Завод по производству керамического кирпича способом полусухого прессования

Введение

 

Производство  керамических изделий имеет тысячелетнюю историю. Археологами обнаружены керамические изделия, изготовленные 12–13 тыс. лет назад.

Керамика  происходит от греческого слова keramos, что  означает рог, применяемый для питья. Название это перешло сначала  к глиняным сосудам, а затем и  ко всему глиняному производству, то есть под технологией керамики длительное время понимали науку  о методах производства изделий, из глинистого сырья. За последние годы это понятие получило более широкое  толкование. Керамическая технология, предусматривающая изготовление глиняных изделий путем формования и обжига, в последнее время получила распространение  в производстве керамики из другого  минерального не глинистого сырья –  из чистых оксидов (техническая керамика) и отходов промышленности (золы, углеотходы и др.). В этой связи  понятие технологии керамики получило толкование как науки о методах  производства изделий из минерального сырья, путем придания им камнеподобных  свойств посредством обжига.

Применение  глины для изготовления керамических изделий было известно уже в глубокой древности, так как глина являлась наиболее подходящим и доступным  для этих целей материалом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

Введение 2

1.1  Обоснование целесообразности и места строительства проектируемого производства 4

2.1 Технологическая часть 5

2.1.1 Характеристика сырьевых материалов 5

2.2 Номенклатура и характеристика выпускаемого керамического кирпича 10

2.3 Анализ существующих способов производства материала. 14

Выбор способа и технологической схемы производства 14

2.4 Описание технологического процесса производства керамического кирпича полусухим формованием 18

2.5 Режим работы завода 26

2.6 Расчет  производительности предприятия  или цеха 26

2.7 Расчет потребности в сырьевых материалах и склада готовой продукции 27

2.8 Контроль производства 28

2.9 Охрана труда 31

2.10 Охрана окружающей среды 33

Список литературы 37

 

 

1.1 Обоснование целесообразности и места строительства проектируемого производства

Завод по производству керамического кирпича будет расположен в Алтайском крае, так как запасы глин для производства кирпича неограниченны. В среднем течении Бии находится Ажинское месторождение многоцветных красящих глин — красного, синего, желтого, серого и других цветов. Из них изготовляются минеральные краски. Цементные огнеупорные глины расположены на западных склонах Салаира. Крупное Врублево-Агафоновское месторождение в районе ст. Голуха имеет запасы до 35 млн. т известняка и 11 млн. т глины. В Алтайском крае достаточное количество заводов по изготовлению силикатного кирпича, а керамический изготавливают меньше, но как так запасов глины много на всей территории края, то строительство такого завода весьма целесообразно[6].

 

 

2.1 Технологическая часть

2.1.1 Характеристика сырьевых материалов

 

Глинистые материалы. В производстве кирпича  и керамических камней используют в  основном легкоплавкое глинистое сырье  – глины, суглинки, глинистые сланцы (аргиллиты) и сланцевые глины, лессы  и т. д.

Химический  состав сырья для производства кирпича  и керамических камней по сравнению  с другими в диаграмме А.И. Августиника (рисунок 2.2.1) занимает большую область, так как колеблется в широких пределах (в %): SiO₂ – 45–80; А1₂О₃ + ТО₂ – 8–28; Fe₂O₃ –2–15; СаО – 0,5–25; MgO – 0,0–4; R₂O – 0,3–5; п. п. п. 3–16.

 

Рисунок 2.1.1 - Области расположения глин в зависимости от химического состава

 

Кремнезем (SiO₂) находится в глинах в связанном (в составе глинообразующих минералов) и свободном (песок, шлюф) состояниях. Повышенное содержание свободного кремнезема указывает на наличие относительно большого количества песка в глинистом сырье, повышенную пористость черепка и меньшую механическую прочность. Такое сырье мало или совсем непригодно для изготовления изделий сложного профиля.

Оксиды  железа встречаются в глинах в  виде окисных соединений (гематит, гидрооксиды  и др.), закисных (сидерит, анкерит, перит  и т.д.), закись-оксидных (магнетит, глауконит  и т.д.)

Они способствуют уменьшению температурного интервала  спекания глины и делают ее короткоплавкой (кроме ферросиликатов). Изменяя  печную среду от окислительной до восстановительной (на конечной стадии обжига), 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.

При температуре  обжига изделий до 1000°С действие известняка проявляется главным образом  в изменении пористости и прочности  изделий и меньше как плавня. В  результате диссоциации оксида углерода пористость черепка изделий повышается при одновременном снижении прочности. Значительное содержание оксида кальция  способствует осветлению изделий (кремовая, желтая окраска) даже в присутствии  оксидов железа. Так, при соотношении Fe₂O₃ к СаО не менее 0,4 цвет черепка после обжига светло-розовый, при 0,3 – желтый, при 0,2 – светло-желтый. Глины, содержащие известковые включения в виде конкреций, должны быть очень тонко помолоты (величина частиц < 0,6 мм), а еще лучше подготовлены шликерным способом, гарантирующим полное удаление включений.

Наличие в глинистом сырье растворимых  солей до 1,5% сульфатов и хлоридов натрия, магния, кальция, железа вызывает выцветы (белые налеты) на поверхности  изделий, что не только портит внешний  вид, но и способствует разрушению поверхностного слоя изделий.

Органические  вещества всегда встречаются в легкоплавких глинах (до 15%). Крупные включения (корни  и др.) удаляются при переработке  глины, остальные выгорают при обжиге.

Гранулометрический  состав глинистого сырья характеризуется  большим разнообразием: Размер частиц

Менее 5 мкм 8–60%

5–50 мкм 6–55%

50–250 мкм  1–22%

более 1000 мкм 10%

К глинистой  части относят фракции с размером частиц менее 5 мкм, к пылеватой –  от 5 до 50 мкм, к песчаной – от 50 мкм  до 2 мм.

Для тонкостенных и крупноразмерных керамических камней содержание фракций меньше 2 мкм должно быть не ниже 24%, а для  улучшения сушильных свойств  – не выше 50%. Содержание фракций  размером 2–20 мкм должно быть 30–47%. Увеличение размеров фракций до 10–20 мкм способствует лучшему уплотнению массы и повышению прочности изделий. Содержание фракций размером более 20 мкм допускается в предела 6-34%. Крупных фракций, в том числе и добавочных материалов, не должно быть более 2 мм в поперечнике.

Гранулометрический  состав легкоплавких глин тесно связан с минералогическим составом. Частицы  крупнее 10 мкм представлены главным  образом остатками первичных  минералов (кварц, полевой шпат, слюда  и др.). Фракции 5–10 мкм представлены как в виде остатков первичных минералов, так и в малых количествах вторичных; частицы менее 5 мкм в большинстве состоят из глинистых (каолинит, монтмориллонит) и других минералов вторичных образований.

С повышением дисперсности глин содержание SiO₂ увеличивается (пылевидные фракции). Далее количество его уменьшается за счет увеличения содержания А1₂О₃ и Fe₂O₃. Частицы глины менее 1 мкм при дальнейшем их разделении содержат А1₂О₃ и Fe₂O₃ почти одно и то же количество. В более тонких фракциях повышается содержание Fe₂O₃, К₂О и гумусовых веществ за счет уменьшения содержания СаО и Na₂O. Глины, у которых глинистое вещество представлено минералами монтмориллонитовой группы, более тонкодисперсны, чем каолинитовые.

Частицы размером менее 5 мкм составляют глинистое  вещество и определяют основные свойства глинистого сырья. Повышенное содержание частиц размером менее 5 мкм придает  глинам повышенную сопротивляемость размоканию в воде, высокую пластичность и  чувствительность к сушке. Характеристика глин увеличивает воздушную и общую усадку. При таких глинах обычно вводят отощающие материалы – песок, шамот и др. Содержание глинистого вещества в сырье для керамических камней должно быть не менее 30%. Повышенное содержание пылевидной фракции в глинах повышает их чувствительность к сушке и обжигу, снижает прочность изделий.

Лессы, лессовидные  глины и суглинки представляют собой  разновидность глинистого сырья, в  котором пылевидная фракция представлена главным образом кремнеземом, карбонатом кальция, оксидами железа. Микроструктура лессовидных пород (зернистая, агрегативная и агрегативно-зернистая) зависит  от гранулометрического и химико-минералогического  составов. Лессы всегда содержат глину, располагающуюся тонкой пленкой  2–30 мкм на поверхности зерен. Лессы, глинистая часть которых представлена каолинитом, имеют зернистую структуру. Они обладают высокой пористостью, малой объемной массой, легко распадаются в воде. Лессы, глинистая часть которых представлена монтмориллонитом, имеют агрегативную структуру и реже агрегативно-зернистую. Толщина глинистой пленки 2 – 10 мкм. Микроагрегаты размером 5–500 мкм более водостойки. Лессы, у которых в глинистой части преобладает слюда, а также содержится каолинит и монтмориллонит, имеют как зернистую, так и агрегативно-зернистую структуру. Глинистые минералы и оксиды железа входят в состав лесса в тонких фракциях 5–1 мкм.

Естественная  влажность лессов и лессовидных  глин – от 6 до 12%, обычных глин, суглинков  и супесей – до 18, ленточных  зыбких глин – до 35%.

Глинистые материалы имеют значительные колебания  объемной массы 1100–2000 кг/м³, теплопроводности 0,2326–0,8141 Вт/(м·°С), теплоемкости 0,7536–0,9211 кДж/(кг °С) и других показателей. Глинистые материалы для кирпича и керамических камней должны иметь хорошую формуемость (число пластичности – не менее 7), обеспечивать сушку и обжиг полуфабрикатов без деформаций и трещин, иметь воздушную усадку не более 6% для тощих глин, 6–10% для глин средней пластичности и более 10% для высокопластичных глин (число пластичности 15–25), обеспечивать после обжига достаточную пористость и другие свойства изделий (согласно требованиям ГОСТа).

Добавочные  материалы. В производстве изделий  стеновой керамики глинистое сырье  сравнительно редко используется в  чистом виде, чаще его используют совместно  с различными добавочными материалами, которые разделяют на:

• улучшающие формовочные свойства массы (высокопластичная глина, поверхностно-активные вещества);
• улучшающие условия обжига (золы ТЭС, шлаки, уголь);
• улучшающие сушильные свойства (шамот, песок, дегидратированная глина, опилки);
• повышающие прочность и морозостойкость (бой стекла, пиритные огарки, железная руда);
• специального назначения, которые улучшают цвет изделий, предотвращают выцветы, нейтрализуют вредное влияние природных включений, имеющихся в глинах (красители, жидкое стекло и др.)[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Номенклатура и характеристика выпускаемого керамического кирпича

 

Кирпич  и камни керамические делят на рядовые и лицевые. Рядовые изделия  обеспечивают эксплуатационные характеристики кладки. Лицевые изделия обеспечивают эксплуатационные характеристики кладки и выполняют функции декоративного  материала. Лицевые изделия могут  быть: с гладкой и рельефной  поверхностью; с офактуренной поверхностью путём торкретирования, ангобирования, глазурования, двухслойного формования, иными способами. Лицевые изделия  также могут быть естественного  цвета или объемно окрашенными.

По размерам (длина ´ ширина ´ толщина), мм, чаще всего производят следующие изделия (рисунки 2.3.1–2.3.3):

кирпич одинарный  250 ´ 120 ´  65;

кирпич утолщенный 250 ´ 120 ´  88;

камень    250 ´ 120 ´ 140.

 

 

а)      б)

Рисунок 2.2.1 – Кирпич одинарный: а) рядовой полнотелый; б – лицевой пустотелый

 

а)      б)  

Рисунок 2.2.2 – Кирпич утолщённый: а) полнотелый; б – пустотелый

Рисунок 2.2.3 – Керамические камни

 

 

Реже  изготавливают изделия других размеров  – кирпич "Евро", кирпич модульных размеров и др. (см. ГОСТ 530–2007, таблица 2). Максимальные размеры керамических изделий достигают до  510 ´ 250 ´ 219 мм – у крупноформатных керамических камней (рисунок 2.3.4).

 

 

Рисунок 2.2.4 – Крупноформатные керамические камни  510 ´ 250 ´ 219 мм

По пустотности  изделия делят на полнотелые (рисунки 1а и 2а) и пустотелые (остальные  изделия на рисунках 1–4). Кирпич изготавливают  полнотелым и пустотелым, а камни  – только пустотелыми. Пустоты могут  быть круглыми, квадратными, прямоугольными, овальными, располагаться вертикально (перпендикулярно постели) или горизонтально (параллельно постели).

По способу  изготовления керамические изделия  делят на изделия пластического  прессования методом экструзии (выдавливания) и изделия полусухого прессования  методом сжатия (штампования). Кирпич изготовляют методом пластического  формования и полусухого прессования, а камни – только методом пластического  формования.

В зависимости  от средней плотности керамические кирпич и камни делят на пять классов: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; и 2,0 (соответственно, средняя  плотность до 800, до 1000, до 1200, до 1400 и  свыше 1400 кг/м³).

По теплотехническим характеристикам изделия делят  на пять групп: высокой эффективности; повышенной эффективности; эффективные; условно-эффективные; малоэффективные (обыкновенные). Теплотехническую эффективность  оценивают по коэффициенту теплопроводности изделий (l,  Вт/(м×°С)), в кладке с минимально достаточным количеством кладочного раствора. Коэффициент теплопроводности изменяется от менее 0,2 Вт/(м×°С) (у изделий высокой эффективности) до свыше 0,46 Вт/(м×°С) (у малоэффективных).