Изготовление керамического кирпича

4.1. Подготовка формовочных масс

Как правило, глина поступает на завод влажностью от 8% до 25%, а иногда и большей, причем меньшая влажность характерна для летнего периода; а большая – для осени, зимы и ранней весны. Глину такой влажности очень трудно размолоть, так как она забивает помольные машины и сита. Поэтому до помола глину следует высушить, причем достаточно равномерно по всей массе, так как наличие влажных и пересушенных частиц отрицательно влияет на качество продукции. В процессе сушки глина должна прогреваться до температуры не выше 110°С, так как при большой температуре она начинает терять пластичность и связующую способность.

Для сушки глины применяют главным образом сушильные барабаны. При наличии каменистых включений перед сушильной установкой ставят камневыделительные вальцы. Конечная влажность высушенной глины колеблется в пределах от 2 до 13%.

После сушки в сушильном барабане глина измельчается в корзинчатом дезинтеграторе. Они работают при влажности 9%; при повышенной влажности глина залипает в кожухе.

Грубый помол глины (а также смешение массы) после сушильного барабана мажет осуществляться на бегунах сухого помола периодического и непрерывного действия.

Измельченную глину тщательно смешивают с непластичными материалами и увлажняют горячей водой и паром. Для малопластичных масс, употребляемых для полусухого прессования, более пригодны лопастные, желательно вакуумные мешалки периодического действия и быстроходные бегунковые; для тощих масс наиболее пригодны смесительные бегуны. Увлажнение паром обеспечивает более равномерное распределение влаги. Из различных агрегатов для такого увлажнения порошка лучшие результаты дали шахтные пароувлажнители.

Увлажненный до 8–13%, прогретый и хорошо смешанный порошок поступает в бункера формовочных прессов. Вылеживание массы в силосах увеличивает степень гидратации глинистых частиц и усредняет влажность, улучшая формовочные свойства [2].

Подготовка отощающих добавок.

Глины редко применяют в чистом виде (без специальных добавок), так как в процессе сушки и обжига они дают большую усадку, сопровождающуюся короблением и растрескиванием, что сильно затрудняет возможность изготовления из них изделий правильной формы и точных размеров. Для уменьшения усадки керамических масс при сушке и обжиге в их состав наряду с глиной вводят отощающие материалы, которые делят на естественные и искусственные.

Зерна шамота для полнотелых изделий не должны быть крупнее 3 мм. Следовательно, его использование требует наличие специального оборудования для подготовки добавки к формованию.

4.2. Формование кирпича

Формованием называется процесс придания массе заданных форм и размеров, т. е. получения заготовки (полуфабриката) издания. Структура заготовки в значительной мере определяет строение и свойства изделий после обжига. При формовании стремятся максимально увеличить содержание твердой фазы, чтобы снизить усадки в сушке и обжиге.

Практика производства стеновых изделий полусухим способом показала, что выбор типа пресса, величины прессового давления и влажности массы зависит от технологических свойств глины, применяемых в производстве. При сухом прессовании лицевого кирпича, в частности, важную роль играет величина упругих деформаций керамической массы. Спрессованный сырец после прекращения действия прессового давления несколько увеличивается в объеме.

Пластичные глины имеют более ярко выраженные упругие свойства по сравнению с тощими и сильно запесоченными глинами. Этим и объясняется тот факт, что тощие массы расслаиваются (в изделиях возникают трещины) лишь в результате приложения очень больших давлений.

При добавлении к пластичной глине шамота или песка пропрессовываемость сырца ухудшается и вместе с этим повышается предел его прочности. Количество добавляемого шамота или песка в каждом конкретном случае должно быть определено экспериментальным путем. Важен также подбор зернового состава шихты; хорошая пропрессовываемость достигается при содержании крупных (1–2 и 2–3 мм) фракций – 40–50%, а мелких (0–1 мм) – 50–60% [2].

Равномерность и длительность прессового давления зависит от типа применяемых прессов. Наиболее пригодны прессы, обеспечивающие равномерное двустороннее ступенчатое давление – низкое для удаления вовлеченного воздуха и высокое для окончательного прессования. При оптимальном режиме прессования нарастание давления с 3 до 13–15 МПа должно длиться в 5–6 раз больше, чем от 0 до 13 МПа. Время прессования должно быть не менее 1,5–3,5 с.

Для полусухого прессования применяют прессы различных систем: гидравлические, ротационные, коленно-рычажные и ударного действия (фрикционные). По технологическим признакам различают прессы с односторонним и двухсторонним приложением усилия давления или с подвижной пресс-формой, прессы с одноступенчатым и многоступенчатым прессованием и прессы с постепенным приложением давления или с мгновенным (ударным) действием. По способу регулирования давления прессования различают прессы с гидравлическими регуляторами давления и прессы, действие которых регулируется высотой засыпки пресс-форм глиняным порошком.

Для полусухого (компрессионного) способа формования наиболее подходят механические и гидравлические прессы с максимальным давлением прессования 15–25 МПа. Максимальный размер зерен при этом должен быть не менее 3 мм, при влажности керамической шихты 8–11% [2].

4.3. Обжиг изделия

Обжиг имеет решающее значение для придания готовому изделию специальных «керамических» свойств – прочности, плотности, водоустойчивости и др. Весь процесс обжига разделяется на три периода: нагрев до максимальной температуры, выдержка при этой температуре и охлаждение. При нагреве и последующем после обжига охлаждении в керамическом материале происходит комплекс физико-химических изменений, которые в основном и предопределяют те или иные свойства готового керамического изделия.

При обжиге изделий строительной керамики спекание в основном происходит вследствие образования эвтектической жидкой фазы, растворения в ней некоторых компонентов и цементации ею всех кристаллических и зерновых образований при охлаждении.

Под температурным режимом обжига понимают зависимость между температурой и временем обжига. Режим обжига представляет собой комплекс взаимосвязанных факторов: скорости подъема температуры, конечной температуры обжига, длительности выдержки при конечной температуре, характера газовой среды и скорости охлаждения.

Под интервалом обжига понимают температурные границы, в пределах которых изделия при обжиге приобретают свойства, регламентированные действующим ГОСТом.

Для обжига изделий лицевой керамики применяются печи различных типов и конструкций, в основном туннельные и щелевые. Принцип конструкции печей туннельного типа заключается в непрерывном продвижении в обжиговом туннеле шириной 1,6–7 и длиной 50–150 и обжиговых вагонеток с установленными на них изделиями. При движении в обжиговом канале вплоть до выхода из печи изделия последовательно проходят все зоны тепловой обработки по установленному температурному режиму.

В щелевых печах керамические изделия движутся в обжиговом канале по роликовому или сетчатому конвейеру в один ряд по высоте, что позволяет резко сократить время обжига и уменьшить расход топлива на единицу обожженной продукции. Скоростной обжиг позволяет легко изменять время нахождения изделий в печи в зависимости от формы и размеров, а также температуру обжига. Однако при этом требуется более энергоемкое оборудование для подготовки компонентов глиномасс (измельчение менее 0,06 мм) и введение плавней.

5. Сортировка и упаковка изделия

Сортировка материалов оказывают существенное влияние на качество и стоимость конечного продукта.

Пакет с кирпичом должен быть обтянут пленкой равномерно по всей высоте пакета, верхние края плотно запаяны. Сваренные передний и задний швы не должны иметь разрывов, точечной сварки, а вся упаковка не иметь прожогов.

Упакованный в полиэтиленовую термоусадочную пленку и полиэстеровую ленту пакет должен обеспечивать:

      сохранность при транспортировании, складировании и хранении;

      стабильность формы и размеров;

      устойчивость штабелей.

Высота складирования не должна превышать 4-х, установленных друг на друга на ровных горизонтальных площадках, пакетов. При этом должны быть соблюдены все требования техники безопасности.

Назначение сортировки: до дробления – выделить куски материала, размеры которых больше допускаемых для данной машины; выделить куски или частицы, размеры которых меньше, чем размеры конечного продукта. После дробления и помола – разделить по крупности частицы материала, из которых в определенной пропорции составляющие массы или шихты, а при замкнутом цикле помола выделить крупные частицы, чтобы направить их для повторного измельчения; удалить из материала случайно попавшие в них металлические предметы или опилки; произвести обогащение материала.

Контроль качества осуществляется по следующим критериям:

      соответствие реальной прочности на сжатие заявленной марке. Производят кирпич марок М75, М100, Мl25, М150, М200, М250, М300. Цифры обозначают предел прочности в кг/см²; подбирать материал надо исходя из расчета нагрузки на стены;

      соответствие пористости марке по морозостойкости, т. е. количеству циклов попеременного замораживания/оттаивания, которое способен «пережить» кирпич, находясь в воде более суток.

      соответствие водопоглощения нормативу – не меньше 8% для полнотелого кирпича и не меньше 6% для пустотелого;
cоответствие изделия заданному размеру.

      Как и прежде, стандарт – 250×120×65 мм., полуторный кирпич – 250×120×103 мм и двойной – 250×l20×138 мм. Однако, во всех случаях отклонение размеров от стандарта (или от размеров, указанных в договоре) не должно превышать: по длине ±5 мм, по ширине ±4 мм, по толщине ±3 мм. Для облицовочных изделий требования по отклонениям строже: по длине ±4 мм, по ширине ±3 мм, по толщине -2..+3 мм.

      количество т. н. «половняка» в партии не превышает 5%;

      соответствие внешнего вида стандарту. Поверхность граней должна быть плоской, ребра – прямолинейными. Правда, у строительного материала допускаются закругления вертикальных ребер радиусом до 15 мм;

      cоответствие экологической норме. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов не должна превышать 370 Бк/кг;

      кирпич не должен содержать включений извести и камней. В принципе, известь входит в состав сырьевой глины, но при этом она мелко помолота. Если же остаются крупные частицы, в дальнейшем они начинают впитывать влагу и разбухают (появляет т. н. «дутик»), откалывая мелкие кусочки кирпича;

      масса любого кирпича в высушенном состоянии не должна превышать 4,3 кг.

Заключение

Производство кирпича возможно несколькими методами. В данном курсовом проекте предусмотрен полусухой метод прессования.

Одним из преимуществ полусухого способа производства является возможность использования глин низкой пластичности, отсутствие необходимости в сушильных вагонетках и использование коротких сушил. Если сырец хорошо высушен, это повышает выход продукции 1-го сорта, дает возможность вести процесс обжига более интенсивно и следовательно, более рационально использовать печи, эксплуатация которых обходится значительно дороже, чем сушилок. Однако наряду с экономией времени и теплового агента на сушку и обжиг, увеличиваются расходы на установку аппаратов для сушки и помола глины.

При полусухом прессовании сырец дает значительно меньшую линейную и объемную усадку, что обусловливается большой плотностью и меньшей влажностью сырца. Упрощается процесс автоматизации загрузки изделий.

Список использованной литературы

1. Справочник. Строительные материалы.. № 24 – М, 2005.

2. Госин Н.Я., Соболев М.А. Производство керамического кирпича. – М.: Стройиздат, 1971.-207с.

3. Комлева Г.П., Комлев В.Г. Основы проектирования заводов по производству ТН и СМ. Иван. Хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2004.-111с.

4. Кашкаев И.С., Шейман Е.Ш. Производство керамического кирпича. – М.: Высшая школа,1974.-287с.

5. Кондратенко В.А., Пешков В. Н. журнал «Стройпрофиль» № 4 – М, 2004.

2