Производство облицованного глазурованного кирпича

 

 

различных соотношений  химических элементов в своем составе, глазури делятся на: прозрачные и глухие, бесцветные и цветные. В зависимости от температуры плавления они подразделяются на легкоплавкие и тугоплавкие. Классическими сырьевыми компонентами для глазури являются: пегматит, мел, доломит, перлит, бура, борная кислота, соли щелочных и щелочноземельных металлов и другие. Но в данной курсовой работе используют легкоплавкую глазурь, свойства и состав которой приведен в таблице 11. Данная глазурь наносится на кирпич, прошедший предварительный обжиг, после нанесения глазури производят обжиг в печах с терморадиационными нагревателями, при этом подъем температуры от 700 до 750°С осуществляют в течение 2 часов, а далее проводят обжиг от 10 до 20 минут при указанной температуре. Предлагаемый способ позволяет получать глазурованный кирпич при низкой температуре и малом времени обжига, кирпич обладает хорошим сцеплением глазури с его поверхностью имеет высокую морозостойкость и высокие декоративные качества.

Свойства глазури представлены в таблице 11.

 

Таблица 11 - Показатели свойств глазури

Показатели свойств материала, размерность	Величина
Химический состав, % массы
Si02	46,0 - 52,0
А1203	7,0 - 14,0
B2O3	12,0 - 14,0
SrО	8,0 - 12,0
MgO	1,5 - 2,5
Na20	6,0 - 7,5
K2O	5,0 - 6,0

 

 

 

Продолжение таблицы 11

Показатели свойств материала, размерность	Величина
Минеральный состав, % массы
Гранулированный ваграночный шлак	38 - 42
Фильтрованные отходы фарфорового производства	16 - 25
Борная кислота	10 - 14
Свинцовый сурик	22 - 26
Примеси оксидов	3 - 9

 

1.3   Технологическая схема производства

 

 В современной промышленности используется два наиболее рациональных способа производства данного вида продукции: 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 выше от 23 до 25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью от 14 до 16% - полусухой способ переработки. Производство облицовочного глазурованного керамического кирпича состоит из следующих технологических операций: доставку на завод сырьевых материалов, подготовку сырьевой смеси, формование, сушку сырца и первичный обжиг, нанесение глазури, вторичный обжиг изделий.

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 прессования на ленточных прессах. Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, что спрессованный 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.

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. Способ пластического формования позволяет выпускать 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  в среднем на 50⁰С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и частично компенсируют высокие затраты на сушку.

Недостатком способа  пластического формования является большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 24 до 72 часов. Низкая прочность формованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке и наличие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемких операций при садке 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.

При производстве облицовочного  глазурованного керамического кирпича будем использовать схему производства изделий пластическим методом, поскольку используемая глина наиболее удовлетворяет этому методу.

Глину добывают на карьере  многоковшовым экскаватором и автотранспортом  отвозят на хранение в глинохранилище завода. Из глинохранилища глина подается в бункер глинорыхлителя, а после рыхления направляется на дозирование, осуществляемое ящичным питателем.

Отдозированная смесь поступает в камневыделительные вальцы для удаления каменистых включений, после чего она транспортируется на измельчение и перемешивание в бегуны мокрого помола.

После помола шихта отправляется на перемешивание с пароувлажнением  в глиносмеситель с фильтрующей решёткой, которая служит для удаления из глины остатков растительного происхождения. Переработанную массу отправляют на вылеживание в течение 7-10 дней в шихтозапасник. Здесь происходят различные физико-химические процессы, и свойства формовочной массы меняются. Масса усредняется по влажности, но также происходит её тиксотропное упрочнение. Такую массу нельзя подавать сразу на формование, поэтому вылежавшуюся шихту многоковшовыми экскаваторами подают по ленточному конвейеру на промин и измельчение в вальцы  тонкого помола. После чего шихта вновь поступает по ленточному конвейеру на перемешивание и пароувлажнение в лопастной двухвальный смеситель.

Готовую шихту транспортируют ленточным конвейером на формование бруса. Для формования используется ленточный вакуумный пресс.

Вакуумированию массу  подвергают для улучшения ее формовочных  свойств. Обезвоздушивание глиняной массы  способствует более прочному сцеплению  глиняных частиц между собой. При  удалении воздуха из глиняной массы  ее пластичность значительно повышается. После вакуумирования влажность керамической массы снижается на от 2 до 3%, а следовательно, уменьшается воздушная усадка.

 

Формованный глиняный брус разрезается  на отдельные кирпичи струнным резательным автоматом, после чего сырец укладывается на рамки, которые подаются к горизонтальному ленточному конвейеру. Далее автомат-укладчик укладывает кирпич-сырец на сушильные вагонетки, транспортировка которых осуществляется с помощью электропередаточной тележки. Свежесформованный сырец надо транспортировать осторожно во избежание его деформации. Кроме того, надо стремиться к наиболее рациональной укладке изделий в сушилке.

Кирпич-сырец поступает на сушку в туннельную сушилку. Для сушки используется горячий воздух из туннельной печи, атмосферный воздух и рециркулят, а также дымовые газы из топки. Отработанный теплоноситель после очистки поступает в атмосферу. Для нормального протекания процесса сушки сырца, т. е. для того, чтобы изделия высыхали с максимальной равномерностью и без деформаций при минимальном расходе топлива и в минимальный срок, необходимо создать условия для интенсивной влагоотдачи с единицы поверхности изделия. Нижнюю часть садки на вагонетке  выполняют более разреженной для выравнивания условий сушки на высоте туннеля. Процесс сушки изделий в основном состоит из трех обязательных периодов: прогрева, постоянной скорости сушки и падающей скорости сушки.

 В периоде прогрева материал  прогревается от его начальной  температуры до температуры насыщенного  воздуха. Влажность изделий в этот период уменьшается незначительно, так как средняя температура составляет от 40 до 60 ºС. В конце периода устанавливается постоянная температура поверхности, а также тепловое равновесие между количеством теплоты, воспринимаемой изделиями, и расходом теплоты на испарение влаги.

После становления теплового равновесия, наступает период постоянной скорости сушки. На данном этапе нарушается тепловой баланс, и влага испаряется с поверхности изделий. Она остается влажной за счет поступления влаги из глубинных слоев изделия. Этот период наиболее опасный, так как происходит усадка материала, большая неравномерность которой может вызвать усадочные напряжения и появление трещин. Заканчивается период, в момент, когда среднее содержание влаги понизится до критической. Важно не передержать  изделия в этот момент, так как дальнейшая сушка вызовет увеличение пористости изделия. Средняя температура на данной стадии составляет от 60 до 100 ºС.

Заключительным этапом сушки является период падающей скорости. Он характеризуется тем, что с уменьшением влажности материала скорость сушки непрерывно замедляется. Это объясняется уменьшением внешней диффузии влаги в результате снижения парциального давления водяных паров у поверхности материала по мере уменьшения влажности последнего.

Сушку изделий прекращают по достижению ими конечной влажности от 2 до 6 %, которая должна быть обязательно  меньше критической, но больше или равна  равновесной влажности. Общая продолжительность  сушки может составлять от 12 до 50 часов.

После завершения процесса сушки с помощью электропередаточной тележки осуществляется транспортировка высушенного кирпича из сушилки. Сушильные вагонетки поступаю к автомату-перекладчику, который осуществляет садку полуфабриката на обжиговые вагонетки для последующего обжига в печи.

Обжиг проводят в туннельной печи длиной 105 м и при температуре (990÷10)^оС. Время обжига около 20 ч. В качестве теплоносителя используются продукты сгорания газа. При обжиге необходимо соблюдать определенный режим, при различных температурах которого происходят различные физико-химические процессы, необходимые для получения качественного изделия.

В интервале температур от 0 до 150 ºС происходит досушка кирпича-сырца. Образующееся значительное количество водяного пара в случае быстрого подъема  температуры выделяется столь бурно, что может разрушить изделие.

В интервале температур от 150 до 800 ºС происходит дегидратация, то есть удаление химически связанной  воды, входящей в состав глинистого вещества и других материалов. Кристаллическая  решетка материала разрушается, и глина теряет пластические свойства. Удаление химически связанной воды начинается примерно с 350 ºС, а отдача главной массы этой воды – при температуре 450 ºС. и может продолжаться до температуры 900 ºС.

В интервале температур от 300 до 1000 ºС происходит разложение карбонатов. Этот период нагрева, включая период дегидратации и модификационных  изменений кварца, практически безопасен  даже при обжиге глин, чувствительных к данному процессу.

Выдержку изделий при температуре 800 ºС применяют для выгорания коксового остатка при искусственном выведении топлива в глиняную массу.

В интервале температур от 800 ºС до максимальной глинозем Al₂O₃ и кремнезем SiO₂ соединяются в безводный алюмосиликат-муллит, значительно улучшающий физико-механические свойства изделий. Этот период нагрева, связанный с разрушением кристаллической решетки глинистых минералов и значительными структурными изменениями в материале изделий, опасен в отношении трещинообразования [26].

Выдержку изделий при максимальной температуре обжига применяют для выравнивания температуры по всей толще изделия, обеспечивающего равномерное распределение жидкой фазы.

Охлаждение изделий  после выдержки при максимальной температуре обжига является не менее  ответственным периодом обжига, чем нагрев.

В начальный период охлаждения при падении температуры на 100 ºС керамический кирпич претерпевает термическое сжатие и деформируется  пластически, подвергаясь незначительными  нагрузкам. При обжиге  за счет удаления влаги и сближения в результате этого частиц, вследствие фазовых и химических превращений, частичного получения жидкой фазы протекают структурообразующие процессы. Из печи забирается горячий воздух на сушку в туннельную сушилку, а отработанные дымовые газы после очистки выбрасываются в атмосферу.

Данный тип печи выбран в связи с тем, что обжигаемый кирпич можно укладывать  до 14 рядов на вагонетках, а зона обжига находится все время на одном и том же месте. Также еще важными преимуществами туннельной печи является значительное повышение культуры производства и улучшение санитарно-гигиенических условий труда. Расположение технологических зон на определенных местах обжигательного канала туннельной печи создает благоприятные условия для механизации подачи топлива и автоматизации процесса обжига.

Из печи обожженный кирпич транспортируется на шлифовальный станок. В нем обожженные изделия подвергаются вертикальному обжатию ременными прижимами и на пластинах цепного конвейера поступают на шлифование под горизонтальную головку, а затем под вертикальную головку на обработку вертикальной плоскости изделий. Шлифовке подлежат две поверхности изделия, при этом с двух ребер снимают фаски и заусенцы, для лучшего сцепления глазури с поверхностью. Далее изделия направляются по конвейеру на глазурование.