Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Самый древний искусственный строительный материал – глиняный кирпич и в настоящее время не потерял своего значения. С развитием техники, усовершенствованием способов обработки природных материалов появились множество новых видов строительных материалов, открывших дорогу индустриальным методам строительства и позволивши резко повысить скорость возведения зданий и сооружений. В свою очередь, строительные материалы по своему виду и свойствам приспосабливались к машинному введению строительных работ, при этом зачастую в жертву приносили те их качества, которые создают наиболее благоприятные условия жизни человека.
Глиняный кирпич оказался поразительно живучим строительным материалом. За тысячелетия он практически не изменил ни формы, ни фактуры. Машинные способы производства привели к различным модификациям кирпича, увеличению его размеров, пустотности, однако до сих пор общепризнанно, что кирпич небольших размеров создает наиболее выразительный вид зданий или их интерьеров; именно поэтому во многих странах мира и в городах, имеющих богатые архитектурные традиции, предпочитают так называемый мелкоштучный кирпич.
В нашей стране отношение к производству и использованию кирпича в разное время было неодинаковым. Длительные периоды считалось, что кирпич не следует применять вообще. Время показало ошибочность таких представлений, и, несмотря на уменьшающую относительную долю в общем объеме строительных материалов, потребность в глиняном кирпиче постоянно возрастает. Особенно незаменим кирпич ч в сельском строительстве, в безлесных районах страны, при постройке индивидуальных домов, дачных и садовых строений и др.
В настоящее время бурно развивается научно-техническая революция, предполагающая тесное соединение науки с практикой, широкое осуществление автоматизации производства и управления на основе применения вычислительной техники. Этот прогресс в равной мере относится и к промышленности строительных материалов, в частности к производству кирпича и керамических камней.
Кирпич является местным строительным материалом, поскольку его изготавливают из повсеместно распространенных компонентов—
глины и песка, хотя в последнее время все шире использую побочные продукты других производств: зола ТЭЦ, выработанная порода горнодобывающих предприятий.
Начало организаций производства строительного кирпича методом полусухого прессования относится к концу прошлого столетия. Вначале этот способ применялся преимущественно для плотных глин, которые трудно размокают в воде и требуют для формования пластическим способом предварительного измельчения и сложной переработки массы.
Полусухое прессование облегчает одну из наиболее сложных и длительных стадий технологического процесса—сушку. Кроме того, такие изделия имеют более четкие грани и углы, что позволяет использовать их как лицевые.
В СССР широкое строительство кирпичных заводов и цехов сухого прессования началось в 1936-1937 гг., но недостаточная изученность технологического процесса несколько затормозила внедрение этого метода.
За последние годы совместными усилиями передовиков производства, изобретателей и научных работников в области производства кирпича методом полусухого прессования достигнут ряд успехов.
Использование новых, более совершенных высокопроизводительных прессов дало возможность увеличить выпуск и расширить ассортимент продукции.
Применение порошков более высокой влажности (10-13% вместо 7-9%), особенно при изготовлении пустотелого кирпича, улучшило структуру и морозостойкость изделий и позволило снизить давление прессования до 100 кгсм, что облегчает эксплуатацию прессов.
Реконструкция сушильного барабана путем навески цепных зон обеспечила повышение его производительности при одновременном выравнивании влажности пресспорошка. Значительное улучшение качества изделия достигнуто путем применения парового увлажнения пресспорошка. Ввод топлива в состав шихты и применение скоростных методов обжига способствовали резкому увеличению выпуска продукции.
Дальнейшее усовершенствование и развития полусухого способа изготовления кирпича, создание поточного механизированного производства, переход на выпуск эффективных и лицевых изделий позволит еще более улучшить технико-экономические показатели этого метода и создать наиболее рациональный тип керамического предприятия.
Требования к керамическому кирпичу и камням и их характеристика
Кирпич и камни должны иметь прямоугольного параллелепипеда с ровными гранями на лицевых поверхностях. Поверхность граней может быть рифленой.
Пустоты в кирпиче должны быть расположены перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными ил несквозными. Размер вертикальных цилиндрических сквозных пустот по наименьшему диаметру - не более 16 мм, ширина щелевидных пустот- не более 12 мм.
Отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм допускается на одном изделии не более 2 шт. Общее количество кирпича и камней с отбитостями не должно быть более 5%. Допускается не более чем по одной трещине на лотковых и тычковых гранях протяженностью по постели полнотелого кирпича до 30 мм, пустотелых изделий не более чем до первого раза пустот.
По прочностным показателям каждой марке полнотелого кирпича полусухого прессования должен соответствовать следующий предел прочности при изгибе: для марки 300-3,4 МПа; 250-2,9; 175-2,3; 150-2,1; 100- 1,6; 75-1,4 МПа.
Недожог и пережог кирпича считается браком. Известковые включения (дутики), вызывающие после испытания разрушение изделий или более трех отколов на их поверхности размером по наибольшему измерению от 5 до 10 мм, не допускается.
Водопоглощение кирпича должно быть не менее 8%.
В насыщенном водой состоянии кирпич должен выдерживаться без каких-либо признаков видимых повреждений ( расслоения, шелушения, растрескивания, выкрашивания) не менее 15; 25; 35 и 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания в зависимости от марки по морозостойкости.
Кирпич и камни высшей категории качества должны удовлетворять следующим требованиям: полнотелый кирпич должен иметь марку по прочности не менее 150; пустотелые изделия должны иметь марку по прочности не менее 100 при вертикальном расположении пустот.
Морозостойкость изделий должна быть не менее Мрз25.
Кирпич керамический представляет собой искусственный камень, изготовленный путем обжига из глины с добавками или без них. Кирпич имеет форму прямоугольного параллепипеда с прямыми ребрами и углами и с ровными гранями. Его изготовляют одинарным размером 25012065 мм и модульным 25012088 мм.
Диаметр крупных сквозных пор составляет не более 16 мм, а ширина прямоугольных пустот-12 мм.
Сырьем для производства кирпича методом полусухого формования, являются легкоплавкие глины и суглинки.
Легкоплавкие глины в зависимости от условий образования чрезвычайно разнообразны по составу и неоднородны по своим свойствам.
Основными показателями глин, предопределяющими область их применения и выбор технологической схемы производства, являются: пластичность, огнеупорность, спекаемость черепка, чувствительность к сушке и обжигу, морозостойкость, а также окраска черепка.
Различие керамических свойств глин обуславливается составом и количественным содержанием глинистой фракции, а также характером основных примесей.
Легкоплавкие глины состоят из большого количества минералов, входящих в состав глинистого вещества, примесей и отдельных включений. Собственно глинистое вещество в основном представлено тонкодисперсными частицами не менее ( 0.001 мм), содержание которых в легкоплавких глинах сравнительно невысокое и колеблется в пределах 20-60%.
Состав глинистого вещества легкоплавкого вещества полиминерален и в основном состоит из минералов монтмориллонитовой и гидрослюдистой группы. Минералы каолинитовой и монотермитной группы, являющимися характерными для огнеупорного и тугоплавкого сырья, в легкоплавких глинах встречаются редко и в весьма незначительных количествах.
Применяют легкоплавкие глины содержащие 50-75% кремнезема. В качестве отдающих материалов используют бракованные изделия в молотом виде, кварцевый песок и дегидратированную глину.
2.Анализ технологического процесса производства керамического кирпича и камней
Керамический кирпич и камни производят пластическим прессованием путем экструзии (выдавливания) массы в виде сплошного бруса с последующим разрезанием его на отдельные изделия и методом полусухого формования сыпучей массы в пресс- формах.
К основным технологическим процессам производства керамического кирпича и камней относят: добыча сырья и его усреднение, подготовка добавок, корректирующих свойства исходного сырья, составление массы (шихты) путем дозирования компонентов в требуемом соотношении, обработка и подготовка массы для получения полуфабриката-сырца, экструзионное или полусухое формование полуфабриката, сушка и обжиг.
В зависимости от свойств и вида исходного сырья отдельные технологические процессы и применяемое оборудование могут быть различными. При использовании пластичного глинистого сырья его часто обрабатывают при естественной карьерной влажности или с доувлажнением до формовочной относительной влажности 18-20%. Если сырье находится в переувлажненном состоянии, из него предварительно удаляют излишнюю влагу, подсушивая в естественных условиях или в сушильных барабанах, подвергают грубой обработке с удалением камней, вводят при необходимости различные добавки, смешивают их с исходным сырьем и передают на глинообрабатывающее оборудование.
При полусухом способе формования сырье высушивают до влажности 8-10%, измельчают до требуемого зернового состава, смешивают для усреднения влажности и в виде сыпучей массы прессуют из него кирпич.
В особых случаях, когда требуется удалить из сырья карбонатные и другие каменистые включения, обогатить его глинистыми частицами, применяют мокрую обработку. Для этого распускают сырье в воде до состояния шликера (влажность 40-50%), что позволяет осадить крупные каменистые включения, и процеживают через сито для удаления мелких включений. Затем шликер обезвоживают путем распыления в башенных сушилках, из которых получают тонкий сыпучий порошок влажностью 8-10%. Из такого порошка или порошка с добавками формуют кирпич в пресс-формах.
Добыча глины состоит из операций по выемке ее из массива и погрузке на транспортные средства.
Объем добытой глины в рыхлом состоянии при выемке глины с транспортных средств пользуется коэффициентом разрыхления Кр. Значения Кр для пластичных плотных глин - 1,26...1,32; для тяжелых суглинков - 1,14...1,28; щека и песчанистых грунтов- 1,08... 1,37 и для растительного слоя- 1,2... 1,3.
В районах с теплым климатом глину добывают открытым способом как в летнее, так и в зимнее время. В районах с суровыми климатическими условиями применяют иногда закрытый способ добычи под утепленными перекрытиями и в тепляках разных конструкций.
Способ добычи глины зависит от толщины залегания глины, климатических и других условий.
В качестве глинодобывающих машин применяют, как правило, экскаваторы. В отдельных случаях используют скреперы и бульдозеры. Однако эти машины целесообразно лишь при благоприятных горно - геологических условиях, равномерном и однородном залегании сырья и достаточной мощности месторождения.
На многих кирпичных заводов для добычи глины применяют экскаваторы иного действия на рельсовом и гусеничном ходовом оборудовании. Для селекционной выборочной разработки карьера иногда используют роторные экскаваторы. Наиболее широко распространены одноковшовые пневмоколесные и гусеничные полноповоротные экскаваторы с емкостью ковша от 0,5 до 2 м3.
При сухом способе производства керамических изделий технологические приемы направлены на получение однородного по составу и влажности порошка с определенном зерновым составом и крупностью зерен не более 2-3 мм. Поступающая с карьера глина обычно имеет влажность, превышающая формовочную. Для получения порошка глину дробят, подсушивают, измельчают и перемешивают. Грубое измельчение глины чаще проводят в дезинтеграторных вальцах, а затем сушат в сушильных барабанах до влажности до 1-2%меньше, чем формовочная для обеспечения последующим пароувлажнением равномерной влажности порошка. Так как крупные куски глины в сушильном барабане высушиваются меньше, чем мелкие, глину после дробления в дезинтеграторах иногда просеивают: мелкие фракции, минуя сушку, поддают на последующую переработку, а крупную - в сушильный барабан. При небольшом количестве отощающих добавок их перерабатывают вместе с глиной, а при введении до 30-50% раздельно и в мелкоизмельченной глиной.
Высушенную глину разламывают в дезинтеграторах при влажности не более 7-8%. При большей влажности глина налипает на кожух и корзины, что требует остановок дезинтеграторов для очистки. Срок службы дезинтеграторов может быть удлинен при наварке пальцев твердыми сплавами и цементировании.
Тонкость измельчения глины возрастает с увеличением числа оборотов корзины, что позволяет регулировать зерновой состав измельченной глины.
Приготовление порошкообразной массы заключается в просеивании глины для получения порошка заданного зернового состава, в составлении шихты. В увлажнении и смешивании массы. Просеивание глины осуществляют барабанными грохотами или плоскими вибрационными ситами, которые обеспечивают беле точную сортировку глины по зерновому составу. Подготовка отощителей состоит в их дроблении в щековых, а затем более тонком измельченном в молотковых дробилках и просеивании на вибрационных и других ситах. Просеянные материалы собирают в бункер, откуда питатели подают в смесительные аппараты для увлажнения и смешения вместе с глиной.
Для просеивания кирпича желательно, чтобы глиняный порошок содержал 50%частиц менее 1 мм, 25% - размером 1-2 мм и 25% - размером 2-3 мм. пылевидная фракция вредно отражается на качестве изделия.
Окончательное перемешивание глиняного порошка производят в двухвальных глиносмесителях , где он приобретает однородную влажность и, разогреваясь до 50-70С, поступает на прессование. Для прессования кирпич готовят порошки с влажностью до 10-12%.
Применяют механические пресса ССМ- 583, СМ-301 и др. Во многих случаях сырец полусухого прессования не требует сушки. Совмещают две самостоятельные зоны - сушки и обжиг. Температура обжига 1000-1100С.
3.Расчет технологического процесса
Технологический регламент
|
Технологический передел, процесс и его содержание, аппарат |
Количественные характеристики параметров процесса |
Операторы |
Материальные и энергетические потоки, балансы |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
Технологическое оборудование: ящичный питатель |
характеристика глины: соотношение песка: 1,0 до1,1 Суглинки, супеси, глинистый песок. Влажность 5-8% |
G1- количество глины, поступающей в питатель; G2- количество глины выходящей из питателя; Gп2- потери массы в питателе и транспортирующем устройстве: G1= G2+ Gп2; G2= G1- Gп2 |
|
Глинорыхлитель |
Крупность загружаемых пусков=600 мм; выходят из глинорыхлителя куски размером не более 100 мм; |
G3- количество глины, на выходе из глинорыхлителя; Gп3 - потери глины при транспортировании G4 - крупные каменистые включения G2= G3+ Gп3+ G4 G3= G2- Gп3 - G4 |
|
|
3. Складирование угля - механический процесс: загрузка из вагонов, выдача пневмомеханическа Оборудование - приемный бункер. |
Фракционный состав: 0 - 30 мм. |
G1- кол-во угля подаваемое в бункер; G2 - кол-во угля подаваемое в топку; Gп2 - потери при транспортировке G1= Gп2+ Gп2 |
|
Термохимический процесс. Твердый уголь сгорает в смеси с воздухом, тепловыделение за счет химической реакции горения твердого угля в смеси с воздухом |
Максимальная температура - 800 С |
G3 - кол-во воздуха для сжигания угля и получения необходимой температуры. G5 Q5 - материальный и тепловой поток из топки G4 Q4 - потери массы и тепла с твердыми продуктами горения. |
|
Оборудование: вращающая печь (сушильный барабан). Совокупность процессов а) Тепловой процесс: нагрев глины до температуры обжига. б) Массообменный процесс: удаление паров H2O
в)Гидродинамический процесс, унос мелких фракций материала. |
Температура глины на входе - 15С. Температура во входной камере 150-200С. Температура в загрузочной части барабана находится в пределах 650- 800С выгрузочная 110- 120С. Температура глины выходящей из сушильного барабана 60-80%. Исходная влажность- 15-20%,конечная - 8,5-12%. Средняя скорость газового потока 2-5м с. Размер частиц 0,6-1,5 мм. |
Q1=c1+m1+t - тепло затраченное на нагрев глины. Q2 -=c2+m2+t2 потеря тепла. G3= G4 G6 - кол-во удаляемой влаги Q3- тепло затраченное на испарение влаги. Q3= G3+m3t3+rm3, r - тепло парообразования Gп6 - потери в виде выноса пыли из барабана Gп6 - потери при транспортировании |
|
|
6. Измельчение глины - механический процесс. Оборудование: дезинтеграторы |
влажность глины не более 8%. Крупность загружаемого материала до 40 мм. размер измельченных зерен 1...3 мм. размером 1мм 50% |
Gп7 - потери при транспортировании G5= G6+ Gп6+ Gп6 G6= G7+ Gп7 . |
|
|
7. Просеивание глины - механический процесс. Выполняют на вибрационных грохотах с размером отверстий 3 мм. |
Порошок глины разделяется на 2 фракции. фракция 3 м фракция 3 м |
G8 -отсев фракции 3 м G9- отсев фракции 3 м Gп8, Gп9 - механические потери отсевов фракции при грохочении и транспортированию G7= G9+ G8+ Gп9+ Gп8 |
|
Двухвальный смеситель СМК-125 а)увлажнение водой |
Производительность 18 м3ч, 22 кВт- мощность электродвигателя, частота вращения 42 обмин. Однократное увлажнение глиняной массы в смесителе сост. распыленную воду от 0,5 до 4 ч. Исходная влажность 8%,конечная 10% |
G11 - кол-во подаваемой влаги. G12 - кол-во выгорающих добавок G10= G8+ G11+ G12 Q4=c4m4t4+ rm4; r - теплота конденсации влаги Q4 - тепло, выделяемое при конденсации влаги; |
|
Ленточный комбинированный пресс СМК-28 Б |
Производительность 7000 шт.ч, мощность 110 кВт, диаметр корпуса пресса 450 см. |
G18 - прессованный кирпич- сырец. |
|
а) Тепловой процесс: нагрев кирпича - сырца б) Массообменный процесс: удаление воды. в) Химический процесс, дегидратация, разложение карбонатов г)Тепловой процесс: охлаждение изделия |
0-150С - происходит досушка кирпича-сырца. (оптимальная влажность-2-6%) тем-ра кирпича-сырца на входе 30-40С, в зоне обжига 800-1000С, в зоне подогрева н-100С, к- 800С. Исходная влажность 10%, конечная 0% 150-300С - происходит дегидратация. 300-1000С - происходит разложение карбонатов. Начальная температура 1000С, конечная -50С |
Q5=c5m5t5 - тепло затраченное на нагрев кирпича-сырца: Q6 - потери тепла с отходов печи. Q7- тепло затраченное на испарение влаги. Q7= c7m7t7+ rm7; G19 - кол-во удаляемой влаги и газов G15= G18+ G19+ G12 G16 - количество образующихся паров H2O. G17 - кол-во образующихся газов СО2 G14= G15+ G16+ G17; Q8- выделение тепла за счет охлаждения кирпича |
|
|
11. Складирование кирпича - механический процесс |
Поддоны по 200- 300 кирпичей, затянутых пленкой, высотой до 2 м |
G21 - кол-во поддонов с кирпичом |
|
Оборудование: пылеосад. камера |
Смеситель отчистки газа от пыли достигает 95% при концентрации глиняной пыли 0,6 - 0,7 кгм3 |
L - расход воздуха G22 - осадок пылеобразующей глины - отход производства |
4.Расчет материальных потоков
Производительность технологической линии G22=5000 кгч.
Нормативы потерь перерабатываемого материала на технологических переделах: Gп2=0,001 G1 (0,1%), Gп3=0,001 G1; G4= 0,01 G1; G6=0,06 G4; Gп6=0,003 G4; Gп6=0,001 G4; Gп7= 0,001 Gп4; Gп8+Gп9= 0,001 G4; G9=0,1G8; G11=0,02 G8; G12=0.1 G8; G17 =0,05 G8; G19= 0,1 G8.
Решение: Расчет выполняется на основании материальных балансов на отдельных стадиях технологического процесса.
Очевидно, что поступившее на переработку количество глинистых пород G1 (кгч) равно количеству произведенного продукта ( керамического кирпича ) G21 (кгч) плюс суммарные потери на всех технологических операциях:
G1= Gп2+ G4+ Gп3+ G6+ Gп6+ Gп6+ Gп7+ Gп8+ Gп9+ G9+ G17+ G11+ G19+ G21 (кгч).
С учетом нормативов ,заданных в условии задачи
G1=(0,001+0,01+0,001) G1+ (0,06+0,003+0,001+0,001+0,001+0,001) G4+(0,05-0,02+0,1) G8+G21
.
G4=G1- Gп2- G4- Gп3= G1-0,001 G1- 0,01 G1- 0,001 G1= (1-0,001- 0,01 - 0,001) G1 = 0,988 G1
G8= G4- G6 - Gп6 - Gп6 - Gп7 - G9 - Gп9 - Gп8 =(1-0,06-0,003-0,001 - 0,001 - 0,001-0,001-0,001) G1=0,933 G4= 0,933 0,988 G1 = 0,922 G1
По известному G21 находим G1
G1=0,012G1+0,67 0,988 G1+0,13 0,922 G1+ G21
G1= 0,012G1+ 0,066G1 + 0,12G1 +G21
G21= (1 - 0.1978) G1
G1=20000,802 =2494(кгч)
Зная величину G1 - необходимое количество сырья (глинистой породы) - нетрудно получить значения материальных потоков на всех остальных стадиях процессах. Для этого пользуются уравнениями материального баланса.
Сводка грузопотоков
Поступает глина на склад G1 =2494(кгч)
Поступает глина в дробилку G2=2491(кгч)
Поступает глина в сушку G3=2466(кгч)
Поступает в дезинтегратор G6=3740(кгч)
Поступает в грохот G7=3736(кгч)
Поступает в смеситель G8=5079(кгч)
Формование G10= 5212(кгч)
Обжиг G13= 5212(кгч)
Складирование G21=5000(кгч