Производство строительного керамического кирпича в РК

Керамика является одним из самых древних строительных материалов но, несмотря на это не потеряла своего актуального значения и в наши дни. Подтверждением служит тот факт, что она является пока еще основным стеновым материалом, так как до 70% общего объема городской застройки выполняется из кирпича и керамических камней.

Керамическая кирпичная стена отвечает самым высоким требованиям комфортности и долговечности, аккумулирует тепло, благоприятно воздействуя на климат жилища. Если комфортность деревянной постройки принять за единицу, то комфортность помещений из керамических материалов соответствует коэффициенту 0,7; из ячеистого бетона — 0,2; из силикатного кирпича — 0,1; из железобетона — 0,05.

Производство эффективных пустотелых керамических стеновых изделий, по сравнению с производством полнотелого кирпича позволяет снизить расход сырья на 25 — 30%, расход топлива на 10% и более. Применение эффективных керамических изделий в строительстве, благодаря их пониженной теплопроводности, позволяет снизить толщину наружных стен зданий на 25 — 30%.

Сырьевая база Республики Казахстан по качеству и разведанным запасам позволяет производить эффективные и лицевые стеновые керамические материалы, кровельную черепицу, керамическую плитку, изделия теплоизоляционной поризованной керамики, санитарно-технические и огнеупорные изделия.

Строительный керамический кирпич позволяет сэкономить при строительстве дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применение стеновых материалов керамических кирпич занимает более 30%. Кирпич, накапливая солнечную энергию, медленно и равномерно отдает тепло, что защищает от чрезмерного нагревания летом и сохраняет тепло зимой. Кирпичная стена «дышит», пропуская испарение сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровень равновесной влажности[10].

В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствование технологии, улучшение качества выпускаемой продукции и расширение ассортимента.

1. Номенклатура выпускаемой продукции

Кирпич — керамическое штучное изделие, предназначенное для устройства кладок.

Кирпич изготавливают полнотелым и пустотелым. Кирпич с несквозными пустотами относят к полнотелому.

Пустоты в изделиях могут располагаться перпендикулярно (вертикальные) или параллельно постели (горизонтальные).

По прочности изделия (кроме крупноформатного камня и кирпича и камня с горизонтальными пустотами) подразделяют на марки М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300; крупноформатные камни — М35, М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300; кирпич и камень с горизонтальными пустотамиМ25, М35, М50, М75, М100.

По морозостойкости изделия подразделяют на марки F25, F35, F50, F75, F100. По показателю средней плотности изделия подразделяют на классы: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 2,0.

По теплотехническим характеристикам изделия в зависимости от класса средней плотности подразделяют на группы в соответствии с таблицей 1

Таблица 1 — Группы изделий по теплотехническим характеристикам

Основные размеры. Изделия изготавливают номинальными размерами, приведенными в таблице 2. Допускается изготавливать изделия с закругленными вертикальными смежными гранями и фаской на ребрах. Толщина наружных стенок пустотелого кирпича должна быть не менее 12 мм. Радиус закругления угла вертикальных смежных граней должен быть не более 15 мм, глубина фаски на ребрах — не более 3 мм.

Диаметр вертикальных цилиндрических пустот и размер стороны квадратных пустот должен быть не более 20 мм, а ширина щелевидных пустот — не более 16 мм.

Таблица 2- Номинальные размеры изделий (в миллиметрах)

Средняя плотность кирпича и камня в зависимости от класса средней плотности должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3 — Классы средней плотности изделий

Теплотехнические характеристики изделий оценивают по коэффициенту теплопроводности кладки в сухом состоянии. Коэффициент теплопроводности кладки в сухом состоянии в зависимости от группы изделий по теплотехническим характеристикам приведен в таблице 4.

Таблица 4 — Группы изделий по теплотехническим характеристика

Пределы прочности изделий при сжатии и изгибе должны быть не менее значений, указанных в таблице 5. Марку кирпича по прочности устанавливают по значениям пределов прочности при сжатии и изгибе, камня — по значению предела прочности при сжатии[9].

Таблица 5 — Пределы прочности изделий при сжатии и изгибе

Экструзионные изделия Рисунок 1 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с 19 цилиндрическими пустотами

Рисунок 2 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с 32 цилиндрическими пустотами Рисунок 3 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с восемью щелевидными пустотами Рисунок 4 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с 18 щелевидными пустотами Рисунок 5 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с 16 квадратными пустотами Рисунок 6 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с 36 квадратными пустотами Рисунок 7 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с 55 квадратными пустотами Рисунок 8 — Кирпич формата 1(1,4) НФ с 28 щелевидными пустотами Рисунок 9 — Кирпич формата 1 НФс 35 пустотами Рисунок 10 — Кирпич формата 1 НФс 33 пустотами Рисунок 11 — Кирпич формата 1,4 НФс шестью пустотами Рисунок 12 — Кирпич формата 1,4 НФс шестью пустотами Рисунок 13 — Кирпич формата 1 НФ с тремя цилиндрическими отверстиями Рисунок 14 — Кирпич формата 1 НФ с восемью цилиндрическими отверстиями Рисунок 15 — Кирпич формата 1 НФ с 11 цилиндрическими отверстиями

2. Технологическая часть

2.1 Выбор способа производства

В настоящее время приняты следующие способы изготовления керамических изделий: пластический; жесткое формование; полусухое прессование; комбинированный способ, шликерное литье.

При пластическом методе формования влажность шихты в зависимости от свойств глиняного сырья, находится в пределах от 18 до 22%. При жестком методе формования формовочная влажность на 3−4% ниже, чем при пластическом. Полусухой способ производства изделий предусматривает формование из сыпучих масс влажностью 8−12%.

При первых двух методах формование производится способом экструзии, в третьем случае — уплотнением пресс-порошка в коленно-рычажных или гидравлических прессах.

Выбор способа производства определяется карьерной влажностью и плотностью сырья, чувствительностью его к сушке, а также зависит от предполагаемого ассортимента продукции. Немаловажное значение при выборе способа производства имеет возможность приобретения того или иного комплекта оборудования. Добыча, переработка и хранение глинистого сырья, а также методы контроля и испытания глинистого сырья являются одинаковыми для всех способов.

При пластическом способе производства глинистые породы подвергаются механической обработке, при которой свойства керамической массы изменяются в результате механического воздействия на нее рабочих органов глинообрабатывающих машин. При этом из глинистой породы выделяются каменистые включения, разрушается ее структура, осуществляется гомогенизация массы и улучшаются ее технологические свойства. При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не свыше 23−25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14−16%) — полусухой способ переработки.

Метод полусухого прессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующее измельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельных давлениях, в десятки раз превышающих давление прессование на ленточных прессах.

Достоинство технологии полусухого прессования: кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки и на них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительную досушку, непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизация производства осуществляется проще, чем при методе пластического формования. Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка, использования более высокопроизводительных прессов. Методом полусухого прессования можно производить кирпич и из малопластичных глин, что расширяет сырьевую базу.

Недостатки технологии полусухого прессование: в заготовке кирпича остается влага, и при обжиге она способствует повышению пористости. В результате, кирпич получает более низкую водостойкость и прочность, по сравнению с кирпичом пластического формования.

Технологическая схема производства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на свою сложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновой керамики. Метод формования из пластических масс исторически сложился на основе пластических свойств глин и широко используется в керамической технологии. Достоинство способа пластического формования: выпускают изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности. В отдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья. При переработке глин в сыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, поскольку нужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньше энергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании. Температура обжига изделий примерно на 50⁰С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку.

Недостатки способа пластического формования: большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочность формованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке и наличие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемких операций при усадке сырца на сушку, перекладке высушенного сырца для обжига и совмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига.

Чтобы получить изделия требуемого качества необходимо из глины удалить каменистые включения, разрушить ее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественному составу, влажности и структуре, а также придать массе надлежащие формовочные свойства. Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных шнековых прессах часто с вакуумированием массы. Вакуумирование массы способствует повышению ее плотности, пластичности, улучшает формовочные и конечные свойства кирпича[10].

В данном курсовом проекте по заданию пластический способ формования с полусухой подготовкой массы.

2.2 Режим работы цеха

Режим работы предприятия является основой для расчета технологического оборудования, расхода сырья и полуфабрикатов, списочного состава работающих, количество рабочих суток в году, количество смен работы в сутки и рабочих часов в смене.

Режим работы предприятия устанавливается в соответствии с КЗОТ для предприятий стройиндустрии. При выборе режима работы цеха необходимо учитывать характер основного технологического оборудования, возможности его остановок в течении смены, суток или недели, необходимость его непрерывной работы в течении года, а также резерв времени на текущий планово предупредительный ремонт оборудования.

Рекомендуется принимать коэффициент использования оборудования К_i = 0,8 — 0,95

Таблица 6 — Режим работы цеха

При расчете годового фонда времени работы технологического оборудования учитывается коэффициент использования (К_и=0,81) его с учетом остановки на капитальные и текущие ремонты.

2.3 Производительность цеха

теплотехнический керамический кирпич прочность При расчете годового фонда времени работы технологического оборудования учитывается коэффициент использования (Ки=0,81) его с учетом остановки на капитальные и текущие ремонты.

Расчет производительности производится по формуле:

где П_год — заданная годовая производительность цеха, т С_р — расчетное количество рабочих суток в году П_сут=216 000/365=592 т П_смен=П_год/С_р•n

Где nчисло смен П_смен=216 000/365•3=197 т П_час= П_год/Г_вр

П_час=216 000/7096=30,4 т П_час=60 000/7096=8,45 тыс/шт П_час=117 000/7096=16,48 м ³

Определим производительность с учетом потерь Таблица 7- Производительность цеха

2.4 Характеристика сырьевых материалов и расчет потребности в них

Основным сырьем для изготовления изделий строительной керамики являются тугоплавкие глины — вторичные осадочные породы. Глины имеют морское, озерное, делювиальное (повсеместно распространенное), ледниковое, эоловое происхождение. Они придают керамическим массам пластичность, что необходимо для формования изделий, и способствует спеканию массы, т. е уплотнению и упрочнению без потери формы изделий.

Глина — это продукт многолетнего разрушения полевошпатных горных пород по реакции каолинизации:

R₂OAl₂O₃ 6SiO₂+CO₂+2H₂O=Al₂O-2SiO₂-2H₂ O-R₂CO₃ +4SiO_{2 .}

Глины представляют собой сложные соединения водных алюмосиликатов, которые определяют важнейшие характеристики материалов для производства строительной керамики: связность, пластичность, обрабатываемость, механическая прочность сырца и обожженного материала.

Глины характеризуются чрезвычайно малым размером частиц, которые не превышают 20 мкм, а большей частью менее 2 мкм. Для производства строительной керамики количество частиц менее 2 мкм может находиться в интервале от 15 до 40−50%[4].

Таблица 8 Химический состав глинистого сырья

Каолинитовые глины имеют светлую окраску и прочную неподвижную кристаллическую решетку, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичные и малочувствительны к сушке.

Глины, содержащие монтмориллонит, имеют подвижную кристаллическую решетку, расширяются при увлажнении, весьма пластичны, сильно набухают, при формовке склонны к свилеобразованию, чувствительны к сушке и обжигу.

В глине могут быть различные примеси — тонкодисперсные или в виде включений; кварцевые (песок, пыль), карбонаты (известняк, магнезит, доломит), гипс, железистые соединения (лимонит, гидроксид железа, пирит) и щелочесодержащие соединения (полевые пшаты, растворимые соли).

Согласно классификации сырье разделяется по размерам: глинистые частицы менее 0,005 мм; пылеватые — 0,050−0,005 мм; песчаные — 0,05−2,00 мм. Глинистые породы наиболее распространенная в природе группа осадочных пород. Глины содержат примеси других минералов. По вещественному составу глинистое сырье разделяется на группы: глина, суглинок, супеси.

Состав глиняной смеси становится пригодным для получения керамических материалов (полнотелого или пустотелого кирпича и керамических камней) при содержании 15% высокодисперсной, высокопластичной или 25% среднедисперсной глин монтмориллонитового состава.

При производстве керамического кирпича применяют различные методы и способы для улучшения природных свойств сырья с целью обеспечения формовочных и сушильных свойств, повышения прочности и морозостойкости изделий, т. е с целью получения кирпича с заданными свойствами.

В настоящее время широко применяется введение в природное сырье различных добавок. В последние годы в качестве добавок, а иногда и в качестве основного сырья используются отходы различных производств, что позволяет экономить природные ресурсы и одновременно решать вопросы охраны окружающей среды.

В качестве первой целесообразно применять золы со значительным содержанием несгоревшего топлива (более 10%). Предельное количество добавки золы устанавливается с учетом содержания топлива в шихте — не более 80% от требуемого. В качестве отощающей добавки используют крупнозернистые золы. В них не должны присутствовать каменистые карбонатные включения размером более 1 мм, содержащие зерен шлака размером более 1 мм не должно превышать 1%.

Оптимальное количество золы, вводимой в среднепластичные глины, составляет около 30%, умеренно пластичные — 20−30%.

Золы ТЭС в основном состоят из SiО₂ (40−60%), А1₂О_з (15−30%), СаО (1−10%). Основные минералы в них метаи ортосиликаты, алюминаты, ферриты, алюмоферриты, шпинели, дегидратированные глинистые минералы, кварц, тридимит, кристобалит, корунд, оксид кальция, оксид магния. Отмечены сульфаты, хлориды, фториды, кальцит, портландит, гидроксиды железа.

Золы, используемые в производстве керамических стеновых изделий пластическим способом с добавкой глины, должны обладать хорошей формуемостью, иметь однородный и стабильный состав. Содержание в них карбонатных включений не должно превышать нормы, установленной по методике ВНИИстрома, серы, в пересчете на SO₃ — 2, шлаковых включений размером более 3 мм — 5%, количество несгоревшего топлива должно составлять не более 10%, содержание А1₂О_з не менее 15%.

Золы ТЭС, содержащие небольшое количество остатков топлива (менее 10%), могут быть использованы как основной компонент шихты для изготовления кирпича. Такие золы образуются от сжигания энергетических углей Экибастузского, Карагандинского, Кузнецкого и других месторождений. По содержанию тонкодисперсных фракций эти золы относятся к грубодисперсным. По термическим свойствам глины, используемые в качестве сырья в производстве керамических стеновых изделий, разделяются на группы: легкоплавкие (температура размягчения до 1200°С), средней плавкости (1200−1400°С), тугоплавкие (выше 1400°С).

Золы ТЭС состоят в основном из кислого алюмосиликатного стекла, аморфизированного глинистого вещества, кварца, полевого шпата, муллита, магнезита, гематита и остатков топлива. По нормам допустимое содержание остатков горючих в золе-уносе ТЭС должно находиться, % от массы золы: бурых углей и сланцев менее 4, каменных углей 3−12, антрацита 15−25. В производстве кирпича золу с удельной поверхностью 2000;3000 см²/г использует в качестве основного сырья и в качестве отощающей и выгорающей добавки.

Расчет сырья:

Исходные данные

1. Состав массы (масс.%): глина — 60, зола — 40.

2. Влажность сырья (масс%): глина -12, зола — 3.

Средневзвешанная влажность сырья составит:

12,0•0,6+3,0•0,4=7,2+1,2=8,4%

3. Потери при прокаливании сырья (масс%): глина — 9,5, зола — 6.

Средневзвешанные потери при прокаливании составят:

9,5•0,6+6•0,4=5,7+2,4=8,1%

4. Технологические параметры производства:

— формовочная влажность шихты — 18,0%

— влажность изделий после сушки — 4%

— масса кирпича после обжига — 3,3 кг

— средняя плотность: глины — 1300 кг/м³, золы — 990 кг/м³.

5. Брак и потери производства:

— брак при обжиге — 2%, брак при сушке — 3%;

— при дозировании и транспортировке — 1%.

Мощность завода 60 млн.шт. кирпича или 216 000 т/год.

Расчет материального баланса.

Для сопоставимости статей прихода и расхода материального баланса выход продукции и полуфабриката рассчитан в тоннах в год.

1. Должно выходить кирпича из печей готовой продукции по обожженной массе с учетом брака при обжиге:

П — мощность завода, т/год.

К₁ — брак при обжиге,%

Брак при обжиге:

Q₁ — П =220 408 — 216 000=4408 т/год.

2. Поступает кирпича в печи с учетом потерь при прокаливании по абсолютно сухой массе:

Где К₂ — средневзвешенная потеря при прокаливании, %

Потери при прокаливании:

Q₂ — Q₁ = 239 835 — 220 408=19427 т/год.

3. Поступает кирпича в печи по фактической массе с учетом остаточной влажности:

где W₀ — остаточная влажность после сушки, %

Испаряется влаги в печах:

Q₃ — Q₂ = 249 828 — 239 835 т/год.

4. Должно выходить кирпича из сушил по абсолютно сухой массе с учетом брака сушки:

где К₃ — брак при сушке, %

Брак при сушке:

Q₄ — Q₂ = 247 253 — 239 835=7418 т/год.

5. Должно выходить кирпича из сушил по фактической массе с учетом остаточной влажности:

6. Поступает кирпича в сушила по фактической массе:

где W_ф — формовочная влажность, %

Испаряется влаги в сушилах:

Q₆ — Q₅ = 301 528 — 257 555=43973 т/год.

7. Потребность в технологической воде для приготовления шихты:

W_ср — средневзвешенная влажность сырья, %

10% - 3160,1

С учетом 10% потерь воды потребность ее составит:

Q₇ = 34 761 т/год

8. Требуется сырья для стабильной работы дозаторов по абсолютно сухой массе с учетом потерь при транспортировке:

К₄ — потери при транспортировке, %

Потери при транспортировке:

Q₈ — Q₄ = 249 750 — 247 253=2497 т/год

9. Требуется сырья по фактической массе:

— зола

— глина где а_з, а_гл — содержание соответственно глины и золы, %

Материальный баланс производства керамического кирпича Приход

1. Поступает на склад сырья:

— глина — 170 284 т

— зола — 102 990 т

2. Поступает технологической воды 34 761 т Всего: 308 035 т.

Расход

1. Поступает на склад готовой продукции 216 000 т

2. Невозвратимые потери при

— прокаливании — 16 427 т

— обжиге — 4408 т

— сушке — 7418 т

— транспортировке — 2497 т

3. Потери технологической воды 3460 т

4. Испаряется влаги в

— сушилах — 43 973 т

— печах — 9993 т Всего: 306 876 т Невязка баланса составляет 308 035 — 306 876=1159 т/год или 0,37%. Допустима невязка до 0,5%.

Таблица 9 — Расход сырьевых материалов

2.5 Схема технологического процесса. Построение и описание

Кирпичные заводы строятся, как правило, вблизи залежей глин и карьер является одним из основных цехов кирпичного производства.

Наш завод использует в качестве главного сырья глину Калкаманского месторождения, золы, которые образуются от сжигания энергетических углей Экибастузкого, Карагандинского, Кузнецкого и других месторождений.

Карьер представляет собой систему открытых выработок. Комплекс операций, связанных с добычей и доставкой глины в производство, именуют карьерными работами, в состав которых включают вскрышные работы, добычу, транспортирование и хранение промежуточного запаса глинистого сырья.

Перед началом работ удаляют растительность, устраивают водоотводные канавы и подъездные пути. В процессе подготовительных работ особое внимание следует уделить устройству подъездных путей к карьеру. Для вскрышных работ применяют колесные скреперы, бульдозеры, в отдельных случаях многоковшовые экскаваторы, гидромониторы.

Способ добычи зависит от толщины залежи глины и климатических условий. Для разработки глин применяются многоковшовые, одноковшовые и роторные экскаваторы. Добытая глина поступает на ленточный конвейер и последним подается в автотранспорт. Чаще всего используются автосамосвалы. Чем больше расстояние, на которое транспортируют глину, тем выгоднее использовать самосвалы. Привезенное с карьера сырье хранится на складе.

Первой стадией переработки является разрушение кусков глинистой породы, которое осуществляется глинорыхлителем, установленным над ящичным питателем. Глина со склада через ящичный питатель по ленточному транспортеру поступает на камневыделительные вальцы.

Валки вращаются навстречу друг другу. При полусухой массоподготовке глина мелется и предварительно высушивается в молотковой мельнице. Далее она поступает в сушильный барабан, а затем в вальцы тонкого помола. Целью тонкого измельчения является разрушение водопрочных оболочек, связывающих зерна глинообразующих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение молекулярных связей, за счет которых глина будет гидратироваться.

После механической обработки глину подвергают вылеживанию. При этом помимо ее набухания происходит релаксация напряжений в глине, возникших при механической обработке, благодаря чему улучшаются ее формовочные и сушильные свойства. Вылеживание глины увеличивает прочность изделий на 20−30.

Схема производства

Глина проминается в камневыделительных вальцах. Паровое увлажнение глины увеличивает производительность ленточных прессов и снижает потребляемую ими мощность на 15−20%. Формовочная влажность изделий стеновой керамики при пластической технологии находится в пределах 18−22%. Перед обжигом высушиваем их до влажности не превышающей 10%. Зола через ящичный подаватель поступает вместе с глиной в глиномешалку.

Следующий этап технологической линии — формование. Процесс формования можно разделяется на три операции: получение из керамической массы бруса требуемого поперечного сечения, разрезка сплошного глиняного бруса на части, перекладка сформованного кирпича-сырца на сушильные вагонетки. Процесс формования механизирован полностью и осуществляется в вакуум прессах.

Основной частью вакуум пресса является шнековый вал, вращающийся в металлическом корпусе цилиндрической формы. На валу насажены лопасти различной формы — плоские или цилиндрические, образующие прерывистую винтовую поверхность. Конструкция лопастей шнека такая, что максимально способствует равномерному распределению массы в направлении продольной оси корпуса пресса. По мере износа лопасти заменяются во избежание увеличения расхода энергии и появления брака вследствие нагрева формуемой массы. При большом зазоре между корпусом пресса и лопастями шнека начинается обратное движение формуемой массы. При этом вследствие увеличения сопротивления при продвижении и трении между движущимися в разные стороны частями массы повышается ее температура, что уменьшает степень ее пластичности и на выходе из мундштука она делается хрупкой и ломкой. Для устранения этого явления периодически проверяется зазор между стенкой корпуса и лопастями шнека и наблюдается за тем, чтобы он не превышал 2−3 мм в прессах некоторых конструкций корпуса изготавливают ступенчатой формы, что устраняет возможность обратного движения массы и облегчает работу пресса. Для исключения проворачивания массы в корпусе делаем рифление на стенках корпуса.

Вакуум-прессы. Основная их задача — уплотнение и формование глиняной массы, поэтому шнек пресса не должен производить каких-либо операций по переработке глиняной массы. В вакуум-прессах операция предварительного перемешивания и частичного уплотнения глиняной массы совершается в одной части пресса, а последующее формование и дополнительное уплотнение в другой части после удаления из глиняной массы воздуха. Изделия, изготовляемые на вакуумпрессах, отличаются высокими техническими показателями и качеством. Обезвоздушивание массы значительно увеличивает ее пластичность, и плотность вследствие чего расширяются возможности использования большего количества различных глин.

Формование изделий на вакуумном прессе существенно улучшает свойства формуемой массы. Вакуумирование глины упрочняет в 2- 3 раза отформованное изделие и примерно в 1,5 раза увеличивает прочность высушенного изделия, на 6−8% повышает его плотность, понижает формовочную влажность на 2−3% и увеличивает связующую способность глины.

Выходящий брус режется однострунным резчиком на мерные части, которые разрезаются на изделия многострунным резательным аппаратом. Затем с помощью укладочного аппарата нарезанные изделия поступают на сушку. Сушка изделий осуществляется в основном в туннельных сушилках, которые работают по принципу противотока, длительность сушки в них составляет 16−36 ч, достигая иногда 48 ч и более. После сушки кирпичасырца в сушилах, вагонетки с высушенным кирпичом подаются на садку. Кирпич на садку подается с остаточной влажностью 6−8%, что контролируется отделом контроля качества.

Садка кирпича-сырца на обжиговые вагонетки размером 2 на 2 метра происходит вручную. Формируется два пакета по 700 штук на одной вагонетке. На этом этапе происходит ручная выбраковка кирпича-сырца с повышенным содержанием трещин и остаточной влажностью. С помощью электропередаточной тележки и гидравлического толкателя обжиговые вагонетки загружаются в туннельную печь. При загрузке и проталкивании вагонеток необходимо следить за их продвижением — важно не ставить пакеты непосредственно перед горелками. Обжиг изделий осуществляем в туннельных печах при температуре 950−1050°С.Движение печных вагонеток по туннельной печи осуществляется гидравлическим толкателем.

В туннельной печи зона обжига неподвижна, а обжигаемый материал перемещается на вагонетках, ленточных или роликовых конвейерах по сквозному туннелю навстречу теплоносителю. Длина обжигательного канала 48 — 408, ширина 1,7 — 4,7, рабочая высота 1,3 — 1,9 м. Нагрев изделий производится через экраны-муфели. Туннельная печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения.

Интенсивность и качество обжига также зависят от вида садки кирпича-сырца на вагонетки, который выбирают в соответствии с типом изделий, уровнем механизации погрузочно-разгрузочных работ, видом топлива, методом его сжигания, размером обжигательного канала. К преимуществам туннельных печей относятся: механизация и автоматизация процесса обжига, улучшенные санитарно-гигиенические условия работы и большая производительность. Недостатками туннельных печей являются быстрый износ вагонеток, большие перепады температур в различных зонах печи.

После обжига вагонетки направляются на разгрузку и пакетеровку. Упаковка производится автоматом-пакетировщиком термоусадочной пленкой. Вывоз пакетов готового кирпича осуществляется электрокраном, загрузка пакетов на транспорт осуществляется козловым краном. Затем изделия поступают на склад готовой продукции.

2.6 Расчет и выбор основного технологического оборудования

При расчете оборудования определяется число машин для каждой технологической операции, необходимое для выполнения производственной программы цеха.

1 Камневыделительные вальцы СМ-231(1шт.)

Производительность — 35 м ³/ч Диаметр и ширина валков:

большого (подающего) — 1000×750 мм малого (дробящего) — 630×750 мм Масса — 7,325 т Мощность — 50 кВт Камневыделительные вальцы предназначены для первичного дробления глины и одновременного удаления из массы твердых включений.

Камневыделительные вальцы имеют два валка различного диаметра, причем валок меньшего диаметра снабжен продольными ножами, которые интенсивно ударяют по массе, дробят ее и выбивают (удаляют) твердые включения.

Расчет количества машин производится по формуле:

Где, N — количество машин подлежащих установке,

P — требуемая часовая производительность по заданному техническому переделу, Q — часовая производительность

R — нормативный коэффициент (0,8−0,9)

N=11/ 15- 0,8 = 0,91 м³/ч

2 Ящичный питатель СМ-229

Ящичный питатель используется для дозирования сырья низкой механической прочности .

Производительность: 15−35 м³/ч Питатель состоит из опорной рамы, чугунного или стального диска, насаженного на вертикальный вал, загрузочной воронки, цилиндрического патрона и приводного устройства. В раме укреплен опорный подшипник, в котором вращается вал. Диск приводится во вращение от электродвигателя через редуктор. При помощи винтового устройства цилиндрический патрон может подниматься или опускаться над тарелкой, регулируя высоту слоя поступающего материала.

3 Бегуны мокрого помола БМП-55

Предназначены для измельчения и смешивания материалов в результате их перемещения, раздавливания и частичного истирания. Бегуны выполняются с вращающимися металлическими или каменными катками; бывают непрерывного или периодичного действия. Диаметр катков 600 — 1800 мм.

Производительность — 56 т/ч Мощность — 55 кВт Габаритные размеры — 5710×4780×4384 мм Масса — 49 250 кг

4 Вальцы тонкого помола СМК-696

Вальцы тонкого помола имеют зазор между валками 0,8−3 мм, который можно регулировать. Наибольшая величина загружаемых кусков — 30 мм.

Бандажи валков выполнены из хромоникелевой стали твердостью 470−520 по Бринеллю. Каждый валок приводится в действие двигателем мощностью 44−66 квт, снабженным гидравлической или порошковой муфтой сцепления, что позволяет производить запуск вальцов дистанционно с центрального пункта управления. Для обработки глины также применяют несколько пар вальцов с различной, постепенно уменьшающейся величиной зазора. Поступившая из карьера глина после ящичного подавателя и камневыделительных винтовых вальцов с зазором 25 мм проходит через три пары гладких вальцов с зазором 8; 2 и 0,6 мм

.

Производительность — 20 м³/ч Мощность — от 8 до 30 кВт Число оборотов — от 150 до 200 в минуту.

5 Вакуум-пресс с фильтром-смесителем СМ-443А Ленточный вакуумный пресс СМ-443А предназначен для пластического формования кирпича, керамических камней и дренажных труб из предварительно подготовленной и вакуумированной глиняной массы влажностью не менее 18%. При формовании изделий осуществляются перемешивание, пароувлажнение, вакуумирование и прессование глиняной массы. Основными узлами пресса являются рама, глиномешалка, вакуум-камера и вакуумная установка, шнековый вал, нагнетательный валок, прессующий цилиндр, приводной вал и привод.

6 Резательный автомат СМ-678А Автомат СМ-678А работает следующим образом: приемный конвейер автомата перемещается под давлением глиняного бруса. Один из барабанов конвейера получает вращение через вал и шестерни и от вала, на котором насажена профилированная шайба, управляющая работой всех механизмов автомата. Таким образом, все изменения скорости глиняного бруса передаются через ленту конвейера и барабан профилированной шайбе. Шайба через палец, рычаг, тягу, поводок и гильзу сообщает возвратно-поступательное движение валу с лучком и поводку с пластинами-салазками[7].

7 Туннельные сушила конструкции Гипрострома Температура ^оС:

воздуха, поступающего из зоны охлаждения туннельной печи в смесительную камеру — 450

воздуха, подогреваемого в калорифере и поступающего в смесительную камеру — 180

смеси продуктов горения газов в печи с воздухом из зоны остывания, на входе в смесительную камеру — 128

разбавленных дымовых газов, поступающих из подтопка — 150

рециркулята, поступающего в смесительную камеру — 400

теплоносителя, поступающего в туннель — 40

отработанного теплоносителя в конце туннеля — 80

Относительная влажность отработанного теплоносителя — 85%

Общий максимальный расход тепла на испарение влаги с учетом всех потерь в трубопроводах в зимних условиях — 1630 ккал/кг Габаритные размеры туннеля м:

длина — 30

ширина — 1,1

высота — 1,7

8 Туннельная печь конструкции Гипрострома Производительность- 26 млн.шт. усл. кирп./год Время обжига — 36 ч Ширина: 124,35

внутреннего канала — 2,9

средняя по наружным размерам 4,1/5

Высота, м: 1,8

от пода вагонетки до замка свода 3,075/3,875

Длина технологических зон, м:

Подогрева — 39

Обжига — 36

Охлаждения — 45

Количество вагонеток в печи шт. — 40

Размеры вагонетки, мм:

Длина — 3000

Ширина — 3000

Высота — 875

2.7 Штатная ведомость

Штатная ведомость предприятия необходима для расчета технико-экономических показателей. В штатной ведомости цеха приводится явочный состав производственных рабочих и цехового персонала. Штатное расписание — это основной документ, который применяется для оформления структуры, штатного состава и штатной численности организации в соответствии с уставом (положением). Штатное расписание содержит перечень структурных подразделений, должностей, сведения о количестве штатных единиц, должностных окладах, надбавках и месячном фонде заработной платы. Этот документ дает руководству право на укомплектование организации, и ее структурных подразделений работниками. Также на основе штатного расписания кадровая служба ведет подбор сотрудников на вакантные должности, формирует резерв на выдвижение, организует повышение квалификации кадров.

Таблица 10 — Штатная ведомость цеха

2.8 Контроль качества

Контроль качества продукции является составной частью производственного процесса и направлен на проверку надежности в процессе ее изготовления, потребления или эксплуатации.

Под контролем качества понимается проверка соответствия количественных или качественных характеристик продукции или процесса, от которого зависит качество продукции, установленным техническим требованиям.

Суть контроля качества продукции на предприятии заключается в получении информации о состоянии объекта и сопоставлении полученных результатов с установленными требованиями, зафиксированными в чертежах, стандартах, договорах поставки, ТЗ. НТД, ТУ и других документах.

Кирпич и камень из керамики применяются для кладки и облицовки несущих и самонесущих стен, других элементов зданий и сооружений. Полнотелый кирпич применяют также для кладки фундаментов, наружной части дымовых труб, промышленных и бытовых печей. Кирпич и камень из керамики могут применяться в других строительных конструкциях с учетом их технических характеристик, установленных в нормативной документации.

В течение нескольких тысячелетий обжигают глиняный кирпич. Он зарекомендовал себя как надежный и долговечный строительный материал и может сравниться по экологичности только с деревянными изделиями и конструкциями, но по негорючести и химической стойкости неоспоримо он вне конкуренции с деревом. Положительное свойство керамического кирпича в отличие от дерева и бетона — отсутствие усадочных деформаций.

Постоянно растет спрос на керамический кирпич, совершенствуется технология его производства. Расширяется номенклатура изделий в зависимости от области применения: кирпич рядовой, лицевой, полнотелый, пустотелый (камень — только пустотелый), поризованный, огнеупорный, декоративный. В целях стандартизации и унификации строительства новый межгосударственный стандарт ГОСТ 530–2007 «Кирпич и камни керамические. Общие технические условия.», введенный в действие с 1 марта 2008 года.

По сравнению с предшествовавшими нормативными документами новый ГОСТ ужесточает требования по качеству керамического кирпича, его геометрии, внешнему виду, теплотехническим характеристикам и т. д. Впервые представлена классификация керамических изделий по теплотехническим свойствам (пять групп). Ужесточены требования, как к лицевому, так и рядовому кирпичу: по геометрии (уменьшены предельные отклонения); по морозостойкости (минимальная морозостойкость строительного кирпича — F25, лицевого — F50, полнотелого для применения в цоколях и стенах подвалов — F5.0); по прочности (минимальная прочность пустотелого — Ml00, полнотелого для самонесущих стен — M100, М125 — для несущих стен). Не допускается наличие известковых включений на лицевых кирпичах; лицевые изделия не должны содержать водорастворимые соли, ведущие к образованию выцветов (высолов) на поверхности изделия. Есть изменения в методиках испытаний изделий. Также в новый ГОСТ включен раздел по теплотехнике, который содержит расчет требуемого сопротивления теплопередаче наружных стен по санитарно-гигиеническим нормам в зависимости от климатических районов. Внесены расчетные теплотехнические показатели керамических стеновых материалов различной плотности в кладке стены. Приведены конструктивные решения сплошных и облегченных кирпичных кладок наружных стен с теплозащитными качествами и влажностным режимом, удовлетворяющими требуемым значениям для различных климатических условий страны.

Государственный стандарт дает указания по применению керамического кирпича:

В фундаментах и цоколе стен зданий, дымовых трубах, вентиляционных каналах следует применять только полнотелый кирпич.

Не допускается применять пустотелые изделия, а также кирпич полусухого прессования для наружных стен помещений с влажным режимом без нанесения на внутренние поверхности пароизоляционного покрытия.

Не допускается применять пустотелые изделия и кирпич полусухого прессования для кладки стен помещений с мокрым режимом, наружных стен подвалов, цоколей и фундаментов.

Особое внимание уделяется контролю качества керамического кирпича в соответствии с новыми требованиями.

На заводе — производителе изделий осуществляется свой входной контроль (сырья, из которого делают кирпич), операционный (на технологических переделах) и приемочный. Каждую партию выпускаемого кирпича (камней) завод должен сопровождать «документом о качестве» (раньше — «паспорт»), в котором указывается:

наименование предприятия-изготовителя и (или) его товарный знак;

наименование и условное обозначение изделия;

номер и дата выдачи документа;

номер партии;

число (масса) изделий в партии, шт. (кг);

марка по прочности, класс средней плотности, марка по морозостойкости;

водопоглащение;

группа по теплотехнической эффективности;

удельная эффективная активность естественных радионуклидов ;

способ изготовления изделий.

При экспортно-импортных операциях содержание сопроводительного документа о качестве уточняется в конкретном договоре на поставку изделий.

Ошибка потребителя зачастую заключается в том, что он принимает кирпич по документу о качестве, выданному заводом-изготовителем и не осуществляет свой входной контроль поступивших готовых изделий, не поручает независимой от производителя испытательной лаборатории проверить соответствие заявленных заводом характеристик их фактическим значениям. Потребитель почти всегда проводит входной контроль бетонной смеси, приобретенной на бетоносмесительном заводе и почти никогда не проверяет приобретенный кирпич, тем самым нарушает требования ГОСТа, рискует безопасностью возводимого объекта и своими денежными средствами.

В случае несоответствия характеристик кирпичных изделий заводскому документу о качестве вся партия изделий заменяется или возвращается изготовителю[5].

3. Экономия электроэнергии и топлива

Производство керамических материалов, в том числе промышленность керамических стеновых материалов, относится к материально — и энергоемким отраслям.

Предприятия угольной промышленности и электростанции страны направляют ежегодно в отвалы около 60 млн. тонн золы. Отходы содержат от 2 до 25% остаточного топлива, что позволяет экономить технологическое топливо при использовании их в качестве компонента шихты или основного сырья при производстве керамических стеновых материалов.

В г. Аксу Павлодарской области наш завод золокерамических стеновых материалов мощностью 60 млн. штук условного кирпича в год. Здесь ежегодно будет утилизироваться 120−150 тыс. т сухой золы Ермаковской ГРЭС для получения зольного кирпича по энергосберегающей технологии.

Важным направлением экономии топлива является перевод производства стеновой керамики на выпуск пустотелых изделий, позволяющих одновременно снизить материалоемкость. Производство пустотелого кирпича обеспечивает снижение удельного расхода топлива на 10−20%.

Крупным потребителем тепла являются агрегаты для сушки и обжига сырца. Поэтому осуществляется тепловая блокировка туннельных печей и сушилок и организации в последних системы общеобменной рециркуляции отработанного теплоносителя.

В туннельных печах потери в окружающую среду уменьшают путем применения эффективной теплоизоляции стен и свода печи, а также трубопроводов, по которым теплоноситель транспортируется из печи в сушилку. Расход топлива при обжиге сокращается также при более глубоком охлаждении изделий и футеровки вагонеток.

Экономия электроэнергии достигается путем применения энергосберегающих технологий и более совершенного оборудования, повышения уровня эксплуатации и технического обслуживания оборудования, производительности рабочих машин и электролитических процессов, уменьшения потерь в системе электроснабжения и электроприемниках, снижения электрических нагрузок в часы максимума нагрузки энергосистемы.

Совершенствование существующих и применение новых технологий является в настоящее время главным резервом экономии электроэнергии в промышленности. Электроснабжение и электрооборудование, основные решения по которым принимаются на стадии проектирования предприятия, в значительной степени определяют эффективность использования электроэнергии в производственном процессе. Эффективность работы системы электроснабжения зависит от правильного определения расчетных нагрузок на различных ее уровнях и выбора номинальных напряжений внешнего и внутреннего электроснабжения, числа трансформаций электроэнергии, количества и мощности силовых трансформаторов на подстанциях, способов передачи электроэнергии, построения схем электрических сетей, уровня компенсации реактивной мощности и степени автоматизации учета и контроля расхода электроэнергии.

Рациональное использование электроэнергии и затрат на нужды освещения может быть обеспечено за счёт: оптимизации светотехнической части осветительных установок, осветительных сетей и систем управления и регулирования освещения, рациональной организации эксплуатации освещения.

Экономию материальных и энергетических ресурсов, расходуемых на освещение, можно получить за счёт применения эффективных источников света, в частности, источников с высокой световой отдачей: люминесцентных ламп и газоразрядных ламп высокого давления, дуговых ртутных типа ДРЛ, металлогалогенных ДРЦ, натриевых типа ДНаТ.

Вопрос экономии электроэнергии многоплановый и нужен стратегический подход, для того чтобы максимально эффективно использовать все производственные мощности при минимально возможных энергетических затратах. Подход к экономии электроэнергии основан на использовании энергосберегающих технологий, которые призваны уменьшить потери электроэнергии. Существует немало устройств, которые позволяют добиться уменьшения потерь при работе оборудования, основными из которых являются конденсаторные установки и частотнорегулируемые приводы.

4. Охрана труда и окружающей среды

Охрана труда рассматривается как одно из важнейших социальноэкономических, санитарно-гигиенических и экономических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда. Охрана здоровья рабочих и служащих в процессе исполнения трудовых обязанностей закреплена в трудовом законодательстве, непосредственно направленном на создание безопасных и здоровых условий труда. Кроме того, разработаны и введены в действие многочисленные правила техники безопасности, санитарии, нормы и правила, соблюдение которых обеспечивает безопасность труда. Ответственность за состояние охраны труда несет администрация предприятия, которая обязана обеспечивать надлежащее техническое оснащение всех рабочих мест и создавать на них условия работы, соответствующие правилам охраны труда, техники безопасности, санитарным нормам.

Одним из важнейших принципов организации производства является создание безопасных и безвредных условий труда на всех стадиях производственного процесса. Мероприятия по охране труда обеспечиваются проектно-сметно-конструкторской и другой технической документацией.