Производство керамического кирпича

     Введение 

     Несмотря  на появление большого количества современных  строительных товаров, использование  глиняного кирпича до сих пор очень актуально. Хорошо развитое производство, долговечность и прочность, возможность создания сложных архитектурных форм и декоративных деталей при кладке стен обеспечили глиняному кирпичу огромную популярность.

     Керамический  кирпич или глиняный кирпич является самым распространенным строительным материалом. Он применяется при закладке фундамента, возведении несущих стен и межкомнатных перегородок, а также  для кладки печей и дымовых  труб.

     Все знают, что кирпичные здания - это  здания, построенные на века. Благодаря  своим природным свойствам глиняный кирпич противостоит неблагоприятным  погодным условиям. Кирпичные здания не требуют больших затрат для  поддержания их внешнего вида. Использование  глиняного кирпича имеет ряд преимуществ: красота и разнообразие, длительный срок использования, экономия денег, противопожарная защита, экологическая безопасность.

     Наряду  с этим, технология кирпичной кладки предоставляет архитекторам и дизайнерам неограниченные возможности для  воплощения творческих замыслов. Обеспечивая  надежную защиту от воздействия внешних  факторов, обладая высокой огнестойкостью и сравнительно низкой теплопроводностью, кирпич предопределяет высокий уровень  безопасности и комфорта как жилых, так и промышленных зданий и сооружений. В данной курсовой работе рассматривается  производство глиняного кирпича  с добавлением 20% шамота, как отощающий добавки, способом пластического формования.

      Процессы  пластического формования издавна  основывались на использовании соответствующего природного сырья — глин и каолинов, образующих при увлажнении водой  тестообразные массы, способнее  к пластическому течению, т.е. к  изменению формы без разрыва  сплошности под влиянием приложенных внешних сил и к ее сохранению после снятия этих усилий.

     В основе процессов пластического  формования систем, состоящих из высокодисперсных минеральных частиц и пластифицирующих жидкостей (или суспензий, эмульсий, гелей), лежит целый комплекс весьма сложных физико-химических явлений. Несмотря на большое число выполненных  исследований, теоретические основы этих процессов, а также методы оценки формовочных свойств разработаны  еще далеко не достаточно. 
 

 

     1 Основные свойства готовой продукции,  сырья и вспомогательных материалов 

    Основным  компонентом для производства керамических изделий является глина. Для улучшения ее свойств дополнительно вводятся добавки, в данном проекте это шамот. Глины представляют собой сложные соединения водных алюмосиликатов, которые определяют важнейшие характеристики материалов для производства строительной керамики: связность, пластичность, обрабатываемость, механическая прочность сырца и обоженного материала [2].

    Глины характеризуются чрезвычайно малым  размером частиц, которые не превышают 20 мкм, а большей частью менее 2 мкм. Для производства строительной керамики количество частиц менее 2 мкм может  находиться в интервале от 15 до45-50%.

    По  минеральному составу глины делятся  на мономинеральные и полиминеральные. К мономинеральным глинам относятся глины, содержащие, в основном, только один глинистый минерал. Это каолины, основным минералом которых является каолинит Al2O3*2SiO2*2H2O и бентониты, содержащие монтмориллонит Al₂O₃*4SiO₂*nH2O.

    Химический  состав сырья для производства глиняного кирпича колеблется в широких пределах: SiO₂ – 45-80%; Al₂O₃+TiO₂ – 8-28%; Fe₂O₃ – 2-8%; CaO – 0.5-25%; MgO – 0-4%; R₂O – 0.3-5%; ППП – 3-6%.

    Кремнезем находится в глинах в связанном (в составе глинообразующих минералов) и в свободном (песок, шлюф) состояниях. Повышенное содержание свободного кремнезема указывает на наличие большого количества песка в глинистом сырье, повышенную прочность черепка и меньшую механическую прочность. Такое сырье мало или совсем непригодно для изготовления изделий сложного профиля [2].

    Для глин с повышенным содержанием глинозема  требуется более высокая температура  обжига, при значительном интервале  между началом спекания и плавления, что облегчает процесс обжига изделий, так как уменьшается  возможность деформации изделий.  Пониженное содержание глинозема снижает  прочность изделия.

    Оксиды  железа встречаются в виде окисных  соединений (гематит, гидроксиды), закись-окисных (магнетит, глауконит), закисных (сидерит, анкирит, пирит) и другие. Они являются сильными плавнями, способствующими уменьшению температурного интервала спекания глины и делают ее короткоплавкой. Изменяя среду в печи от окислительной до восстановительной, можно в большей степени выявить действие железистых соединений как плавней. Эти соединения придают окраску изделиям после обжига от светло-кремовой до вишнево-красной в зависимости от содержания их в глине [2], [1].

    Оксиды  кальция входят в состав глинистых  материалов в виде известняков, доломитов, сульфатов. Будучи равномерно распределенными  в глине и находясь в тонкодисперсном состоянии, оксиды кальция уменьшают связывающую способность и понижают температуру плавления глины, делая ее короткоплавкой и затрудняя обжиг изделия из-за возможности подваров. При содержании в глине около 10 % CaCO₃ она имеет интервал спекания 30-40⁰С. Интервал плавления глины может быть в таких случаях увеличен добавлением кварцевого песка.

    При температуре обжига изделий до 1000⁰С действие известняка проявляется в изменении пористости и прочности изделий и меньше как плавня. В результате диссоциации оксида углерода пористость  черепка изделия повышается при одновременном снижении прочности. Значительное содержание оксида кальция способствует осветлению изделий.

    Оксиды  магния как плавень действуют  аналогично СаО, только меньше влияют на интервал спекания.

    Оксиды  щелочных металлов (Na₂O,K₂O) являются сильными плавнями, способствуют повышению усадки, понижению температура образования расплава, уплотнению черепка изделий и повышению его прочности.

    Наличие в глинистом сырье растворимых  солей (до1,5%) сульфатов и хлоридов натрия, магния, кальция, железа вызывает выцветы на поверхности изделий, что не только портит внешний вид, но и способствует разрушению поверхностного слоя изделий.

    К глинистой части относят фракции  размерам менее 5 мкм, что придает  сырью повышенную сопротивляемость размоканию в воде, высокую пластичность и чувствительность к сушке, увеличивает  воздушную и общую усадку. Для  предотвращения нежелательных свойств вводят песок, шамот. Повышенное содержание пылевидных фракций в глинах повышают их чувствительность к сушке и обжигу, снижает прочность изделья.

     Шамот – обожженная огнеупорная глина  или забракованные керамические изделья, измельченные до заданной крупности. Использование шамота является более экономически выгодной технологией, исключающей отходы производства строительной керамики, также шамот идет и как отощающая добавка.

     Отощающие добавки. Песок: В качестве отощителя следует применять кварцевый песок. Пески карбонатных пород или засоренные карбонатом не допускаются. Необходимо использовать крупнозернистые пески (от 1,5 до 0,15 мм). Мелкозернистые почти не уменьшают усадку и чувствительность изделия в сушке и в то же время снижают прочность изделия.

     Шамот: Шамот получают из обожженных отходов керамических изделий. Он является более эффективным отощителем, чем кварцевый песок. Шамот сильнее уменьшает усадку глины, чем многие другие отощители, менее других снижает прочность кирпича.

     В массу вводят обычно 10-15% шамота. Если это количество увеличивают, то снижается  формуемость глин, обладающих недостаточной пластичностью. Однако при вакуумировании глиняной массы и прессовании кирпича на вакуумных прессах количество шамота в массе может быть увеличено до 25% и более.

     Шамот легко поддается измельчению до требуемого зернового состава, который должен быть в интервале 1,5-0,15 мм. Если шамот недостаточно для требуемого отношения глины, то его вводят в сочетании с другими видами отощающих и выгорающих добавок (шлака, опилок). 

     Характеристика  сырья для получения глиняного кирпича представлена в таблице 1. 

Таблица 1 – Характеристика сырья для  получения глиняного кирпича 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Технологическая схема производства 

 Глина                                                 Шамот                                                              Вода                         

        Добыча

(многоковшковым                                      Бункер

  экскаватором) 

Транспортирование                          Ящичный питатель

  (автосамосвалом)                                            

  Вылеживание (в конусе                (по ленточному транс-                

на открытом пространстве)                       портеру)

Глинорыхлитель

        Бункер                                       Молотковая дробилка

Ящичный питатель   

(по ленточному  транс-                  Вальцы грубого помола

         портеру)                                      (домол шамота)

Камневыделительные              

         вальцы                                                                                                                      Дозатор                      

  Глинозапасник                                                                                                

                                                                     Дозатор

        Дозатор                                                                                                        Смесительный бак

                                                                      Глиносмеситель