Загрузка...Оборудования при изготовлении керамического кирпича
Оборудования при изготовлении керамического кирпича
Схемы производства керамических кирпичей и камней
Производство керамических стеновых материалов основано главным образом на применении технологии пластического формования и полусухого прессования. Последние годы получает распространение технология пластического формования из керамических масс пониженной влажности с использованием отходов углеобогащения.
Традиционная технология пластического формования из глиняной массы влажностью 18 … 24% предполагает наличие следующих основных переделов в кирпичном производстве: приготовления и переработки глиняной массы с добавками (отощающими и выгорающими), формования, резки бруса и укладки сырца на транспортные средства для сушки, обжига и пакетирования готовых изделий (рис. 4.1).
При добыче и переработке глиняной массы применяют многоковшовый экскаватор, глинорыхлитель, ящичный питатель, бегуны, вальцы, смесители.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Последовательность установки перечисленных машин зависит от типа изделий, реологических и структурных свойств сырья. Устойчивая работа всей линии обеспечивается применением механизированных шихтозапасников, которые делают работу комплекса оборудования независимой от подачи сырья из карьера и позволяют повысить качество изделий. Для формования изделий применяют шнековые ленточные прессы, а для резки бруса — однострунные и многострунные резательные автоматы. Тонкостенные высококачественные изделия из глин, нуждающиеся в вакуумной обработке, формуются вакуумными прессами, которые, как правило, компонуют со смесителем. Безвакуумные прессы применяют обычно для формования полнотелых кирпичей.
Оборудование, обеспечивающее укладку сырца на транспортные средства для прохождения сушки и обжига, во многом зависит от типа сушил и обжиговых печей. Наиболее распространенными являются камерные, туннельные и конвейерные сушила. При использовании сушил небольшой производительности сырец укладывают на рейки и рамки (деревянные и алюминиевые), на которых размещается до кирпичей, при большой производительности — на палеты (с размещением до 120 кирпичей). В зависимости от типа сушил применяют различные типы вагонеток, на которых изделия проходят сушку. Для передачи сушильных вагонеток от сушил к обжиговым печам и возврата порожних вагонеток в исходное положение применяют электропередаточные тележки различных конструктивных исполнений. Конструкция автоматов, обеспечивающих разгрузку сушильных вагонеток и садку высушенных изделий на печные вагонетки, а также форма и количество штабелей на ней зависят от размеров и типа печей. Для перемещения груженых и порожних сушильных и печных вагонеток как вне сушил и печей, так и внутри их используют толкатели, и тележки. Готовые изделия выгружаются из печных вагонеток 15 и пакетируются при помощи автоматов-разгрузчиков и пакетировщиков, которые обеспечивают перевязку транспортного пакета лентами для транспортирования на стройку.
Разновидностью пластического формования стеновых материалов является формование из глиняной массы пониженной влажности (14 … 17%). Оно обеспечивается шнековыми прессами с приводом мощностью, значительно превышающей мощность привода прессов, формующих изделия из глиняной массы нормальной формовочной влажности. Если механическая прочность сырца позволяет, то сырец укладывается на печную вагонетку для совмещения сушки и обжига.
Получает распространение ресурсосберегающая технология формования с использованием отходов углеобогащения (степень использования отходов до 100%). В этом случае технологическая линия включает наряду с традиционным набором оборудования специальные машины для переработки отходов углеобогащения и шнековые вакуумные прессы специального исполнения с приводом повышенной мощности.
Различают пластическое формование с глиняным порошком, полученным по технологии полусухого прессования. Порошок перемешивается в смесителе с добавками, увлажняется и подается в шнековый пресс.
Анализ работы отечественных и зарубежных комплексов оборудования показывает, что технический уровень и основные конструктивные и технологические особенности оборудования определяются способом укладки сырца на сушильные и печные транспортные средства. Многообразные технологические линии пластического формования, оснащенные различным оборудованием, по способу укладки можно разделить на четыре группы: с реечной (рамочной), палетной, этажерочной, штабельной сушкой.
Рис. 4.1. Технологическая схема производства керамического кирпича пластическим формованием:
1 — многоковшовый экскаватор; 2 — опрокидная вагонетка; 3 — электровоз или автосамосвал; 4 — дробилка; 5 — грохот; 6 — питатель; 7 — глиномешалка; 8 — смеситель с фильтрующей решеткой; 9 — ленточный шнековый пресс; 10 — автомат резки и укладки сырца на сушильные вагонетки; 11 — сушильная вагонетка; 12, 17 — электропередаточная тележка; 13, 18 — толкатели; 14 — сушило; 15 — печная вагонетка; 16 — автомат перегрузки высушенного кирпича на печную вагонетку; 19 — туннельная печь; 20 — автомат разгрузки печных вагонеток и пакетировки; 21 — бегуны мокрого помола; 22 — камневыделительные вальцы; 23 — ящичный питатель; 24 — глинорыхлитель
Сопоставление комплексов, основанных на различных способах сушки и обжига, указывает на то, что переход от малоемких сушильных вагонеток (реек и рамок) к более емким (палетам) создает благоприятные условия для работы транспортных систем, обеспечивает достижение более высокого технического уровня оборудования и лучших технико-экономических показателей работы комплекса в целом.
На рис. 4.2 приведена схема производства кирпича способом полусухого прессования. Технологическая линия обеспечивает последовательное выполнение следующих операций: добычу глины, ее сушку, измельчение, подготовку добавок, смешивание и увлажнение массы. Порошок спрессовывается в пресс-форме механического или гидравлического пресса, и сырец укладывается штабелями на печную вагонетку для прохождения обжига, а в случае необходимости — подсушки. Обожженные изделия разгружаются, пакетируются и отправляются на стройку.
Разновидностью способа полусухого прессования является ресурсосберегающий способ прессования с использованием отходов углеобогащения, при котором в технологическую линию включают машины для подготовки отходов.
Кроме того, применяют полусухое прессование с использованием шли-керного способа подготовки пресс-порошка. В этом случае в технологическую линию вводят распылительное сушило, которое обеспечивает получение глиняного порошка влажностью 8,5… 9,5%. Порошок приготовляется путем роспуска карьерной глины, очистки полученного шликера от посторонних включений и распыла шликера с подсушкой.
Рис. 4.2. Технологическая схема производства керамического кирпича способом полусухого прессования:
1 — вагонетка или автосамосвал; 2 — ящичный питатель; 3 — камневыделительные вальцы; 4,6,9 — транспортеры; 5 — сушильный барабан; 7 — пластинчатый питатель; 8 — глинозапасник; 10 — бегуны сухого помола (дезинтегратор или мельница); 11 — элеватор; 12 — вибросито; 13 — бункер; 14 — питатель; 15 — смеситель (увлажнитель); 16 — пресс с укладчиком сырца на печную вагонетку; 17 — печная вагонетка; 18 — сушило; 19 — тележка электропередаточная; 20 — толкатель; 21 — туннельная печь; 22 — автомат-разгрузчик и пакетировщик
Основные сырьевые материалы для производства кирпича керамического
В качестве сырья для производства керамического кирпича и керамических камней применяют:
Глинистые породы, встречающиеся в природе в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, называемые в целом легкоплавкими глинами, а также трепельные и диатомитовые породы.
Органические и минеральные добавки, корректирующие свойства природного сырья (кварцевый песок, шлаки, шамот, опилки, уголь, зола и другие.).
Светложгущиеся огнеупорные и тугоплавкие глины, стекло, мел, отходы фарфорового производства, огнеупорного кирпича для получения офактуренного лицевого кирпича, изготавливаемого из легкоплавких глин.
Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины — горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 1000 0 С в камнеподобный материал.
Легкоплавкие глины относятся к остаточным и осадочным породам. Для производства кирпича наибольшее применение нашли элювиальные, ледниково-моренные, гумидные, аллювиальные, морские и некоторые другие глины и суглинки.
Для определения возможности использования глин и суглинков для производства стеновых материалов необходимо знать их зерновой, химический и минералогический состав, пластичность и технологические свойства.
Наиболее ценной для производства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должно быть менее 20%.
Очень важно для характеристики глины содержание в ней глинозёма Аl2O3, повышающего технологические свойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%.
Содержание кремнезёма SiO2 колеблется в пределах от 60 до 75%. В глинах часть кремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и в несвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов.
Кальций содержится в глинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний — в виде доломита. В некоторых сортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их оксиды (CaO и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5-10%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на спекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породах свыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующей обработки или обогащения. Оксиды железа, титана, марганца и других металлов содержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние на целый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают оксиды железа, находящиеся в глине в виде оксида Fe2O3 и гидроокиси Fe(OH)3 и оксиды марганца MnO2. Они улучшают спекаемость изделий и придают им окраску.
Калий и натрий входят в глины в виде щелочных оксидов, содержание которых находится в пределах 3,5-5%.
Сера присутствует в глинах в различных соединениях, ее содержание не оказывает на качество стеновых керамических изделий.
Органические вещества обычно содержатся в глинах в количестве от 5-10%. При обжиге изделий они выгорают, увеличивая пористость черепка. В зависимости от содержания в глине органических веществ, воды и карбонатов (CaCO3, MgCO3) находится показатель потерь при прокаливании (табл. 1).
Технология изготовления красного кирпича
Главное — раздобыть глину. Найти ее можно прямо на участке или в ближайшем карьере.. Механическая прочность кирпича зависит, прежде всего, от ее состава и чистоты. Поэтому сначала убедитесь, надлежащего ли она качества.
Существует несколько способов определения жирности глины. Расскажем о самом простом.
Возьмите 0,5 л глины, добавьте в нее немного воды и тщательно размешайте до тех пор, пока она не вберет в себя всю влагу и не станет прилипать к рукам. Приготовив крутое тесто, скатайте из него шарик диаметром 40-50 мм и лепешку диаметром 100 мм. Затем просушите в тени два- три дня. Если на шарике или лепешке за это время появились трещины, значит, глина слишком жирная и требует добавления песка. А трещин нет, и шарик, брошенный с высоты 1 м, не рассыпался, — глина нормальной жирности. Тощие глины не растрескиваются, но и не имеют прочности, в них придется подмешивать более жирную глину. Добавляют песок или глину в несколько приемов, каждый раз проверяя качество полученной массы.
По способу изготовления кирпич бывает двух видов: обожженный (обычный красный) и необожженный (кирпич-сырец). Последний, если приготовлен из хорошей глины и правильно высушен, во многом не уступает обожженному. Его вполне можно использовать для строительства небольших сооружений, например, сарая или бани. С него и начнем.
Прежде всего изготовим простейшую форму (см. рис. 3). Материал для нее — доски толщиной 20-25 мм и два листа фанеры. Габариты выбраны по размерам стандартного кирпича: 250х120х65 мм. Нижняя и верхняя крышки имеют конические выступы, формирующие в кирпиче пустоты. Они улучшают его контакт с раствором. Все детали формы соединяются гвоздями длиной 50-60 мм. Верхнюю крышку сделайте съемной. Таких форм изготовьте несколько, что бы дело двигалось быстрее.
Перед тем как заполнить форму, слегка смочите ее внутреннюю поверхность водой и присыпьте мелкой пылью или цементом. Это облегчит выемку заготовок.
Разложите глиняное тесто по формам и хорошенько встряхните, чтобы оно заполнило все углы. Излишки» теста снимите строительной кельмой или металлической пластиной. Теперь наложите верхнюю крышку и, подержав некоторое время, снимите. Перевернув форму, выньте заготовку.
Следующий этап — сушка. Это ответственный процесс. не так прост, как может показаться. По мере испарения влаги частицы в заготовке сближаются силами поверхностного натяжения и объем кирпича уменьшается. Усадка имеет определенный предел — до 15%. После чего сокращения объема не происходит, хотя физически связанная вода еще не успевает полностью испариться.Технология изготовления красного термостойкого кирпича
Для сушки лучше всего изготовить стеллаж с навесом (см. рис. 4),
Важно, чтобы кирпичи не попадали под прямое воздействие солнечных лучей и хорошо проветривались. Длительность сушки зависит от температуры, влажности и подвижности наружного воздуха и занимает примерно от 6 до 15 суток.
Водостойкость кирпича-сырца низкая, поэтому стены из него нужно хорошо защитить от воздействия влаги. Длина свеса кровли должна быть не менее 600 мм, швы кладки тщательно перевязаны, а оконные и дверные проемы расположены не ближе 1,5 м от углов.
Для балок перекрытий поверху стен сделайте сплошную обвязку из пластин или толстых досок, соединенных друг с другом гвоздями. Через год стены обязательно оштукатурьте глиняным раствором с примесью соломы. Еще лучше облицевать наружную сторону обожженным кирпичом, перевязав облицовку через пять-шесть рядов по высоте тычковыми рядами.
Раз уж зашла речь о кладке, остановимся на ней подробнее. Кирпичная кладка выполняется перевязкой(рис.6) и делится на два типа: ложок — кирпич, лежащий лицевой стороной по длине, и тычок — кирпич, лежащий торцом. Слои, выполненные одним ложком, называют ложковой кладкой, а если с лицевой
стороны только тычки — это кладка тычковая.
При ложковой кладке кирпич перевязывается на половину своей длины. Это наиболее про-
стой способ. И используется для возведения перегородок толщиной 12 см (в полкирпича) и так называемых подоконных стен, когда между двумя стенами остается промежуток шириной 6 см. Такие перегородки не бывают несущими. На них нельзя ставить потолочные конструкции.
У тычковой кладки кирпич перевязывается на половину своей ширины. Таким способом кладут стены в один кирпич (25 см). А при толщине стен 38 см чередуют ложковые слои с тычковыми. Стыковые швы чередуют на четверть кирпича, и на лицевой стороне создают полукресты.
Точно так же возводят стены толщиной 51 см: с лицевой стороны чередуют ложковые и тычковые слои, а стыковые швы чередуют на четверть кирпича.
Вот так незаметно мыс вами почти построили дом. Прав- да, пока на бумаге. Но вернемся снова к исходному материалу. Кирпич-сырец, если требуется, можно самому и обжечь. Дело это хлопотное. Для всего дома вряд пи стоит затеваться. Но если для завершения строительства или ремонта не-
достает 30-50 обожженных кирпичей, попытаться можно.
Обжиг керамических изделий — сложный процесс. Его можно разделить на три этапа: прогрев, собственно обжиг
и регулируемое охлаждение. На первом этапе из обжигаемых изделий удаляется гигроскопическая (физически связанная) и гидратная (химически связанная) вода, частично разлагаются карбонаты, сгорают органические примеси и равномерно прогревается вся масса. При этом глинистые минералы разрушаются, а глина переходит в аморфное состояние. При температуре 800-1000 градусов улегноплавких глин и при 1150-1200 градусов у тугоплавких происходит спекание масс и образуется керамический черепок.
После обжига изделия охлаждают. Процесс этот весьма ответственен. Только что обожженный
кирпич не терпит резкой смены температур и доступа холодного воздуха. Допусти это, и образуются трещины. Температуру снижают медленно, и лишь доведя ее до 650 градусов, процесс можно ускорить. Промышленный обжиг кирпича ведут в специальных кольцевых и туннельных печах. Мы же в дачных условиях попытаемся обжечь кирпич сырец в обычной 200-250 литровой бочке с вырезанными днищами, поставленной на ко-стер (рис. 5). Кострище лучше разместить в яме глубиной 400-500 мм, а бочку поставить на ножки высотой 200 мм —
это обеспечит более равномерный прогрев, да и огонь поддерживать станет удобнее.
Кирпич укладывается один на другой с небольшим зазором. После заполнения бочки ее закрывают металлическим щитом для предотвращения доступа холодного воздуха. Можно использовать и вырезанные днища, приклепав к ним для удобства простейшие ручки,
Огонь в костре поддерживают в течение 18-20 часов, так что запаситесь заранее топливом. Режим обжига подбирается экспериментально.
Остывать загруженная бочка должна постепенно, при закрытых крышках. Температуры можно регулировать, уменьшая огонь костра. Открывают бочку лишь после окончательного остывания — спустя 4-5 часов.
Завершив дело, проверьте качество работы. Остывший кирпич расколите строительным молотком на две половинки. Хорошо обожженный кирпич на разломе имеет одинаковый цвет и структуру.
Залейте обломки водой и выдержите несколько часов. После намокания обожженный кирпич не должен различаться или разрушаться. Сравните свойства самодельного кирпича с заводским и можете делать вывод — удался ли он.
История кирпича и развитие его производства
Кирпич является одним из старейших строительных материалов и его применение восходит к глубокой древности. На это указывают постройки, относящиеся к III-II тысячелетию до н.э. Ученым на сегодняшний день не удалось точно найти место первой постройки из кирпича, однако удалось установить, что впервые такие строения стали возводится в Месопотамии, территории, находящейся в междуречье Тигра и Евфрата. И это отнюдь не случайно. Причина – обилие воды, глины и соломы в этом регионе. Именно благодаря этим компонентам местные жители могли быстро воздвигать свои жилища. Технология строительства была проста — строения возводили из соломы, которую затем обмазывали глиной. Под влиянием палящего солнца такие конструкции быстро высыхали, становились твердыми и не пропускали влагу. Эти отличительные свойства глиняных конструкций быстро заметили люди и со временем решили усовершенствовать технологию строительства, чтобы облегчить свой труд. Постройки стали возводится из штучного материала – отформованного бруска, изготовленного из клейкой глины и резаной соломы, которую добавляли для прочности и крепости. Изготовленные таким способом кирпичи под горячими солнечными лучами быстро высыхали и становились твердыми как камень. Постепенно искусственно-созданный глиняный кирпич стал вытеснять из применения натуральный каменный материал. Однако это была еще эра необожженного кирпича или кирпича-сырца.
Впервые техника обжига кирпича в печи была освоена в Древнем Египте. Об этом свидетельствуют изображения, сохранившиеся со времен фараонов, на которых запечатлены этапы строительства храмов и домов, в том числе и этап производства кирпича. К примеру, городские стены Иерихона выложены кирпичом, имеющим форму, схожую с современными батонами белого хлеба.
Из Древнего Египта и Междуречья, где обжиг кирпича применялся уже в III-II тысячелетии до нашей эры, технология производства керамического кирпича стала проникать и в другие уголки нашей планеты.
Наибольших успехов в развитии производства кирпича, а также возведения зданий и сооружений из него добились древние римляне и греки. Именно в Древней Греции началось производство плоских обожженных кирпичей, которые назывались плинфами (от греческого слова «plinthos» – «кирпич»). Плинфы – кирпичи с размерами 50х50х4,5 см в Древнем Риме и 30х35х2,5 см в Византии. Производство таких кирпичей велось в деревянных формах. После формовки плинфа сушилась на протяжении 10-14 дней, а затем подвергалась обжигу в печах.
Однако около I тысячелетия до нашей эры техника обжига кирпича была забыта из-за трудоемкости и дороговизны производства. Вплоть до IV века массовое строительство сооружений, предназначенных для бедных и средних слоев населения, осуществлялось с помощью кирпича, высушенного под солнечными лучами. Постройки богатых заказчиков возводились из мрамора. Новым толчком к возобновлению массового производства обожженного кирпича стала необходимость быстрого возведения крупных стратегически важных сооружений, например, таких как мосты и крепости, на вновь завоеванных территориях Римской империи.
С началом упадка Римской империи массовое изготовление кирпича на европейском континенте практически остановилось. Возрождение производства кирпича произошло лишь в XI-XII веках по причине стремительного роста и строительства городов (большей частью за счет строительства небольших, всего в 2-3 этажа, жилых домов с торговыми рядами и мастерскими внизу). В эту эпоху появилась фигурная кладка, началось использование кирпича с фигурной поверхностью, покрытого блестящей и прочной глазурью. В XII — XVI веках на территории современной Германии зародился новый стиль в архитектуре – готика. Сооружения готического стиля, как правило, возводились из обожженного керамического кирпича.
Кирпич в России
В IV-V столетии в Россию из Византии пришла методика производства глиняного кирпича. Произошло это вследствие крещения Руси в 988 году, так как вместе со священнослужителями из Византии прибыли и строители, привезшие технологию производства кирпичей. Плинфа в те времена являлась главным материалом для строительства храмов, крепостей, теремов и печей. Стоит отметить, что первые мастерские по производству кирпича возникали при монастырях. Однако продукция таких производств практически полностью уходила на нужды самого монастыря.
К XV веку плинфу постепенно начал вытеснять кирпич, близкий по форме и размерам современному – то есть в форме бруска. Как раз на этот период времени и приходится начало расцвета «кирпичного дела» в России. А конкретно все началось со строительства фабрики по производству обожженного кирпича в Москве. Фабрика имела обжиговую печь и по замыслу должна была удовлетворять потребность в кирпиче грандиозную стройку того времени – московский Кремль. В честь итальянского архитектора Аристотеля Фиораванти, запроектировавшего Кремль, такой кирпич прозвали «Аристотелев кирпич». Из такого «глиняного камня», имевшего похожие с современным кирпичом размеры (289х189х67 мм) также были построены стены Новгородского и Казанского кремля, собор Василия Блаженного.
До XIX века технология изготовления кирпича в России была примитивной и довольно трудоемкой. Формовка кирпича велась вручную, сушка производилась исключительно летом, обжиг осуществлялся в малопроизводительных печах. В середине XIX века в технологии производства кирпича произошла настоящая революция. Впервые были применены кольцевые обжиговые печи, а также ленточный пресс, стали использоваться сушилки для кирпича. В это же время в производстве появились глинообрабатывающие машины, такие как бегуны, вяльцы, глиномялки. В это же время для отделения бракоделов от доброкачественных изготовителей была введена система клеймения продукции. Каждый кирпичный завод обзавелся собственным фирменным знаком — клеймом, которое наносилось на кирпич. Все эти факторы позволили вывести выпуск кирпича на качественно новый уровень.
В 1847 году появился первый стандарт по выпуску кирпичной продукции — «Правила для единообразной прочной выделки кирпича, долженствующего употребляться как в Санкт-Петербурге, так и в других местах России, на казенных и частных заводах», в которых было подробно описано, как производить обжиг, сушку, сортировку, ставить клеймо. Этим стандартом фиксировался размер кирпича 6х3х1,5 вершка.
Современный кирпич обрел знакомые нам размеры — 250х120х65 мм — в 1927 году, его вес не более 4,3 кг.
Современные разработки позволили расширить ассортимент кирпича и довести этот строительный материал до совершенства по внешним и технико-технологическим параметрам. Используемый сегодня кирпич обладает всеми свойствами натурального камня, то есть, в первую очередь прочностью, водо- и морозостойкостью.
Более 5 тысяч лет кирпич остается самым популярным строительным материалом и свое первенство не собирается никому уступать.
