Технология производства керамического кирпича

Технология производства керамического кирпича

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра химической технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов КУРСОВОЙ ПРОЕКТ на тему: «Технология производства керамического кирпича» Иваново 2006

Аннотация

Тема курсового проекта «Технология производства керамического кирпича». В данном проекте приведен ассортимент выпускаемой продукции, применяемого сырья. Рассмотрено производство керамического кирпича по методу пластического формования цеха формования, сушки и обжига, выполнен подбор технологической схемы и оборудования. Рассмотрен контроль производства и охрана труда на заводах керамической промышленности. Произведен расчет материального баланса цеха формования, сушки, обжига, составлена производственная программа, а также сделан расчет склада готовой продукции.

 

Содержание

Введение

1. Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции

2. Выбор сырьевой базы  и энергоносителей

2.1 Характеристика используемого  сырья

2.2 Характеристика топлива

3. Обоснование состава  композиции

4. Аналитический обзор  научно-технической литературы и  обоснование способа производства

5. Технологическая схема  цеха формования, сушки, обжига

5.1 Описание технологической  схемы

6. Теоретические основы  технологического процесса

6.1 Формование кирпича

6.2 Сушка полуфабриката

6.3 Обжиг полуфабриката

7. Контроль производства  по цеху

8. Материальный баланс  цеха

9. Производственная программа

10. Выбор и расчет оборудования

11. Расчет склада готовой  продукции

12. Охрана труда

13. Строительная часть

Заключение

Список использованной литературы

 

Введение

Строительная керамика – большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений. Изделия строительной керамики отличаются своей долговечностью, высокими художественными характеристиками, кислотостойкостью и полным отсутствием токсичности. В настоящее время предусматривается преимущественное развитие производства изделий, обеспечивающих снижение металлоёмкости, стоимости и трудоёмкости строительства, веса зданий, сооружений и повышение их теплозащиты, развитие мощности по производству строительных материалов с использованием золы и шлаков тепловых электростанций, металлургических и фосфорных шлаков, отходов горнодобывающих отраслей промышленности и углеобогатительных фабрик, техническое перевооружение производства кирпича на базе новейшей техники.

Вот уже несколько тысячелетий кирпич - самый распространенный строительный материал. Кирпич может быть, различным по составу сырьевой смеси, технологии производства и даже форме. Какие же существуют виды и свойства кирпича? Традиционно под кирпичом понимают брусок, изготовленный из глины. Стоящие века церкви, соборы, стены и башни кремлей и по сей день поражающие своей красотой и монументальностью, выполнены именно из керамического кирпича. Помимо неповторимого внешнего вида, прочности и долговечности, к достоинствам такого кирпича можно отнести огнестойкость, высокую звуконепроницаемость, способность сохранять тепло и уравновешивать колебания температур.

По назначению керамический кирпич подразделяется на строительный (рядовой), облицовочный (лицевой) и специальный. Строительный кирпич служит для возведения несущих стен и перегородок, которые впоследствии облицовываются, штукатурятся, окрашиваются. Важно, чтобы несущая способность кирпича была достаточной. Для лучшего сцепления с кладочным раствором боковые грани кирпича могут быть рифлеными. Облицовочный кирпич предназначен для отделки фасадов и интерьеров, в нем не допускаются трещины, отколы, известковые включения, пятна, выцветы и другие дефекты. Выбирая лицевой кирпич, надо особенно внимательно следить, чтобы близко к его поверхности или на ней не было известковых включений: при попадании влаги они разбухают и разрушают кирпич. Разновидности лицевого кирпича - фактурный (с неровным рельефом - "черепашка", "кора дуба" и пр. или правильным геометрическим рисунком на боковых гранях) и фасонный (полукруглый, угловой, скошенный, с выемками и других форм). Последний позволяет изысканно оформлять окна, карнизы, создавать здания с закругленными углами, выполнять арки, своды, колонны. Кроме того, при использовании его исчезает необходимость подрезать обычный лицевой кирпич. Если для строительного кирпича цвет не принципиален, то для лицевого это один из главных параметров. Современный керамический кирпич может быть практически любым, от белого до черного, и даже неоднородного цвета (например "плавающего" от темного оттенка к светлому, от коричневого к синему, от желтого к синему и т. д.). Цвет зависит, прежде всего, от технологии обжига, а также от состава, качества и цвета глины-сырца.

Для расширения цветовой гаммы производители смешивают глины нескольких видов, добавляют в сырьевую смесь красители. Почти любой оттенок можно получить с помощью ангоба и глазури. Ангоб - это тонкий декоративный слой из белой или цветной глины, который перед обжигом наносится на отформованное изделие. Глазурь - цветной стекловидный слой на поверхности кирпича, имеющий характерный блеск. Кроме того, благодаря двойному обжигу уменьшается водопоглощение кирпича, а значит, повышается его стойкость к воздействиям атмосферы. Среди новых разработок в области "декорирования" кирпича - металлополимерное покрытие, позволяющее создать на поверхности изделия неожиданные сочетания цветов, рисунки и надписи. К специальным относят кирпичи, способные "выживать" в экстремальных условиях. Так, кирпич огнеупорный применяется для устройства печей, каминов, дымовых труб. Он изготавливается из шамотной глины путем ее обжига при очень высокой температуре. Этот кирпич имеет высокую плотность и выдерживает частые колебания температур (верхний предел - свыше 10000 С); обычно бывает песочно-желтого цвета. Отдельного упоминания заслуживает клинкерный кирпич. Его получают в результате высокотемпературного обжига пластичных глин отборного качества до полного спекания, без включений и пустот. Благодаря особенностям сырья и специальным технологиям получается исключительно прочное, низкопористое, цвето-, износо-, морозостойкое и, как следствие, долговечное изделие.

Строительный керамический кирпич является самым распространённым местным стеновым материалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%.

В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивается выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства.

Расширение ассортимента и, в частности, производство эффективных изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности до 1250-1350 кг/м3  и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м2  наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%.

Необходимо более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурный вид.

Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем пределам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числе отходов других отраслей промышленности.

 

. Ассортимент и характеристика  выпускаемой продукции

Кирпич применяется в строительстве для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков.

В России основные размеры лицевого кирпича составляют: 250 х 120 х 65 мм для одинарного кирпича, 250 х 120 х 88 мм для полуторного и 250 х 120 х 138 мм для двойного. На Западе стандарты другие, к тому же их намного больше. Среди самых ходовых - 200 х 100 х 50(65) мм, 240 х 115 х 52 (71) мм. Важный параметр для строительного и лицевого кирпича - наличие пустот. Бывают кирпичи полнотелые, пустотелые (эффективные) и пустотелые поризованные (сверхэффективные, "теплая керамика"). У полнотелых, как следует из названия, отверстий нет. Их чаще всего применяют там, где нужно выдерживать распределенные нагрузки - фундамент, цоколь, но можно выложить ими и наружную стену. Однако чтобы обеспечить нормативную теплопроводность, стены из них должны быть достаточно толстыми. Другое дело пустотелые кирпичи. У них имеются сквозные отверстия (различной формы), благодаря которым они теплее, а значит, стены можно делать тоньше. Кроме того, пустотелые кирпичи легче, поэтому от них меньше нагрузка на фундамент. Следует отметить, что лицевой кирпич почти всегда является пустотелым. Наконец, самый "теплый" кирпич - поризованный. В нем, как и в изделии предыдущего типа, имеются сквозные отверстия, однако структура самого материала принципиально иная. В глину добавляют особые органические или минеральные компоненты, которые выгорают при обжиге, образуя мельчайшие замкнутые поры. В результате, сохранив все достоинства обычной керамики, поризованный кирпич существенно улучшил ее теплозащиту: если у пустотелого кирпича самый высокий коэффициент теплопроводности - как правило, 0,28 - 0,4 Вт/м 0 С, то у поризованного - 0,18 - 0,22 Вт/м 0 С. Причем на прочность поры совершенно не влияют. Более того, изделие становится легче, что позволяет увеличить его размеры (они могут достигать 510 х 250 х 219 мм). Благодаря этому стены возводятся значительно быстрее, чем из обычного кирпича, и они становятся тоньше. Предел прочности кирпича при сжатии определяет его марку. Она обозначается буквой "М" и цифрой, показывающей, какую нагрузку может выдержать 1 см изделия. Чаще всего встречаются кирпичи марок М-75, М-100, М-125, М-150, М-175, М-200, М-250, М-300. Кирпичи марок 75 и 100 подходят для стен 2 - 3х этажного дома, марок 125 и выше - для стен многоэтажных зданий. Марки кирпича относятся ко всем типам изделий, так что пустотелый лицевой кирпич марки 100 будет столь же прочен, как и полнотелый строительный той же марки. Еще один нюанс: предел прочности кладки на сжатие зависит не только от марки кирпича, но и от марки раствора, условий его твердения, а также от качества кладки. В условиях нашего изменчивого климата одна из важнейших характеристик для кирпича - морозостойкость. Она измеряется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания водонасыщенного изделия: чем больше циклов оно способно выдержать, не изменив своих потребительских свойств, тем дольше его срок эксплуатации. В технической документации морозостойкость обозначается буквой "F", а следующая за ней цифра говорит о количестве циклов, которые кирпич может выдержать. В Центральном регионе рекомендуется применять строительный кирпич с морозостойкостью не ниже 15 - 25 циклов, лицевой - не ниже 50 циклов /8/.

1-одинарный полнотелый. 2-одинарный  пустотелый.

Рис. 1.1. Кирпич керамический

Таблица 1.1. Масса изделий

Вид продукции Масса, кг.  1.Одинарный полнотелый кирпич 3.5  2.Одинарный пустотелый кирпич 2.7-2.8   Продукция должна выпускаться в соответствии с требованиями ГОСТа 530-95:

1. Допускается изготовление  кирпича с закруглёнными углами, радиусом закругления до 15 мм.

2. Пустоты в кирпиче  должны располагаться перпендикулярно  или параллельно постели и  могут быть сквозными или несквозными.

3. Размер цилиндрических сквозных пустот по наименьшему диаметру должен быть не более 16 мм, ширина щелевидных пустот не более 12 мм. Диаметр не сквозных пустот не регламентируется.

4. Толщина наружных стенок  кирпича не менее 12 мм.

5. Отклонение от установленных  размеров и показателей внешнего вида кирпича не должны превышать на одном изделии следующих значений:

· по длине 5 мм.

· по ширине 4 мм.

· по высоте 3 мм

6. Не прямолинейность  рёбер и граней кирпича и  камней, мм. (не более):

· по постели 3;

· по ложку 4.

7. Отбитости углов глубиной от 12 до 15 мм.

8.Трещины протяжённостью  по постели полнотелого кирпича  до 30 мм., пустотелых изделий не  более чем до первого ряда  пустот, штук:

· на ложковых гранях -1;

· на тычковых гранях -1.

9. Общее количество кирпича  с отбитостями должно быть не более 5%.

10. Количество половняка  в партии должно быть не  более 5%. Половняком считают изделия, состоящие из парных половинок  или имеющие трещины, протяженностью  по постели полнотелого кирпича  более 30 мм., пустотелых изделий - более, чем до первого ряда пустот (на кирпиче во всю толщину).

11. Водопоглащение кирпича, высушенного до постоянной массы, должно быть для полнотелого  кирпича не менее 8%, для пустотелых  изделия не менее 6%.

12. Кирпич в насыщенном  водой состоянии должен выдерживать без каких либо признаков видимых повреждений (расслоение, шелушение, растрескивание) не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

13. Предел прочности при  сжатии для всех видов кирпича, средний для 5 образцов:

· для марки 75:...................................................... 7,7 МПа;

· для марки 100:................................................... 10 МПа;

· для марки 150:.................................................... 15 МПа.

При изгибе:

· марки 75:............................................................. 1,4 МПа;

· марки 100:........................................................... 1,6 МПа;

· марки 150:........................................................... 2,1 МПа.

14. Кирпич высшей категории  качества должен удовлетворять требованиям:

· марка по прочности не менее 100;

· морозостойкость не менее (Мрз.) 25 циклов;

· общее количество кирпича с отбитостями, превышающими допускаемые не более 3% /7/.

Для производства выбираем полнотелый и пустотелый керамический кирпич по ГОСТ 530-95.

 

. Выбор сырьевой базы  и энергоносителей

В качестве сырья для производства керамического кирпича и керамических камней применяют:

· глинистые породы, встречающиеся в природе в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, называемые в целом легкоплавкими глинами, а также трепельные и диатомитовые породы;

· органические и минеральные добавки, корректирующие свойства природного сырья (кварцевый песок, шлаки, шамот, опилки, уголь, зола и другие.);

· Светложгущиеся огнеупорные и тугоплавкие глины, стекло, мел, отходы фарфорового производства, огнеупорного кирпича для получения офактуренного лицевого кирпича, изготавливаемого из легкоплавких глин.

Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины - горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 10000 С в камнеподобный материал.

Легкоплавкие глины относятся к остаточным и осадочным породам. Для производства кирпича наибольшее применение нашли элювиальные, ледниково-моренные, гумидные, аллювиальные, морские и некоторые другие глины и суглинки.

Для определения возможности использования глин и суглинков для производства стеновых материалов необходимо знать их зерновой, химический и минералогический состав, пластичность и технологические свойства.

Наиболее ценной для производства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должно быть менее 20%.

Очень важно для характеристики глины содержание в ней глинозёма Аl2 O3 , повышающего технологические свойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%.

Содержание кремнезёма SiO2  колеблется в пределах от 60 до 75%. В глинах часть кремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и в несвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов.

Кальций содержится в глинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний - в виде доломита. В некоторых сортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их оксиды (CaO и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5-10%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на спекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породах свыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующей обработки или обогащения. Оксиды железа, титана, марганца и других металлов содержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние на целый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают оксиды железа, находящиеся в глине в виде оксида Fe2 O3  и гидроокиси Fe(OH)3  и оксиды марганца MnO2.  Они улучшают спекаемость изделий и придают им окраску.