Завод по производству силикатного кирпича

Завод по производству силикатного кирпича

1. Обоснование района строительства

Железнодорожная станция Шипово названа в честь генерал-лейтенанта Шипова Н. Н., который был наказным атаманом Уральского казачьего войска в течение восьми лет (1885−1893). Через село проходит железная дорога, построенная в 1894 году. В центре села расположена железнодорожная станция Шипово Казахстанских железных дорог. В настоящее время существует регулярное пассажирское сообщение по железной дороге со столицей Казахстана — городом Астана, столицей России — Москвой, столицей Украины — Киевом. В 2005 году здание железнодорожного вокзала было уничтожено пожаром и введено повторно в эксплуатацию в октябре 2006 года.

Приблизительно в 30 км от Таскала на самой линии границы расположен одноимённый автомобильный пункт пропуска через границу (в Россию), работающий 24 часа в сутки и пропускающий граждан всех стран мира.

Станция Шипово упоминается в книге Маршала Советского Союза Г. К. Жукова «Воспоминания и размышления». Георгий Жуков, тогда молодой красноармеец, принимал участие в боях с белоказаками.

Климат резко-континентальный — континентальный, сухое жаркое лето и снежная холодная зима. Поселок расположен в низине и окружен горами Ичка, Сундук, Глазистая.

1.1 Основные сведения о силикатном кирпиче

Кирпич представляет собой искусственный безобжиговый стеновой строительный материал, изготовленный методом прессования увлажненной смеси из песка и других мелких заполнителей, извести и различных вяжущих с применением добавок или без них и отвердевший под действием пара в автоклаве.

По назначению кирпич и камни (ГОСТ 379−79) разделяют на рядовой и лицевой. Кроме того, их подразделяют на неокрашенные и цветные — окрашенные в массе или с поверхностной отделкой лицевых граней.

По виду изготовления кирпич и камни подразделяют на пустотелые, пористые (с пористыми заполнителями), пористо-пустотелые и полнотелые. Одинарный полнотелый или с пористыми заполнителями кирпич выпускают размерами 250X120X65 мм. Масса его не нормируется. Практически она не превышает 3,5…3,7 кг. Утолщенный пустотелый или полнотелый кирпич с пористыми заполнителями выпускают размерами 250X120X88 мм, а силикатные пустотелые камни — размерами 250X120X138. Масса утолщенного кирпича в высушенном состоянии должна быть не более 4,3 кг.

По теплотехническим свойствам и средней плотности в сухом состоянии кирпич и камни подразделяют на три группы:

эффективные, позволяющие уменьшать толщину ограждающих конструкций по сравнению с толщиной стен, выложенных из полнотелого кирпича; к этой группе относят кирпич плотностью не более 1400 кг/мі, камни плотностью не более 1450 кг/мі и теплопроводностью до 0,46 Вт/(м х К);

условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций без снижения их толщины; к этой группе относят кирпич плотностью 1401…1650 кг/мі, камни плотностью 1451…1650 кг/мі и теплопроводностью до 0,58 Вт/(м х К);

обыкновенный кирпич плотностью свыше 1650 кг/мі.

В зависимости от предела прочности при сжатии камни, а кирпич при сжатии и изгибе (без вычета площади пустот) подразделяют на марки 300; 250; 200; 150; 125; 100; 75. Лицевой кирпич изготавливают марки не менее 125 и камни не менее 100.

Водопоглощение силикатного кирпича и камней должно быть не менее 6%.

По морозостойкости кирпич и камки подразделяют на марки Мрз 50, 35, 25 и 15. Морозостойкость лицевых изделий должна быть не ниже Мрз 25. В образцах силикатного кирпича и камней, испытанных на морозостойкость, допускается потеря прочности при сжатии не более чем на 25% для рядовых изделий и 20% - для лицевых.

Силикатный кирпич и камни применяют наряду с керамическим кирпичом для кладки каменных и армированно-каменных наружных и внутренних конструкций в наземной части зданий с нормальным и влажным режимами эксплуатации, для изготовления стеновых панелей и блоков в соответствии со строительными нормами и правилами.

Не разрешается применять силикатный кирпич для кладки фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизоляционного слоя, подвергающихся воздействию грунтовых и сточных вод. Не допускается использовать силикатный кирпич для стен зданий с мокрым режимом эксплуатации (бань, прачечных, пропарочного отделения) без специальных мер защиты стен от увлажнения. В этих конструкциях можно применять силикатный кирпич только повышенной морозостойкости от Мрз 50. Силикатный кирпич не используют для кладки печей и труб, так как он не выдерживает длительного воздействия высокой температуры.

Прочностные показатели, точность геометрических размеров, четкость граней, повышенная морозостойкость позволяют применять силикатный кирпич и камни в качестве лицевых материалов для фасадов зданий.

2. Технологическая часть

2.1 Номенклатура выпускаемой продукции:

Характеристика изделия и требования, предъявляемые к нему Таблица 2.1.1. Техническая характеристика кирпича

Требования к техническим свойствам силикатного кирпича меняются в зависимости от области его применения, обычно определяемой строительными нормами, неодинаковыми в разных странах. Прочность при сжатии и изгибе. В зависимости от предела прочности на сжатие силикатный кирпич подразделяют на марки 75, 100, 125, 150 и 200. Марка кирпича определяется его средним пределом прочности при сжатии, который составляет обычно 7,5 — 35 МПа. В стандартах ряда стран (Россия, Канада, США), наряду с этим, также регламентируют предел прочности кирпича при изгибе. Пустотелые камни средней плотностью 1000 и 1200 кг/мі могут иметь марки 50 и 25. В большинстве стандартов предусмотрено определение прочности кирпича в воздушно-сухом состоянии и лишь в английском стандарте — в водонасыщенном. В стандартах приведены средняя прочность кирпича данной марки и минимальные значения предела прочности отдельных кирпичей пробы, составляющие 75 — 80% среднего значения.

Область применения.

Силикатный кирпич и камни применяют наряду с керамическим кирпичом для кладки каменных и армированно — каменных наружных и внутренних конструкций в незамной части зданий с нормальным и влажным режимами эксплуатации, для изготовления стеновых панелей и блоков. Прочностные показатели, точность геометрических размеров, четкость граней, повышенная морозостойкость позволяют использовать силикатный кирпич и камни в качестве лицевых материалов для фасадов зданий, в том числе и в зданиях, выполненных из ячеистого бетона.

Не разрешается применять силикатный кирпич для кладки фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизоляционного слоя, подвергающихся воздействию грунтовых и сточных вод. Не допускается использовать силикатный кирпич для стен с мокрым режимом эксплуатации, таких, как бани, прачечные, прапорочные отделения, без специальных мер защиты стен от увлажнения. В этих изделиях и конструкциях можно применять силикатный кирпич только повышенной морозостойкости.

Производство известково-кремнеземистого вяжущего.

При производстве силикатного кирпича в качестве вяжущего вещества редко используют чистую известь. Более всего распространено известково-кремнеземистое вяжущее, в котором молотый песок является активной кремнеземистой добавкой. Она улучшает зерновой состав смеси, заполняя пустоты между зернами немолотого песка, повышает формовочные свойства смеси и прочность кирпича-сырца. При автоклавной обработке тонкодисперсный кремнезем ускоряет процесс образования гидросиликатов кальция за счет увеличения контакта поверхности частиц компонентов. Применение известково-кремнеземистого вяжущего вещества позволяет сокращать удельный расход извести. Такое вещество приготовляют совместным помолом в трубных мельницах кварцевого песка и извести. Получение вяжущего вещества с необходимыми параметрами стабилизируют системой автоматизации загрузки компонентов в трубную мельницу СММ-205.1, состоящей из автоматических весовых дозаторов непрерывного действия СБ-71А (для извести) и СБ-110 (для песка). Каждый дозатор обеспечивает автоматическую стабилизацию заданной производительности в широком диапазоне изменения заданий (2…8 т/ч). Расход материалов измеряется аппаратурой, поставляемой комплектно с дозаторами. В системе предусмотрены автоматическая блокировка дозаторов с мельницей, включение побудителей расхода (вибраторов) на расходных бункерах при отсутствии материала на весовой части дозаторов, учет времени работы мельницы.

Степень дисперсности вяжущего вещества определяют ситовым анализом. Остаток на сите № 02 не должен превышать 1,5%, а на сите № 008 — 15%.

Известково-кремнеземистое вяжущее вещество прежде всего характеризуется активностью, т. е. содержанием активных СаО и MgO, которая зависит от качества извести и количества песка. Чем больше вводят в смесь тонкомолотого песка, тем выше ее качество. Однако при этом падает производительность мельницы.

Весовое соотношение между количеством извести и песка перед подачей в мельницу И: П должно составлять от 2:1 до 1:1. Таким образом можно изменять в нужном направлении зерновой состав как мелкозернистых, так и крупнозернистых песков, в составе которых нет тонкодисперсных фракций. Вначале дозирующие механизмы материалов устанавливают на необходимую производительность, затем методом химического анализа определяют фактическую активность получаемого вяжущего и при необходимости вносят изменения в дозировку материалов.

При отсутствии питателей-дозаторов для равномерной подачи материала в мельницу используют тарельчатые, лотковые и электровибропитатели.

2.2 Сырьевые материалы

Технология производства и качество силикатного кирпича во многом зависят от физических и химических характеристик сырья. Отклонение того или иного показателя неизбежно сказывается на параметрах продукции. Поэтому необходимо правильно определять химический, минерологический и зерновой состав сырьевых компонентов, создавать оптимальные условия формования и автоклавной обработке, влияющих на плотность и прочность кирпича.

На территории Казахстана имеются все виды минерального сырья, необходимого для производства силикатного кирпича. Это в основном песок, известь и вода. Кроме того, применяют суглинки, треплы и другие кремнеземистые породы, золы и шлакы от сжигания углей на тепловых электростанциях (ТЭС), бокситовые шламы алюминиевых заводов, металлургические шлаки и горные породы.

Обычно эти материалы используют в качестве вяжущих компонентов или активных заполнителей в условиях автоклавного синтеза или просто в качестве уплотняющих добавок.

Основным компонентом силикатного кирпича (85 — 90% по массе) является песок| поэтому заводы силикатного кирпича размещают, как правило, вблизи месторождений песка, и песчаные карьеры являются частью предприятий. Состав и свойства песка определяют во многом характер и особенности технологии силикатного кирпича.

Песок.

Песок доставляется с карьера, автомобильным транспортом с месорождения кварцевого песка «Белая Горка».

Силикатные кирпичи и камни состоят на 85 — 90% из песка. Именно состав и свойства песка влияют на физико — механические свойства и эксплуатационные характеристики силикатного кирпича.

Специальные требования к пескам для производства силикатных изделий нашли свое отражение и в технических требованиях ГОСТ 21–1-80 «Песок для проиводства силикатного кирпича и изделий из автоклавных бетонов». В стандарте указаны требования к содержанию кварца, щелочей и тонкодисперсных частиц в песке и его гранулометрии. Содержание кварца в песке должно быть не менее 50%, щелочей в пересчете на Na₂O — не более 3,6%, а частиц размером менее 0,05 мм (пылевидных, илистых и глинистых) — не более 20%. Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO₃ не должно превышать 2%, слюды — 0,5%.

Различают следующие разновидности песка:

1. Горные и овражные, состоящие из песчинок остроугольной формы с шерховатой поверхностью, что способствует хорошему сцеплению их с известью.

2. Речные и озерные, состоящие из песчинок окатанной формы с гладкой поверхностью.

Различают следующие виды песков по размеру зерен (мм):

Крупнозернистые… до 2…2,5;

Среднезернистые… от 1…1,6;

Мелкозернистые…от 0,6 до 0,2;

Очень мелкозернистые… от 0,2 до 0,02.

Требования к песку для производства кирпича.

Песок испытывают в три этапа:

— аналитические исследования, включающие в себя химические, механические и петрографические анализы, для составления общей характеристики песка;

— лабораторные, технологические испытания с изготовлением образцов, по которым устанавливаются принципиальные пригодность песка;

— полузаводские испытания с изготовлением кирпичей натуральной величины;

При полузаводских испытаниях проверяют и уточняют выводы, сделанные на лабораторных испытании, устанавливают марку кирпича.

Песок и известь подвергают входному контролю продукции по ГОСТу 24 297−88.

На 1000 шт. кирпича в основном расходуется 2,4 мі песка, что соответствует примерно 85% объма всей сырьевой смеси.

Песок добывают двумя способами: отрытым в карьерах и гидронамывом.

Подготовка песка в производство заключается в проведении ряда последовательных операций:

— загрузка песка в приемные бункера и подсушки;

— шихтовка песков разного зернового состава;

— очистка песка от примесей — грохочения;

— введения добавок.

Известь.

Известь доставляется автосамосвалами цеха № 3 АО «ЗККСМ», находящегося в районе Меловых горок.

В производстве силикатного кирпича используют кальциевую воздушную известь, удовлетворяющую требованиям ГОСТа 9179 — 79.

По виду содержащегося в воздушной извести основного оксида (СаО, MgO) она делится на кальциевую (СаО<5%), магнезиальную (MgO < 20%), доломитовую (MgO<40%).

По фракционному составу различают комовую и порошкообразную известь. Порошкообразную известь, получаемую путем размола или гашения (гидратации) комовой извести, подразделяют на известь без добавок и с добавками.

По времени гашения воздушная негашеная известь всех сортов делится на быстрогасящуюся — не более 8 мин, среднегасящуюся — не более 25 мин, медленногасящуюся — более 25 мин.

Производство извести.

Для приготовления извести применяют печи шахтные, вращающиеся и печи кипящего слоя. На долю шахтных печей приходится около 80% выпускаемой в стране извести. Это объясняется простотой их конструкции и эксплуатации, небольшими капитальными затратами на строительство и высокой тепловой эффективностью.

Производство воздушной извести основано на обжиге карбонатных горных пород (известняка, мела, известкового туфа, доломита), состоящих преимущественно из углекислого кальция (теоретический состав — 56% СаО и 44% СО₂).

Наиболее часто в этих породах встречаются примеси углекислого магния, глинистых веществ, кварца и оксида железа.

Карбонатные породы должны удовлетворять требованиям ОСТа 21−27 и поставляться потребителю в виде фракций 5−20, 20−40, 40−80, 80−120, 120−180 мм. Если размеры кусков сырья выходят за пределы данной фракции, то их содержание допускается не более 5% от массы пробы (по нижнему и верхнему пределам в отдельности).

При определнии свойств известняка для обжига в печах кипящего слоя необходимо обращать внимание на его петрографический состав, прочность на истирание и способность сохранять структуру ри высоких температурах по всему периметру печи. Это обьясняется большим пылеуносом известняка фракций 0−3 мм, который при обжиге в этих печах представляет собой известь пониженной активности.

При обжиге известняка происходят декарбонизация и превращение его в СаО по реакции СаСО₃ = СаО + СО₂^;

В шахтных и вращающихся печах известь обжигают при температуре 1000−1200 °С, а в печах кипящего слоя — при температуре 950−1000 °С. Содержание МgО до 5% не вызывает существенного отощения извести. При более высоком содержании МgО известь гасится медленнее, что обьясняется пережогом оксида магния, который может образоваться из карбоната магния уже при температуре 600−650 °С и на который более высокая температура влияет отрицательно.

При производстве воздушной извести из доломитов обжиг ведут при температуре 750−900 °С, а получающуюся доломитовую известь превращают в поршок путем помола, так как оставшаяся неразложенной часть карбоната кальция не гасится, а образующийся при этой температуре оксид магния гасится медленно.

Известь можно превращать в порошок не только помолом, но и гашением водой, при котором известь распыляется в тонкий порошок. При взаимодействии оксида кальция с водой происходит реакция гидратации оксидов кальция и магния:

СаО + Н₂О = Са (ОН)₂; МgО + Н₂О = Мg (ОН)₂;

Гидратация извести является экзотермическим процессом, при котором выделяется 65· 10³ Дж теплоты на 1 грамм — молекулу или 1160· 10³ Дж теплоты на 1 кг негашеной извести. Это обратимая реакция, так как возможно обратное разложение Са (ОН)₂ на СаО и Н₂О, которое наиболее быстро протекает при температуре 547 °C. Чтобы предотвратить обратимую реакцию, необходимы обилие влаги и не слишком высокая температура.

Добавки, применяемые в производстве силикатного кирпича.

Наиболее загрязняющим фактором окружающей среды являются различные отходы производств, тысячами тонн скапливающиеся в различных отвалах, занимающие значительные площади земельных угодий. Одной из отраслей, которая может частично решить прблему утилизации этих отходов является промышленность строительных материалов, в том числе и заводы по производству силикатного кирпича.

В настоящее время в связи с развитием химической, миталлургической и угледобывающей промышленности появилось значительное количество невостребованных производством отходов. Поэтому для промышленности строительных материалов Казахстана главными задачами являются изучение и технологическая оценка применения в производстве этих отходов.

Согласно классификации побочные продукты промышленности разделены на три класса А, Б и В, из которых к классу, А относятся продукты, не утратившие природных свойств (карьерные и шахтные отходы, хвосты обогащения руд); к классу Б — искусственные продукты, получаемые в результате глубоких физико-химических процессов, например при обжиге ниже температуры плавления, либо при высоких температурах, вызывающих частичное или полное расплавление, а также осадки, выпавшие из раствора; к классу В-продукты, образовавшиеся в результате процессов, возникающих при хранении побочных продуктов в отвалах (самовозгорание, выщелачивание, твердение).

Промышленные отходы могут быть использованы при производстве силикатного кирпича в качестве компонентов вяжущего в смеси с известью и дисперсным кремнеземом или в качестве основного сырья. В смесь можно вводить дисперсные и укрупняющие кремнеземистые добавки: молотый песок, глину, шлаки, золы ТЭС, бой кирпича отсевы молотого известняка. Молотые кремнеземистые добавки, являясь пластифицирующими материалами, улучшают формовочные свойства смеси, ее зерновой состав, заполняют пустоты между зернами песка и повышают прочность кирпича — сырца.

Введение

молотого песка позволяет сократить общий цикл запаривания кирпича без снижения его прочности. При гидротермальной обработке добавки рано вступают в реакцию с известью, быстрее ее связывают, образуя гидросиликаты в кирпиче. Так, добавка в сырьевую шихту 0,25 — 0,3 т предварительно высушенного и размолотого до дисперсности с остатком на сите № 008 не более 15% белитового или нефелинового шлама (отходов глиноземного проиводства) на 1000 шт. кирпича позволяет сократить расход извести в два раза. При этом увеличивается прочность сырца, стабилизируется работа оборудования повышается марка кирпича.

2.3 Описание технологической схемы

Технологическая схема 2.3.1

Производство силикатного кирпича с приготовлением сырьевой смеси по силосному способу; 1 — вагонетка подачи песка, 2 — бункер для песка с ленточным питателем, 3 — ленточные транспортеры, 4 — бункер для молотой извести с дозатором, 5 — шнек подачи извести, 6 — шаровая мельница, 7 — бункер для дробленой извести с питателем, 8 — смеситель, 9 — силосы, 10 — элеватор, 11, 12 — мешалки, 13 — пресс, 14 — автомат-укладчик, 15 — вагонетка с сырцом, 16 — поворотный круг, 17 — автоклавы, 18 — парокотельная Отличительная особенность приготовления сырьевой смеси по этой схеме заключается в том, что увлажненную смесь извести с песком из смесителя 8 ленточным транспортером подают в силосы 9, где выдерживают ее в течение определенного времени. При этом происходит гашение смеси, которое состоит в том, что известь гидратируется и превращается в гидрат окиси кальция.

Силосный способ приготовления смеси имеет значительные экономические преимущества перед барабанным, так как при силосовании смеси не расходуется пар на гашение извести. Кроме того, силосный способ приготовления сырьевой смеси значительно проще барабанного.

Подготовленные известь и песок непрерывно подают в заданном соотношении в одновальные и двухвальные смесители непрерывного действия, в которых их смешивают и увлажняют. Затем смесь поступает в силосы, где выдерживается от 1,5 до 4 ч, в течение которых известь гасится.

Силос (рис. 2.3.1) представляет собой цилиндрический сосуд из дерева, листовой стали или железобетона высотой 8 — 10 м и диаметром 3,5−4 м. В нижней части силос имеет конусообразную форму.

Силос 9 разгружают с помощью тарельчатого питателя, которым смесь подают на ленточный транспортер 3.

Для лучшей разгрузки силоса необходимо, чтобы смесь имела по возможности меньшую влажность. Силосы разгружаются удовлетворительно при влажности массы 3,5−4,5%.

Рис. 2.3.1. Силос для гашения сырьевой смеси: 1 — тарельчатый питатель, 2 — шибер, 3 — силос, 4 — ленточный транспортер При выдерживании в силосах сырьевая смесь часто образует своды. Причина этого — относительно высокая влажность смеси, а также уплотнение и частичное схватывание ее при выдерживании. Наиболее часто своды образуются в нижних слоях смеси у основания силосов. Для облегчения разгрузки периодически включают вибратор, укрепленный на стенке силоса, и этим уменьшают прилипание смеси к стенкам. Если это не помогает, то смесь выбивают ломами через разгрузочные окна.

В случае зависания сырьевую смесь в силосе рыхлят следующими способами: внутри силоса монтируют автоматические рыхлительные устройства в виде лопастей, которые приводятся в движение вибратором и периодически взрыхляют сырьевую смесь; в конусную часть силоса с двух сторон вводят воздух под давлением, который при периодическом его включении разрыхляет сырьевую смесь и не дает ей зависать.

Автоматические устройства для предупреждения и ликвидации зависаний сырьевой смеси состоят из датчика и исполнительного механизма, разрушающего зависание в силосах. Исполнительным механизмом могут служить вибратор или резиновая диафрагма. Датчик состоит из резинового диска, диафрагмы и микропереключателя типа ИП-1М.

Когда из силоса сырьевая смесь подается нормально, зависания нет, под давлением ее диск диафрагмы прогибается, нажимает на стержень микропереключателя, отчего электрическая цепь размыкается. Как только образуется зависание, то прекращается давление сырьевой смеси на диафрагму, последняя выпрямляется и отходит от стержня микропереключателя, замыкая электрическую цепь. Обрушитель включается в работу; если сводообрушителем является вибратор, то от воздействия вибратора зависание разрушается, давление силикатной смеси на диафрагму восстанавливается, электроцепь размыкается, а вибратор прекращает свое действие.

Для обрушения зависаний смеси сжатым воздухом на бункере или силосе устанавливают три диафрагмы, которые располагают в местах возможного образования зависания.

Каждая диафрагма состоит из стального и резинового дисков. В центре каждого диска имеются отверстия с патрубком. Патрубки соединяются между собой трубой — воздуховодом.

При включении устройства сжатый воздух из магистрали через воздухораспределитель вздувает диафрагму, затем воздух выпускается и диафрагма опадает. При повторении впусков воздуха в диафрагму и выпусков из нее диафрагма встряхивает зависшую смесь, которая обрушивается.

Для того чтобы такое пульсирующее встряхивание диафрагм происходило автоматически, воздухораспределитель включается и выключается датчиком через микропереключатель.

В настоящее время при проектировании заводов силикатного кирпича в схему производства вводят непрерывно действующие силосы.

Технология изготовления силикатного кирпича с помощью непрерывно действующих силосов имеет следующие преимущества перед технологией с периодически действующими силосами:

— производство организуется по непрерывно-поточной схеме;

— уменьшается общая емкость силосов сырьевой смеси; сокращается общая длина транспортеров; упрощается управление силосами. По этой технологической схеме можно выпускать цветной кирпич на любом прессе.

Подготовка силикатной массы. Дозировка компонентов.

Для получения сырьевой смеси (силикатной массы) требуемого качества необходимо правильно дозировать их. Дозу извести в силикатной массе определяют не по количеству извести в ней, а по содержанию той ее активной части, которая будет участвовать в реакции твердения, т. е. окиси кальция. Поэтому норму извести устанавливают в первую очередь в зависимости от ее активности.

На каждом заводе обычно ее устанавливают опытным путем. Среднее содержание активной извести в силикатной массе равно 6 — 8%. При употреблении свежеобожженной извести без посторонних примесей и недожога количество ее может быть уменьшено; если же в извести содержится большое количество недожженного камня и посторонних примесей, а также, если известь долго хранилась на воздухе, норма ее в смеси должна быть увеличена. Как недостаточное, так и излишнее количество извести в силикатной массе влечет за собой нежелательные последствия: недостаточное содержание извести снижает прочность кирпича, повышенное содержание удорожает себестоимость, но в то же время не оказывает положительного влияния на качество.

Активность извести, поступающей в производство, часто изменяется; поэтому для получения массы с заданной активностью требуется часто изменять в ней количество извести. На БКСМ используется известь активностью 70 — 85%.

Необходимое количество песка отмеривается по объему, а известь по весу при помощи бункерных весов.

Кроме извести и песка, составной частью силикатной массы является вода, необходимая для полного гашения извести. Вода также придает массе пластичность, необходимую для прессования кирпича-сырца, и создает благоприятную среду для протекания химической реакции твердения кирпича при его запаривании.

Количество воды должно точно соответствовать норме. 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 мі силикатной массы).

Чтобы достигнуть правильного соотношения всех составляющих компонентов, применяют специальные дозировочные приспособления. Ввиду того, что приготовление силикатной массы требуемого качества является одной из наиболее важных операций в технологическом процессе производства силикатного кирпича, обязательно регулярно проверять в лабораториями ее свойства.

Определение скорости гашения извести следует производить не менее двух раз в смену; в случае удлинения времени гашения извести необходимо немедленно изменить режим гашения путем удлинения цикла приготовления силикатной массы.

Определение активности извести (содержание СаО+МgО) необходимо проводить также два раза в смену и соответственно с активностью извести изменять дозировку ее для получения нормальной силикатной массы.

Активность и влажность силикатной массы следует проверять через каждые 1−1,5 часа и в случае отклонения получаемых показателей от заданных немедленно изменять дозировку извести и воды.

Приготовление силикатной массы.

Силосный способ приготовления массы имеет значительные экономические преимущества перед барабанным, так как при силосовании массы на гашение извести не расходуется пар. Кроме того, технология силосного способа производства значительно проще технологии барабанного способа.

Подготовленные известь и песок непрерывно подаются питателями в заданном соотношении в одновальную мешалку непрерывного действия и увлажняются.

Перемешанная и увлажненная масса поступает в силосы, где выдерживается от 4 до 10 час, в течение которых известь гасится.

Работа силоса протекает следующим образом. Внутри силос разделен перегородками на три секции. Масса засыпается в одну из секций в течение 2,5 ч, столько же требуется и для разгрузки секции. К моменту заполнения силоса нижний слой успевает вылежаться в течение того же времени, т. е. около 2,5 ч. Затем секция выстаивается 2,5 ч, и после этого ее разгружают. Таким образом, нижний слой гасится около 5 ч. Так как разгрузка силосов происходит только снизу, а промежуток между разгрузками составляет 2,5 ч, то и все последующие слои также выдерживаются в течение 5 ч в непрерывно действующих силосах. В случае образования свода при разгрузке силоса и прекращении поступления массы на ленточный транспортер категорически запрещается рабочим находиться в силосе.

Для облегчения разгрузки периодически включают вибратор, укрепленный на стенке силоса; и этим уменьшают прилипание массы к стенкам. При более серьезных зависаниях массы в силосах ее шуруют ломами через разгрузочные окна.

На БКСМ разгрузка массы из бункеров механизирована. Распределительные щетки на транспортерной ленте поднимают механическим пневмоподъемником. Над транспортерной лентой, подающей силикатную массу, установлены распределительные щетки, перемещающиеся вертикально по раме. Опускание и подъем щеток над лентой осуществляется с пульта управления, который оснащен световой сигнализацией и устройством, регулирующим подачу воздуха в пневмоцилиндры.

Прессование сырца.

На качество кирпича и в основном на его прочность наиболее существенно влияет давление, которому подвергается силикатная масса во время прессования. В результате прессования происходит уплотнение силикатной массы. Тщательно уплотнить сырец — значит довести до минимума свободное пространство между частицами песка, сблизив их настолько, чтобы они разделялись друг от друга только тончайшим слоем вяжущего вещества. Такое сближение зерен песка при дальнейшей водо-тепловой обработке кирпича-сырца в автоклаве обеспечивает получение плотного и прочного конгломерата.

В момент прессования силикатной массы возникают силы сопротивления сжатию со стороны зерен песка, препятствующие максимальному сближению зерен. Сила трения массы о стенки формы и зерен друг о друга преодолевается путем применения давления. Поэтому давление должно распределяться равномерно по всей площади прессуемого изделия. Прессование необходимо вести только до известного предела, так как при увеличении давления выше предельного в массе появляются упругие деформации, которые исчезают после снятия давления и ведут к разрушению сырца. Поэтому нельзя повышать давление до появления деформаций.

Существенное значение имеет скорость, с которой производится давление.

Так, например, ударное быстрое приложение усилия вызывает не уплотнение, а разрушение структуры изделия. Поэтому для преодоления внутренних сил трения давление должно прикладываться плавно с постепенным увеличением. Рабочее давление в прессах применяется равным 150 — 200 кг/см.

На нормальную работу пресса, а, следовательно, на получение кирпича хорошего качества большое влияние оказывает содержание влаги в силикатной массе. В оптимальных условиях прессования кирпича влажность массы должна составлять б — 7% от веса сухого вещества и постоянно контролироваться.

Увеличение влажности выше оптимальной не дает возможности спрессовать сырец, снять его со стола пресса и уложить на вагонетку; уменьшение влажности приводит к тому, что спрессованный сырец трудно снять со стола пресса: он разламывается под действием собственного веса. Кроме того, недостаточное содержание влаги в сырце лишает известь необходимой пластичности, обеспечивающей связь между отдельными зернами песка.

Процесс прессования кирпича складывается из следующих основных операций: наполнения прессовых коробок массой, прессования сырца, выталкивания сырца на поверхность стола, снятия сырца со стола, укладки сырца на запарочные вагонетки.

Силикатная масса, приготовленная в силосах, передается при помощи транспортерной ленты в бункер над пресс-мешалкой пресса. Подача массы в пресс-мешалку должна так регулироваться, чтобы она занимала примерно ¾ объема пресс-мешалки. Если поступающая масса имеет более низкую влажность, чем требуется, до увлажнение ее производится в пресс-мешалке, вокруг стенок которой укладывается водопроводная труба с мелкими отверстиями по ее длине, направленными вниз.

Сила струи поступающей по трубке воды регулируется прессовщиком при помощи вентиля. Увлажненная масса ножами пресс-мешалки при вращении их подается в прессовые коробки через отверстия в дне пресс-мешалки. При повороте стола пресса коробки, наполненные массой, перемещаются на определенный угол и занимают положение между прессующим поршнем и верхней стороной плитки контрштампа. Под давлением поршень постепенно поднимается и производится прессование сырца.

В момент прессования стол пресса останавливается, а ножи пресс-мешалки вращаются и заполняют массой следующую пару прессовых коробок. После прессования стол пресса поворачивается так, чтобы штампы пресса вместе с сырцом подошли к выталкивающему поршню. Сырец выталкивается поршнем в вертикальном направлении; верхняя пластина штампа при выталкивании выходит из прессовых коробок на 3 — 5 мм выше уровня стола. Затем выталкивающий поршень опускается вниз в первоначальное положение. После снятия пары кирпичей двумя съемщиками-прессовщиками стол поворачивается и штампы подводятся под механическую щетку для очистки.

Верхние пластины очищаются от налипшей массы, штампы опускаются на величину наполнения прессовых коробок и цикл начинается снова.

Силикатный кирпич по размерам должен отвечать требованиям ГОСТ 379– —53; в случае отклонения от установленных размеров сырец считается браком.

Плотность прессования сырца достигается исключительно изменением величины наполнения прессовых коробок: чем больше высота наполнения, тем выше плотность сырца и, наоборот, чем меньше высота наполнения коробок, тем ниже плотность сырца. Во время прессования необходимо следить за тем, чтобы сырец получался одинаковой плотности; для этого нужно поддерживать высоту наполнения прессовых коробок одинаковой. Ножи пресс-мешалки должны быть закреплены от дна и стенок на одинаковом расстоянии.

После прессования полученные кирпичи автоматом-укладчиком укладываются на вагонетки, которые транспортируются в автоклавы, где производится тепло — влажная обработка кирпича.

Процесс автоклавной обработки.

В процессе автоклавной обработки, т. е. запаривания кирпича-сырца, различают три стадии.

Первая стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и заканчивается при наступлении равенства температур теплоносителя (пара) и обрабатываемых изделий.

Вторая стадия характеризуется постоянством температуры и давления в автоклаве. В это время получают максимальное развитие все те физико — химические процессы, которые способствуют образованию гидросиликата кальция, а следовательно, и твердению обрабатываемых изделий.

Третья стадия начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и включает время остывания изделий в автоклаве до момента выгрузки из него готового кирпича.

В первой стадии запаривания насыщенный пар с температурой 1750 под давлением 8 атм. 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, 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), непосредственно сопри — касающимся с кремнеземом SiO песка.

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.

Таким образом, во второй стадии запаривания образование гидросиликатов кальция и перекристаллизация их и гидрата окиси кальция вызывают постепенное твердение кирпича-сырца.

Третья стадия запаривания протекает с момента прекращения доступа пара в автоклав, т. е. начинается падение температуры в автоклаве, быстрое или медленное в зависимости от изоляции стенок автоклава и наличия перепуска пара. Происходит снижение температуры изделия и обеднение его водой, т. е. вода испаряется и повышается концентрация раствора, находящегося в порах. С повышением концентрации гидрата окиси кальция и снижением температуры цементирующего вещества силикаты кальция становятся более основными, и это продолжается до тех пор, пока кирпич не будет выгружен из автоклава. В результате усиливается твердение гидросиликатов кальция и, следовательно, повышается прочность силикатного кирпича. Одновременно пленки цементирующего вещества сильней обогащаются выпадающим из раствора гидратом окиси кальция.

Механическая прочность силикатного кирпича, выгруженного из автоклава, ниже той, которую он приобретает при последующем выдерживании его на воздухе.

Таким образом, полный технологический цикл запаривания кирпича в автоклаве состоит из операций очистки и загрузки автоклава, закрывания и закрепления крышек, перепуска пара; впуска острого пара, выдержки под давлением, второго перепуска, выпуска пара в атмосферу, открывания крышек и выгрузки автоклава.

Запаривание кирпича в автоклавах требует строгого соблюдения температурного режима: равномерного нагревания, выдержки под давлением и такого же равномерного охлаждения. Нарушение температурного режима приводит к браку.

Для контроля за режимом запаривания на автоклавах установлены манометры и самопишущие дифманометры, снабженные часовым механизмом, записывающим на барограмме полный цикл запаривания кирпича.

Важной задачей промышленности силикатного кирпича является снижение удельного расхода топлива на 1000 шт. кирпича. Для успешного решения этой задачи необходимо в первую очередь знать расход тепла на запаривание силикатного кирпича.

Для расчета теплового баланса необходимы следующие данные: режим работы автоклава, характеристика оборудования и кирпича, теплотехнические данные.

А.В. Волженским проведены расчеты для определения расхода пара на запаривание кирпича при условии перепуска части его в другой автоклав. Для такого расчета приняты следующие исходные данные:

длительность перепуска пара из одного автоклава в другой 0,7 ч (эта величина входит в общую длительность впуска пара в автоклав, равную 1,6 ч);

давление пара в автоклаве с готовым кирпичом после перепуска части пара — 2,8 ат (изб.).

Расчеты показали, что в этом случае расход свежего пара на запаривание 1000 шт. кирпича составит лишь 304 кг.

Перепуск пара из одного автоклава в другой позволяет теоретически на 23% снизить расход пара на запаривание силикатного кирпича. Практически, по данным проведенных на заводах теплотехнических испытаний, экономия пара при перепуске его достигает 10−16%, что также имеет большое значение.

На заводах силикатного кирпича экономия топлива может быть также достигнута за счет использования тепла, которое уносится из автоклава с конденсатом в канализацию и в атмосферу с паром при выпуске его из автоклава по окончании запаривания кирпича. Обычно выпуск пара в атмосферу начинают при давлении 2−3 ат (изб.).

На многих заводах силикатного кирпича отбросный пар автоклавов используют для подогрева питательной воды паровых котлов, а также воды, идущей на отопление и другие нужды. Для этих целей используют теплообменные установки — котлы-утилизаторы типа водогрейных.

Котел-утилизатор — это стальной цилиндр, внутри которою размещен змеевик из стальных труб с различной поверхностью нагрева в зависимости от количества пара и потребности в воде. По трубам подают воду для подогрева, отбросный пар из автоклава впускают в полость котла-утилизатора.

Воду для нагрева целесообразно пропускать через змеевик, так как в отбросном паре содержатся мельчайшие частицы силикатной массы, которые загрязняют пар. Частицы осаждаются в котле, образуя тонкодисперсный осадок, который легко можно удалить из котла путем очистки и промывки. Змеевик же быстро забивается и трубы выходят из строя.

Поступивший в котел-утилизатор пар с температурой 135−140 °С омывает холодные трубы, отдает свое тепло воде, пропускаемой по трубам, конденсируется, превращаясь в воду, стекает на дно цилиндра и отводится в канализацию. Вода, нагретая до 100 °C, поступает в питательные баки котельной или на другие нужды завода. На рис. 106 показана схема утилизации пара.

Рис. 2.3.2. Схема установки для использования пара и глушения шума при выбросе пара из автоклавов: 1 — 5 — порядок движения пара по трубопроводам Пар, выпускаемый из автоклавов, входит в котел-утилизатор по двум отдельным группам трубопроводов. Чтобы выпускаемый пар не попадал из одного автоклава в другой, запрещается одновременно выпускать пар из двух автоклавов одной группы. Не разрешается повышать давление пара в котле-утилизаторе выше 0,5 ат. Чтобы не допустить повышения давления сверх разрешенного, на котле установлены предохранительный клапан мембранного типа и манометр. Аварийный выпуск пара в атмосферу производится через вентиль.

При такой схеме работы автоклавов с использованием тепла устраняется шум от выброса пара из автоклавов в атмосферу.

Из автоклава силикатный кирпич поступает на склад.

Описание технологии производства

Основными сырьевыми материалами для производства силикатного кирпича являются известь строительная воздушная негашеная и кварцевый песок месторождения «Белая горка».

Песок доставляется с карьера, автомобильным транспортом подается в приемный бункер: одна четвертая часть идет на приготовление вяжущего, другая подается на вибросита, размер ячеек которого составляет верхнего 20×20 мм и нижнего 10×10 мм, где происходит рассев песка.

Известь завозится автосамосвалами, и подается в приемный бункер, затем качающимся питателем КТ-5 подается на пластинчатый конвейер, который транспортируется на дробилку ударного действия Тип 40.77/б, где происходит измельчение фракции до 20 мм, и подается в бункер. Затем при помощи вибрационного электромагнитного питателя RWR-12, шнекового транспортера и цепного элеватора тип IIB известь подается в бункера 2-х камерного дозатора.

Приготовление вяжущего осуществляется на весовых дозаторах цикличного действия Тип 2467−000, в соотношении известь: песок 1:1 дозировка извести шнековым питателем, дозировка песка питателем желобом открытого типа. Дозировка устанавливается в зависимости от активности используемой извести и технологических требований. Затем песок и известь подается в трубную трехкамерную мельницу ш2×10 м тип 41.30 через загрузочные течки в загружающее устройство мельницы. Материал размалывается мелющими телами, под напором пересыпается через перегородки, передвигается к разгрузке. Молотый материал пересыпается на контрольное сито, после просеивания готовое вяжущее просыпается в разгрузочную воронку, несмолотые частицы выбрасываются специальной лопастью в боковую течку, далее утилизируется. Вяжущее подается цепным элеватором в бункер 3-х камерного дозатора для приготовления силикатной смеси.

Силикатная смесь готовится из вяжущего и просеянного песка в соотношении 1:3. Дозировка песка осуществляется питателем вибрационным PWP35 с лотковым желобом. Дозировка вяжущего вибрационным питателем PWP-23 с трубным желобом, работа вибрационных питателей сблокирована с весовым дозатором. Питание дозатора осуществляется через заслонку, а сброс вяжущего через нижнюю. Из 3-х камерного дозатора в смеситель лопастной двухвальный Тип F-5 поступает вяжущее и немолотый песок для сухого перемешивания, затем в смеситель лопастной, двухвальный F-5 для увлажнения и перемешивания. Влажность приготовления силикатной массы составляет 7,5−8%. Затем масса системой ленточного конвейера подается в реактор универсальный тип 38.17. для гашения силикатная смесь вылеживается в реакторах 3,5−5,0 часов в зависимости от качества и времени гашения используемой извести.

Затем силикатная смесь поступает в смеситель стержневой, где происходит растирание комочков и гомогенизация, потом двухвальный смеситель марки F-4 Тип 111 222, где происходит доувлажнение смеси с помощью распылительного устройства и дополнительное перемешивание.

С помощью ленточного конвейера силикатная масса транспортируется в загрузочную воронку пресса KSP-801. Режим работы пресса: непрерывный автоматический. Система прессования пресса с верхней подпресовкой (двухстороннее прессование). Режим формования: наполнение, прессование, выталкивание.

Тепловлажностная обработка изделия осуществляется в проходных автоклавах ш2×19 м с рабочим давлением 8−12 атм. Вывоз состава автоклавных тележек из автоклава производится при помощи канатной лебедки на траверсной платформе, смонтированной на складской площадке.

На складе готовой продукции работаю 2 мостовых крана, с помощью которых отпускается продукция потребителю.

2.4 Вариантная часть

2.4.1 Расчет технологического цикла

Годовая программа выпуска силикатного кирпича представлена в табл. 2.4.1

Таблица 2.4.1. Производственная программа

2.4.2 Состав и режим работы

Режим работы предприятия характеризуется количеством рабочих дней в году, количеством смен в сутки и продолжительностью смен в часах. Режим работы предприятия устанавливается по «Нормам технологического проектирования предприятий».

· Количество расчетных суток в году -255

· Количество рабочих смен в сутки — 3

· Количество рабочих смен в сутки для автоклава — 3

· Продолжительность рабочих смен в часах — 8

· Принятое количество расчетных суток в году (255) исходим из пяти дневной рабочей недели.

Режим работы цеха определяет количество рабочих дней в году, смен в сутки и рабочих часов в смене. Режим работы установливается в соотвествии с трудовым законодательством РК по нормам технологического проектирования предприятий производства строительных материалов.

При назначении режима работы цеха необходимо стремиться обеспечить наибольшую возможность полного использования оборудования и принимать наибольшее количество рабочих смен в сутки.

Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производственная мощность предприятия в целом и отдельных линий установок, определяется по формуле:

В_р=С_р Ч К_и, час.

В_р-расчетный годовой фонд работы в технологоческого оборудования в часах;

С_р — расчетное количество рабочих суток в году.

Ч — количество рабочих часов в сутки.

К_и — среднегодовой коэфиц. использования технологического оборудования.

В_р1=365Ч3Ч8=8760Ч0,92=8059 ч.

В_р2=300Ч3Ч8=7200Ч0,876=6307 ч.

В_р3=300Ч2Ч8=4800Ч0,943=4526 ч.

В_р4=300Ч2Ч8=4800Ч0,943=4526 ч.

В_р5=365Ч3Ч8=8760Ч0,92=8059 ч.

2.4.3 Расчет производительности предприятия

В этом разделе, исходя из принятого режима цеха, дается расчет объема производства: по сырью, полуфабрикатам и готовой продукции для каждого из технологических переделов в час, смену, сутки. При расчете производительности следует учитывать возможный брак и другие производственные потери. Для заводов по производству строительных материалов средние величины возможных производственных потерь обычно принимаются 1−3%.

Производительность цеха по готовой продукции определяется по формуле:

П_сут = П_год/С_р;

П_год — заданная годовая производительность цеха, С_р — расчетное количество рабочих суток в году.

П_см= П_год/ С_рЧn; n — число смен.

П_год=П_годЧ1,03 =41 200 000 шт.

П_год=40 000 000Ч1,005=40 200 000 шт. (при 0,5% потерь).

П_год=40 000 000Ч1,01=40 400 000 шт. (при 1% потерь).

2.4.4 Расчет потребности сырьевых материалов, полуфабрикатов и вспомогательных материалов на 1000 штук

Расчет состава силикатного смеси ведут с учетом получения прочного и стойкого в эксплуатационных условиях силикатного кирпича с наименьшими затратами на его производство. В расчетах учитываются свойства и характеристики конкретного сырья, идущего на изготовление силикатного кирпича, его активность, скорость и температуру гидратации, свойства используемых отходов и вводимых добавок, а также выпускаемую номенклатуру кирпичей и камней.