Автоматизация процесса производства силикатного кирпича

СОДЕРЖАНИЕ

Введение  ……………………………………………………………………….... 6

1. Анализ  технологического процесса ……………………………………….… 7

    1.1 Физико-химические процессы производства силикатного кирпича…7

     1.1.1 Физико-химические процессы гашения извести …..……….. ...7

         1.1.2 Процессы автоклавной обработки ………………….…………. 8

   1.1.3 Процессы твердения силикатного кирпича …………………...10

      1.2 Описание технологического процесса производства силикатного кирпича ……………………………………………………………………….... 12

      1.3 Основное оборудование производства ………………………..…….. 13

      1.3.1 Силос ……………………………………………………………..13

      1.3.2 Шаровая мельница ……………………………………………....14

      1.3.3 Пресс ……………………………………………………………...15

      1.3.4 Автоклав ………………………………………………………… 15

      1.4 Выбор и обоснование параметров нормального технологического

режима  …………………………………………………….……………………. 16

2. Выбор методов и средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика ………………………..………………………. 18

      2.1 Сравнительная характеристика и  выбор методов и средств теплотехнических  измерений …………………………………………………. 18

      2.1.1 Измерение температуры ……………………………………….. 18

      2.1.2 Измерение давления ..………………………………………...… 21

            2.1.3 Измерение расхода …………..…………………………………. 24

            2.1.4 Измерение уровня ……………………………………………… 27

            2.1.5 Измерение влажности  ………………………………………….. 31

            2.1.6 Измерение веса  …………………………………………………. 34

            2.1.7 Датчики положения  ……………………………………………..35

3. Описание схемы автоматического контроля технологических          параметров ……………………………………………………………………... 39                        

4. Расчет измерительного устройства и определение его основных

характеристик …………………………………………………………………...42

5. Монтаж системы контроля на объекте измерения …………………………44     

Заключение ………………………………………………………………………45

Список  литературы …………………………………………………………...…46

Приложение  А. Спецификация технических средств ……………………...…47

 

     ВВЕДЕНИЕ

     Кирпич  является /1/ 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.

     В наше время более 80% всего кирпича  производят предприятия круглогодичного  действия, среди которых имеются  крупные механизированные заводы, производительностью  свыше 200млн.шт. в год.

     Разновидностями силикатного кирпича являются известково-шлаковый и известково-зольный кирпич. Отличаются они от обычного силикатного кирпича  меньшей плотностью и лучшими  теплоизоляционными свойствами. Для  их приготовления вместо кварцевого песка используют шлаки или золу.

     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*65мм
• 250*120*88мм, и других видов.

     В качестве способа производства рекомендуется  силосный способ. По сравнению с  барабанным, этот способ более экономичен, а технология производства более  проста. Далее в курсовом проекте  будет подробнее обоснован силосный способ производства. 

     1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

     1.1 Физико-химические процессы производства силикатного кирпича

     1.1.1 Физико-химические процессы гашения извести

     Известь является одной из составных частей сырьевой смеси, необходимой для  изготовления силикатного кирпича.

     На заводах силикатного кирпича применяется негашеная известь.

     Количество  воды должно точно соответствовать норме /1/. Недостаток воды приводит к неполному гашению извести; избыток воды, хотя и обеспечивает полное гашение, но создает не всегда допустимую влажность силикатной массы.

     Влага частично поступает с песком, карьерная  влажность которого колеблется в  зависимости от климатических условий. Количество воды, необходимое для  доведения влажности силикатной массы до нужной величины, практически  также можно заранее рассчитать в зависимости от карьерной влажности  поступающего в производство песка  и составить таблицу для определения  расхода воды на единицу продукции (1000 шт. кирпича или 1 м³ силикатной массы). Количество воды (в литрах), потребное для доувлажнения силикатной массы (на 1000 шт. кирпича), в зависимости от влажности песка, приведено в таблице 1. 

     Таблица 1 – Зависимость количества воды, потребной для доувлажнения силикатной массы, от влажности песка

Влажность песка, %      Потребная влажность силикатной массы, %        5      5,5      6      6,5      7      3      74      92      111      130      148      3,5      55      74      92      111      130      4      37      55      74      92      111      4,5      18      37      55      74      92      5      —      18      37      55      74      6             -      —      18      37

     Общий расход воды для получения силикатной массы требуемого качества составляет около 13% (от веса массы) и распределяется следующим образом (в %):

     на  гашение извести......................................................2,5

     на  испарение при гашении............................................3,5

     на  увлажнение массы...................................................7,0

     Химическая  реакция гашения извести протекает  по формуле:

     СаО+Н₂0=Са(ОН)₂ 

     Иногда  для повышения прочности кирпича  в силикатную массу вводят различные  добавки в виде молотого песка, глины  и др.

     При взаимодействии комовой извести  с водой происходят реакции гидратации:

     СаО+ Н₂0 = Са(ОН)₂;

     MgO+H₂0=Mg(OH)₂

     - реакции гидратации окиси кальция и магния идут с выделением тепла. Комовая известь (кипелка) в процессе гидратации увеличивается в объеме и образует рыхлую, белого цвета, легкую порошкообразную массу гидрата окиси кальция Са(ОН)₂. Для полного гашения извести необходимо добавлять к ней воды не менее 69%, т.е. на каждый килограмм негашеной извести около 700г воды. В результате получается, совершенна сухая гашеная известь (пушонка). Если гасить известь с избытком воды, получается известковое тесто.

     1.1.2 Процессы автоклавной обработки

     В первой стадии запаривания /2/ насыщенный пар с температурой 175^оС под давлением 1,5МПа впускают в автоклав с сырцом. При этом пар начинает охлаждаться и конденсироваться на кирпиче-сырце и стенках автоклава. После подъема давления пар начинает проникать в мельчайшие поры кирпича и превращается в воду. Следовательно, к воде, введенной при изготовлении силикатной массы, присоединяется вода от конденсации пара. Образовавшийся в порах конденсат растворяет присутствующий в сырце гидрат окиси кальция и другие растворимые вещества, входящие в сырец.

     Известно, что упругость пара растворов  ниже упругости пара чистых растворителей. Поэтому притекающий в автоклав водяной пар будет конденсироваться над растворами извести, стремясь понизить их концентрацию; это дополнительно  увлажняет сырец в процессе запаривания. И третьей причиной конденсации  пара в порах сырца являются капиллярные  свойства материала.

     Роль  пара при запаривании сводится только к сохранению воды в сырце в  условиях высоких температур. При  отсутствии пара происходило бы немедленное  испарение воды, а, следовательно, высыхание материала и полное прекращение реакции образования цементирующего вещества - гидросиликата.

     С того момента, как в автоклаве  будет достигнута наивысшая температура, т. е. 170 - 200°С, наступает вторая стадия запаривания. В это время максимальное развитие получают химические и физические реакции, которые ведут к образованию монолита. К этому моменту поры сырца заполнены водным раствором гидрата окиси кальция Са(ОН)₂, непосредственно соприкасающимся с кремнеземом Si0₂ песка.

     Наличие водной среды и высокой температуры  вызывает на поверхности песчинок некоторое  растворение кремнезема, образовавшийся раствор вступает в химическую реакцию  с образовавшимся в течение первой стадии запаривания водным раствором  гидрата окиси кальция и в  результате получаются новые вещества – гидросиликаты кальция:

     Ca(OH)₂ + SiO₂ + m ⋅ H₂O = CaSiO₃ ⋅ n H₂O.

     Сначала гидросиликаты находятся в коллоидальном (желеобразном) состоянии, но постепенно выкристаллизовываются и, превращаясь  в твердые кристаллы, сращивают  песчинки между собой. Кроме того, из насыщенного водного раствора гидрат окиси кальция также выпадает в виде кристаллов и своим процессом кристаллизации участвует в сращивании песчинок.

     Механическая  прочность силикатного кирпича, выгруженного из автоклава, ниже той, которую  он приобретает при последующем  выдерживании его на воздухе. Это  объясняется происходящей карбонизацией  гидрата окиси кальция за счет углекислоты воздуха по формуле Са(ОН)₂+СаСО₂ = СаСО₃+Н₂О

     1.1.3 Процессы твердения силикатного кирпича

     Под действием высокой температуры  и влажности /3/ происходит химическая реакция между известью и кремнеземом песка. Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с зернами песка в прочный камень.

     Твердение основано на техническом синтезе  гидросиликатов кальция, происходящего  в среде насыщенного водяного пара при температуре 174,5…200°С в промышленных автоклавах и соответствующем давлении пара 0,8…1,3 МПа. Эти условия способствуют растворимости дисперсных фракций кварца и ускорению взаимодействия их в растворе с известью.

           Как известно, растворимость  извести с повышением температуры  воды падает, в то время как растворимость кремнезема в этих условиях заметно повышается. Установлено, что по растворимости при 170… 180°С кварц по своим качествам не уступает извести, а при 200°С даже существенно превосходит ее. Вначале при исходной концентрации извести в растворе образуется высокоосновный гидросиликат кальция.