Автоматизация автоклавной установки для производства силикатных изделий

Введение

Как следует из Большой Советской  Энциклопедии, «строительный кирпич - искусственный камень правильной формы, сформированный из минеральных  материалов и приобретающий камнеподобные  свойства после обжига или обработки  паром. По виду исходного сырья и  по способу изготовления различают  силикатный кирпич (известково-песчаный), получаемый автоклавным способом, и  глиняный обожженный (обыкновенный и  лицевой)»

Кирпич является самым древним  строительным материалом. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение  имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением  в глину резанной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности.

Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна 3 стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера.»… и кирпичную  печь устроили за Андрониковым монастырём, в Калиникове, в чём ожигать  кирпич и как делать, нашего Русского кирпича уже да продолговатее  и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыгами повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножом невозможно расколупать». До 19_го века техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19-го века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200 млн. шт. в год.

1. Характеристика

По фактуре лицевой поверхности  лицевые изделия изготовляют  гладкими с декоративным покрытием; по цвету - неокрашенными, имеющими цвет сырья, из которого они изготовлены, или окрашенными, - из окрашенной смеси или с поверхностной окраской лицевых граней.

Лицевые изделия должны иметь две  лицевые поверхности: тычковую и ложковую.

По согласованию с потребителем допускается выпускать изделия  с одной лицевой поверхностью.

Поверхность граней изделия должна быть плоской, ребра - прямолинейными.

Допускается выпускать лицевые  изделия с закругленными вертикальными  ребрами радиусом не более 6 мм.

Цвет (оттенок цвета) лицевых изделий  должен соответствовать образцу-эталону.

Пятна на лицевой поверхности изделий  не допускаются. На рядовом изделии  не допускаются дефекты внешнего вида.

Отбитости и притупленности углов и ребер, шероховатости, трещины и другие повреждения на лицевых поверхностях готовых изделий не допускаются.

Проколы постели пустотелых изделий  размером более 10 мм, а также дефекты изделий (вздутие и шелушение поверхности, увеличение объема, наличие сетки мелких трещин от непогасившейся силикатной смеси) не допускаются.

В рядовом изделии не допускается  наличие в изломе или на поверхности  глины, песка, извести и посторонних  включений размером свыше 5 мм в количестве более 3.

Для лицевых изделий наличие  указанных включений на поверхности  не допускаются, в изломе допускается  не более 3.

Количество половника в партии должно быть не более 5% для рядовых  изделий, 2% для лицевых изделий.

Марку камня по прочности устанавливают  по пределу прочности при сжатии, а кирпича - по значению пределов прочности  при сжатии и изгибе.

Прочность сцепления декоративного  покрытия с поверхностью лицевых  изделий должна быть не менее 0,6 МПа (6 кгс/см).

За марку по морозостойкости  принимают число циклов попеременного  замораживания и оттаивания, при  которых в изделиях отсутствуют  признаки видимых повреждений (шелушение, расслоение, выкрашивание и др.), а снижение прочности при сжатии не превышает 25% для рядовых и 20% для лицевых изделий.

Прочность сцепления декоративного  покрытия с поверхностью изделия  после испытания на морозостойкость  должна быть не менее 0,6 МПа.

Водопоглощение изделий должно быть не менее 6%. Масса утолщенного кирпича в высушенном состоянии должна быть не более 4,3 кг.

По согласованию предприятия-изготовителя с потребителем, отраженному в  договоре на поставку, допускается  изготовлять утолщенный полнотелый кирпич массой более 4,3 кг.

Изделия относят к группе негорючих  строительных материалов по ГОСТ 30244.

Изделия, предназначенные для кладки наружных стен зданий и сооружений, должны подвергаться испытанию на теплопроводность. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов в изделии должна быть не более 370 Бк/кг.

Материалы, применяемые при изготовлении изделий, должны соответствовать требованиям  действующих нормативных и технических  документов на эти материалы и  обеспечивать получение изделий  заданных технических характеристик.

Силикатный кирпич. Силикатный кирпич является экологически чистым продуктом. По технико-экономическим показателям он значительно превосходит глиняный кирпич. На его производство затрачивается 15… 18 часов, в то время как на производство глиняного кирпича - 5…6 дней и больше. В два раза снижаются трудоемкость и расход топлива, а стоимость - на 15…40%. Однако у силикатного кирпича меньше огнестойкость, химическая стойкость, морозостойкость, водостойкость, несколько больше плотность и теплопроводность. В условиях постоянного увлажнения прочность силикатного кирпича снижается. Силикатный кирпич производится нескольких размеров:

-250*120*65 мм

-250*120*88 мм, и других видов.

Для улучшения качества и потребительских  свойств 
рекомендуется производить, наряду со стандартным известково-песчаным кирпичом, известково-зольный кирпич, а также различные красители.

Известково-зольный кирпич содержит 20…25% извести и 75…80% золы. Технология изготовления такая же, как и известково-песчаного  кирпича. Плотность - 1400… 1600 кг/м³, теплопроводность - 0,6…0,7 Вт/(м/С). Кирпич используют для строительства малоэтажных зданий, а также для надстройки верхних этажей.

Силикатный кирпич не уступает керамическому при строительстве зданий и сооружений, а по некоторым и превосходит его:

обладает высокой морозостойкостью;

обладает высокими противопожарными свойствами;

относится к группе несгораемых  материалов;

поддерживает комфортный температурно-влажностный  режим за счет «дышащих» стен;

Удобен в работе, т. к. обладает хорошими геометрическими формами.

Силикатный кирпич обладает хорошими эстетическими свойствами - он может  применяться в качестве облицовочного, внося разнообразие в архитектуру наших городов и поселков.

В данной курсовой работе рассматривается  цех по производству силикатного  кирпича мощностью 105.000.000 шт. условного  кирпича в год. Силикатный кирпич относится к группе автоклавных  вяжущих материалов. Силикатный кирпич применяют для кладки стен и столбов  в гражданском и промышленном строительстве, но его нельзя применять  для кладки фундаментов, печей, труб и других частей конструкций, подвергающихся воздействию высоких температур, сточных и грунтовых вод, содержащих активную углекислоту.

По назначению кирпич и камни  разделяют на рядовые и лицевые, по видам изготовления - на пустотелые, пористые (с пористым заполнителем), пористо-пустотелые и полнотелые. Лицевые  кирпичи и камни могут быть неокрашенными и цветными - окрашенными  в массе или с поверхностной  отделкой лицевой грани. По теплотехническим показателям и плотности в  сухом виде кирпич и камни делят  па три группы: эффективные - кирпич средней плотностью не более 1400 кг/м³ камни не более 1450 кг/м³ и теплопроводностью до 0,46 Вт/(м*К) (0,4 ккал/м*ч°С); условно эффективные - кирпич средней плотностью 1401-1650 кг/м³, камни средней плотностью 1451-1650 кг/м³ и теплопроводностью до 0,58 Вт/ /(м*К) (0,5 ккал/м* ч°С); обыкновенный силикатный кирпич плотностью свыше 1650 кг/м³ и теплопроводностью до 0,7 Вт/ (м * К) (0,6 ккал/м*ч °С).

Для силикатного кирпича и камня  существуют следующие марки по прочности: 300, 250, 200, 150, 125, 100 и 75. Лицевые изделия  должны иметь марки: кирпич не менее 125 и камни не менее 100. По морозостойкости  кирпич и камни подразделяют на марки: Мрз 50, Мрз 35, Мрз 25 и Мрз 15. Морозостойкость лицевых изделий должна быть не ниже 25. Более одной трещины на рядовом кирпиче и камне, пересекающей два смежных ребра одной ложковой грани и протяженностью до 40 мм по постелям, не допускается. Изделий с такими трещинами в партии не должно быть более 10%. В партии лицевых изделии должно быть половинок не более двух, а в партии рядовых - не более 3%. Общее число отбитостей, в партии должно быть не более 5%. Потеря прочности образцов кирпича и камней при сжатии после испытания их на морозостойкость не должны быть более 25% для рядовых изделий и 20% для лицевых. Водопоглощение - кирпича и камня должно быть не менее 6%.

2. Технология производства

Технологические схемы и оборудование для производства силикатного кирпича. Две схемы: с централизованной подготовкой силикатной смеси и с раздачей ее по бункерам и смешанная схема с централизованным дозированием компонентов, их первичным перемешиванием к индивидуальной вторичной обработкой массы для каждого пресса. Первая схема предпочтительна. Для заводов большой мощности, вторая - для заводов с двумя-тремя прессами.

Для дозирования сыпучи компонентов  силикатной смеси предназначены  весовые дозаторы с ленточным  конвейером, обеспечивающие точность дозирования до +1%.

Первичное смешение вяжущего с песком осуществляют тихоходными двухвальными смесителями СМ_246 и СМК_120 или быстроходными лопастными двухвальными смесителями СМС_95.

Лопастный смеситель первичного смешения компонентов снабжен перфорированными трубками для подачи воды и острого  пара. В смесителях СМС_95 и ИБ_27 воду подают через распылители для  улучшения качества смеси.

Гашение извести в смеси с  песком происходит в аппаратах периодического или непрерывного действия. К первым относят гасильные барабаны. Его  вместимость 15 м³; мощность привода 14 кВт; рабочее давление 0.5 МПа; общая длительность цикла гашения извести 50-60 мин, в том числе длительность гашения при повышенном давлении 30-35 мин. На современных и строящихся предприятиях гашение извести в смеси с песком осуществляют в силосах-реакторах непрерывного действия. При этом совмещают два технологических процесса - гашение тонкомолотой извести и усреднение (гомогенизация) силикатной смеси. Кроме того, силос является буферной емкостью, обеспечивающей надежность снабжения прессов смесью. В реакторе гашеная смесь опускается через кольцевую щель между разгрузочной воронкой и конусом на неподвижное днище, с которого она сгребается серповидным ножом в отверстие по центру днища.

НИПИСиликатобетон разработал на том же принципе реактор, отличающийся конструктивным оформлением выгрузочного узла и наличием двух серповидных ножей. ВНИИСтром разработал конструкцию силоса-реактора, в котором рабочим органом разгружателя служат вибрирующие многоэтажные решетки, расположенные внутри конуса реактора.

Для растирания комочков извести, глины  и дальнейшего

усреднения смеси применяют  смесительные дезинтеграторы, лопастные  двухвальные смесители с обычной и повышенной частотой вращения, противоточные стержневые смесители, бегуны, стержневые мельницы, валковые смесители-растиратели. В последнее время наибольшее распространение получили стержневые смесители. Смешение и растирание компонентов смеси в них происходит во вращающемся барабане, содержащем металлические стержни, каскадное движение которых и вращение вокруг своей оси обеспечивают необходимый эффект. Барабан смесителя может быть расположен горизонтально или под углом до 10°. В зависимости от наличия в смеси глинистых к других включений и их твердости удельная производительность стержневых смесителей колеблется от 8 до 14 т/м³-ч. Одна из важных операций в процессе производства силикатного кирпича - его формование. На прочность сырца основное влияние оказывают давление и время прессования, содержание о составе формуемой смеси тонкодисперсных частиц, суммарная удельная поверхность смеси, оптимальная ее влажность и др. С увеличением давления прессования в два раза прочность сырца повышается на 35-40%. Длительность прессования положительно сказывается на прочности сырца при малых удельных давлениях прессования. По мере увеличения до 30-40 МПа коэффициент уплощения сырца, сформованного с различной скоростью, приближается к единице, что ведет к увеличению прочности сырца. Введение в состав силикатной смеси тонкодисперсных частиц в виде тонкомолотого известково-песчаного вяжущего с удельной поверхностью 5000-6000 см²/г увеличивает прочность сырца от 0,2 до 0,6 МПа.

Укрупняющие добавки в виде высевок  при дроблении и сортировке гранита, известняка и других горных пород  вводят при использовании мелких песков однородной гранулометрии.

Формовочная влажность силикатной смеси составляет 4-8%, причем ее увеличивают  пропорционально ее удельной поверхности  и удерживают в пределах 5-6%. Запрессовка  воздуха - одна из причин расслоения сырца, снижение его прочности и увеличение трещинообразования.

Для ее предотвращения подбирают оптимальный  гранулометрический состав смеси и  конструкцию пресс-формы для быстрого снятия бокового давления сырца на стенки формы. По этим причинам некоторые  изготовители прессов предусматривают  уширение формовочных гнезд в сторону выталкивания кирпича. В состав основного технологического оборудования прессовых отделений входит пресс для формования кирпича-сырца, автомат-укладчик для съема с пресса и укладки на автоклавную вагонетку, толкатель для подачи порожних вагонеток и откатки груженых вагонеток в зоне действия автомата-укладчика и электрооборудование дистанционного и автоматического управления.

В револьверных прессах (СМ_152, СМ_186) усилие от коленчатого вала через дифференциальный рычаг и прессующий рычаг, качающийся на опорной оси, передастся прессующему поршню и штампам, размешенным в формовочных гнездах револьверного стола. Штампы сжимают находящуюся в гнездах смесь, и она давит на неподвижный контрштамп, закрепленный на траверсе, которая связана мощными болтами со станиной пресса. Смесь подается в гнезда стола наполнительным устройством, снабженным вращающимися лопастями. Одновременно в разных местах стола заполняют, прессуют и выталкивают из гнезд по два сырца. Затем стол поворачивают на 45, и цикл повторяется.

Другие фирмы выпускают револьверные прессы с коленорычажным механизмом. При такой конструкции прессующего механизма и револьверного стола длительность формования смеси можно увеличивать в 2 раза и одновременно передавать удельное давление сырцу 30 МПа и более. На таких прессах формуют до шести сырцов стандартного размера на ребро или до четырех пустотелых камней высотой 138 мм.

Отечественные предприятия оборудованы  в основномI револьверными механическими прессами СМ_481, СМ_186 и СМ_152.

Прессы СМ_481 и СМ_816 имеют недостатки.

Коленорычажный механизм прессования при вращении стола с частотой 3,2 мин-¹ не обеспечивает необходимое время прессования и его хорошее уплотнение; стол и пресс-формы, составляющие единое целое, ненадежны в эксплуатации; принятое расположение пресс-форм и штампов, конструкция мешалки и другие недостатки не позволяют формовать многопустотный кирпич. В прессе СМС_152 усилены станина, стол, прессующий рычаг и привод.