Производство керамического кирпича

Обжиг изделий осуществляют, в основном в туннельных печах  различных конструкций при температуре 950-1050 °С. В последнее время нашли  применение новые печи: печи со съемным  сводом, ротационные и шахтные  печи. В зависимости от физико-минералогических характеристик сырья схема производства может видоизменяться. При повышенной карьерной влажности до 24-25 % в  начале технологической линии необходимо предусматривать подсушку глины  в сушильном барабане или в  конвейерной сушилке. Наличие карбонатных  включений обуславливает введение в технологию дополнительных вальцев  тонкого помола или сухую подготовку массы в шахтных мельницах  и других аналогичных агрегатах. При производстве кирпича из суглинков  или малопластичных глин желательно осуществлять вылеживание их в буртах или конусах в течение 3-12 мес. Вода, содержащаяся в глине, при замерзании разрушает природную структуру, диспергирует агрегаты глинистых частиц. В процессе вылеживания увеличивается  удельная поверхность, более полно  завершаются процессы набухания, возрастает количество связанной воды и пластическая прочность глиняной массы, улучшаются ее формовочные и сушильные свойства, облегчается последующая переработка  массы.

Недостатком способа пластического  формования является большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочность формованного сырца, особенно пустотелого, большая  усадка материала при сушке и  наличие отдельного процесса сушки  затрудняет возможность механизации  трудоемких операций при садке сырца  на сушку, перекладке высушенного сырца  для обжига и совмещения в одном  агрегате процессов сушки и обжига.

Чтобы получить изделия требуемого качества необходимо из глины удалить  каменистые включения, разрушить ее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественному  составу, влажности и структуре, а также придать массе надлежащие формовочные свойства. Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных  шнековых прессах часто с вакуумированием  массы. Вакуумирование массы способствует повышению ее плотности, пластичности, улучшает формовочные и конечные свойства кирпича.

В проекте будем использовать схему производства изделий пластическим методом, поскольку используемая глина  достаточно высокой влажности, среднепластичная.

Производство керамики должно быть обеспечено непрерывной подачей  однородного глинистого материала, лишенного каменистых включений  имеющего разрушенную природную  «структуру» для лучшего смачивания, сохраняющего достаточно постоянную влажность  независимо от времени года и равномерно перемешенного с добавками. На керамических заводах сырьевые материалы подвергают грубому, среднему и мелкому дроблению  грубому и тонкому помолу. Обычно тонким помолом завершается механическое измельчение материалов, что обеспечивает более интенсивное их спекание, содействует  снижению температуры обжига. Измельчение  глинистых материалов проводят последовательно  на вальцах грубого и тонкого  измельчения. Каменистые включения  не могут быть полностью выделены из глины общепринятыми механическими  приемами – дезинтеграторными ребристыми вальцами. Опыт показывает, что при  пользовании этими машинами в  глине может остаться около половины (а иногда и более) камней. В дальнейшем эти камни будут в значительном своем количестве перемолоты гладкими вальцами или бегунами, что, однако, вызывает быстрый износ бандажей и частые ремонты. Бегуны мокрого помола используют при наличии в глинах трудноразмокаемых включений и для обработки плотных глин и глин, содержащих известковые включения. Предварительное (грубое) дробление непластичных твердых материалов в керамической технологии производят в щековых или конусных дробилках, работающих по принципу раздавливающего и разламывающего действия. Степень измельчения в щековой дробилке 3-10, а в конусной – 6-15. Среднее и мелкое дробление, грубый помол непластичных материалов выполняется с помощью бегунов, молотковых дробилок, валковых мельниц. Молотковая дробилка обеспечивает высокую степень измельчения (10-15), однако влажность дробимого материала не должна быть более 15%.

Подача и дозировка  сырья на большинстве кирпичных  заводов происходит при помощи ящичных  питателей.

В настоящее время на многих керамических и кирпичных заводах  широко применяется увлажнение глины  паром. Этот способ состоит в том, что в массу подается острый пар, который при соприкосновении  с холодной глиной конденсируется на ее поверхности. В результате пароувлажнения обрабатываемая масса нагревается  до 45-60^оС. Пароувлажнение имеет существенные преимущества, так как улучшается способность массы к формованию, что обуславливает уменьшение брака при формовке и повышение производительности ленточных прессов на 10-12%, снижение расхода электроэнергии на 15-20%. В результате пароувлажнения улучшаются сушильные свойства массы, что позволяет сократить продолжительность сушки сырца на 40-50%. Иногда производят дополнительную обработку керамической массы, которая осуществляется в вальцах тонкого помола, дырчатых вальцах или в глинорастирателе.

Различают сушильные устройства для естественной и искусственной  сушки сырца. В первом случае сырец  высушивается атмосферным воздухом за счет солнечного тепла в летнее время, во втором – за счет тепла, получаемого от сгорания топлива. Преимущество искусственной сушки перед естественной в том, что она дает возможность заводам работать круглый год, а не только в течение летнего сезона. При этом не только улучшается использование технологического оборудования, но на заводе создаются постоянные кадры квалифицированных рабочих. Кроме того, искусственная сушка значительно менее трудоемка, чем естественная. Задача организованного процесса сушки состоит в подводе энергии (тепловой или электрической) к высушиваемому изделию с наименьшими потерями и в наименьшие сроки, допустимые для целостности изделия. Большинство современных кирпичных заводов оборудовано устройствами для искусственной сушки кирпича-сырца, которые по режиму работы подразделяются на сушилки периодического (камерные) и непрерывного (туннельные) действия. Сушилки непрерывного действия (туннельные)являются наиболее современным сушильным агрегатом в кирпичной промышленности. В туннельной сушилке кирпич-сырец, находящийся в вагонетках, в течение цикла сушки перемещается через весь туннель от одного его конца к другому. Срок сушки кирпича-сырца, изготовленного из пароувлажненной массы, сокращается примерно на 30%. Расход тепла на сушку кирпича-сырца в туннельных сушилках ниже, чем в камерных. Существенным преимуществом туннельных сушилок перед камерными является то, что туннельные могут быть оснащены аппаратурой, обеспечивающей автоматическое регулирование процесса сушки. Продолжительность процесса сушки и качество высушенного кирпича-сырца в значительной степени зависят от плотности и системы садки сырца на сушильных вагонетках. Необходимо обеспечить равномерность омывания теплоносителем сырца и получение надлежащей температуры и относительной влажности теплоносителя в различных частях сушилки. Недостаток туннельных сушилок в том, что в них наблюдается расслоение теплоносителя и более интенсивная сушка сырца на верхних полках. Устранение расслоения и равномерная сушка сырца по высоте туннеля достигаются перемешиванием теплоносителя в туннеле путем устройства воздушных завес за счет дополнительной подачи воздуха сверху в отдельных местах туннеля струйками с большой скоростью.

Завершающей стадией технологии всех изделий строительной керамики является их обжиг. При обжиге изделия  окончательно формируется структура  материала, т.е. происходит спекание керамики, в результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частиц превращается в  достаточно твердое тело.

Строительные материалы  и изделия обжигают в промышленных печах. Промышленной печью называют установку технологического назначения, в которой посредством теплового  воздействия при относительно высоких  температурах изменяется агрегатное состояние  обрабатываемого материала, его  химический состав либо его кристаллическая  структура.

Многорядовые (по высоте) туннельные печи, применительно к обжигу стеновой керамики, обладают крупным недостатком  – большим перепадом температур по высоте, достигающим в зоне подогрева 420 ⁰С, который на участке максимальных температур уменьшается до 20-40 ⁰С. борьба с этим перепадом осуществляется главным образом путем рециркуляционных потоков газов («завес»), нагнетаемых вентиляторами как в зоне подогрева, так и в зоне охлаждения на нескольких позициях по длине печного канала. Борьба эта не всегда успешна.

Второй недостаток – трудности  настройки аэродинамического режима

Лучшие условия эксплуатации туннельных печей достигается при  наличии давления или разряжения в зоне обжига порядка 0,1-0,3мм вод.ст. и не выше 1 мм вод.ст. во избежание  выбивания горячих газов и  «горения» и быстрого износа вагонеток.

Совершенствование конструкций  туннельных печей с целью увеличения обжигаемой физической массы изделий (увеличение теплоемкости), совершенствование  горелок для развития длины факела, а также полноты сжигания жидкого  топлива, улучшение теплоизоляции  пода – все это приводит к определенным успехам, но не исключает необходимости разработки и совершенствования конструкций печей для однорядного скоростного обжига.

В конструктивном отношении  современные туннельные печи обладают некоторыми особенностями. Конструкция  свода плоская, что упрощает постройку  печи, позволяет расширить печной канал и обеспечить работу автомата – укладчика. Толщина кладки стен туннельных печей снижена до 0,5м., благодаря применению огнеупорных  блоков 30-40% пористости, наружная поверхность  стен покрыта дюралюминием с хорошей  отражательной способностью. Поверх свода помещена теплоизоляция в  виде вспученного вермикулита. Кладку пода (на вагонетках) осуществляют из крупных  огнеупорных фасонных блоков, изготовленных  из пористого (30-40%) корундомуллитового кордиеритового или дистенового  огнеупора, обеспечивающего огнеупорность, теплоизоляцию и постоянство  объема.

 Наблюдается тенденция  увеличения ширины туннельной  печи, что возможно при переходе  на более совершенный способ  сжигания топлива с получение  длинного факела горения и  равномерным развитием температурного  поля.

Обжиг кирпича производят в печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности из печей периодического действия применяют  преимущественно камерные печи. Из печей непрерывного действия применяют  главным образом кольцевые и  туннельные.

Периодические печи используют для обжига кирпича на заводах  малой мощности. Загрузка и разгрузка  этих печей производится при сравнительно высоких температурах, что обуславливает  тяжелые условия труда обслуживающего персонала. Камерные печи или горны  отличаются значительной трудоемкостью  обслуживания, большой неравномерностью температур по высоте печи.

Для обжига кирпича широко применяют кольцевые печи, которые, несмотря на то, что они изобретены в 1858г., широко используются и в настоящее время. Они отличаются высокой тепловой экономичностью, возможностью использования низкосортных видов топлива, перехода с одного вида топлива на другое без каких-либо значительных переделок, высокой удельной и общей производительностью.

Весьма существенным недостатком  кольцевых печей является то, что  в рабочей зоне садки и выгрузки (выставки) кирпича очень высокая  температура: например, в рабочей  зоне выгрузки температура в летние месяцы достигает 80⁰С и более. При этом садка и выгрузка кирпича производится вручную. На новых и реконструируемых кирпичных заводах строительство кольцевых печей не производится.

Туннельные печи имеют  значительные преимущества перед печами периодического действия и кольцевыми печами. Садка кирпича-сырца на вагонетки  туннельных печей и выгрузка обоженного кирпича с этих вагонеток производится вне печи, в нормальных температурных  условиях, что значительно облегчает  труд обслуживающего персонала и  дает возможность механизировать трудоемкие процессы садки и выгрузки кирпича.

 

 

 

 

Технологический процесс  производства керамического кирпича:

1 – бункер, 2 – ящичный  питатель, 3 – вальцы грубого помола, 4 – сушильный барабан, 5 – вальцы  среднего помола, 6 – глиносмеситель, 7 – вальцы тонкого помола, 8 –  пресс, 9 – автомат-укладчик, 10 –  туннельная сушилка, 11 – туннельная  печь

2. Технологическая часть
1. Режим работы предприятия

  Режим работы массозаготовительного цеха.

1. Календарный фонд времени 365 дней
2. Число праздничных дней 11 дней
3. Сменность 3 смены в сутки
4. Длительность смены 8 часов
5. Плановый ремонт 18 суток
6. Аварийные остановки 1%
7. Чистка и уборка оборудования 0,5 ч/смену

Годовой фонд времени работы оборудования:

 часа

Режим работы цеха формования, сушки, обжига.

1. Календарный фонд времени 365 дней
2. Число праздничных дней 11 дней
3. Сменность 3 смены в сутки
4. Длительность смены 8 часов
5. Плановый ремонт 18 суток
6. Аварийные остановки 1%
7. Чистка и уборка оборудования 0,5 ч/смену

Годовой фонд времени работы оборудования:

 часа

 

 

 

 

2.2 Расчёт  производственной  программы предприятия 

Эффективный фонд времени работы оборудования Тэф. определяем по    формуле:

Для непрерывного производства :

Тэф = Ткал.Кисп.

где Ткал. - календарный фонд работы оборудования, маш.-ч;

при непрерывном режиме, Ткал.- 8760 маш.-ч;

Кисп. - коэффициент использования  оборудования во времени,

рассчитывается согласно, Кисп. - 0,81.

Тогда

Тэф = 8760 • 0,81 = 7095 маш.-ч.

Часовая производительность Qчас.технологического комплекса:

Qчас. = Q год.

Тэф

Q год. – годовая производительность  технологического комплекса, 

Q год. = 5 млн. шт. усл. кирпича

Qчас. = 5000000 / 7095 = 704шт/ч 

Сменная производительность Q смен. :

Q смен. = Qчас. · t см.

Q смен. = 704 · 8 = 5632шт/см 

Суточная производительность Qсут. :

Qсут. = Q смен. · Z см.

Qсут. = 5632 · 3 = 16896шт/сут

Найдем массу одного кирпича  размером 250 х 120 х 65 (мм).

Плотность кирпича 1600 кг / м3. m = pV;

Площадь кирпича: S = a · b = 250·120 = 30000 мм2 = 0,03 м2.

Объем кирпича: V = 0,03·0,065 = 0,00195 м3.