Метод сухого прессования кирпича

Технология изготовления кирпича методом полусухого прессования

В отличие от метода пластического формования, при изготовлении кирпича способом полусухого прессования, количество влаги в сформованной массе не превышает 8%, что дает возможность пропустить фазу сушки и сразу перейти к обжигу кирпича.

Рассмотрим основные этапы изготовления кирпичей методом полусухого прессования.

Первый этап — приготовление пресс-порошка. Пресс-порошок — это дисперсная, глинистая система с низким содержанием влаги. Такой массе не свойственна связанность, что обуславливает ее сыпучесть — скорость стечения через определенное отверстие под действием собственной массы. Для того, чтобы получить максимально уплотненный порошок при минимальном давлении ( прессуемость порошка) , он должен иметь определенный зерновой состав ( гранулометрический) и влажность. В результате приготовления порошка масса должна иметь однородную пофракционную влажность и минимальное содержание пылевидной фракции.

При приготовлении керамических порошков используют два способа: шликерный и сушильно-помольный.

Сушильно-помольный способ предусматривает дробление, сушку, помол, просев и увлажнение глиняной массы. Для дробления используют валковые дробилки. Затем глину перемалывают стержневыми мельницами. После этого она поступает в сушильный барабан.

Входящая температура газов в сушильных барабанах должна быть в пределах 600-800°C. Если температура будет ниже, это приведет к увеличению однородности пофракционной влажности, при этом снизиться производительность барабана. Повышение показателя теплового состояния повлечет за собой дегидратацию мелкой фракции глины и уменьшит срок службы входной секции сушильного барабана. Температура выходящих газов находится в диапазоне 110-120°C. Ее увеличение будет означать пересушку глины. Необходимо отметить, сушат глину прямотоком. При осуществлении данного процесса глина перегреется, произойдет частичная дегидратация и, как следствие, потеря пластических свойств. В результате сушки получается масса с влажностью 9-11% и температурой 60-80°С.

После сушки глина поступает в стержневой смеситель на помол. Перед этим ее просеивают для отделения крупных зерен и каменистых включений, что предотвращает преждевременный износ стержней смесителя. Не всегда после помола достигается необходимая влажность порошка. Поэтому сушат и перемалывают глину при пониженной влажности. Затем содержание влаги увеличивают паром или распылением воды. Для того, чтобы порошок не переувлажнялся, вода распыляется, а масса его тщательно перемешивается. Увлажнение паром позволяет улучшить качество кирпича. После этого порошок подвергают вылеживанию в бункерах для выравнивания влажности.

Шликерный способ предусматривает роспуск глины горячей водой в шликер, влажность которого составляет 40-45%. Для отделения мелких камней шликер закачивают в дуговые сита под давлением 0,25 МПа, а затем сливают в шламбассейны. После шламбассейна шликер попадает в распределительные сушилки, где его влажность понижается до 10%. Далее через контрольное сито шликер отправляется в расходный бункер.

Шликерный способ приготовления пресс-порошка намного выгодней сушильно-помольного. Кроме того, что сокращается количество производимых операций ( в распылительной сушилке глина сушится и гранулируется) , появляется возможность полной автоматизации этого процесса. Пресс-порошок получается более высокого качества. Увеличивается влажностная однородность, почти отсутствует пылевая фракция.

Второй этап — это прессование. При прессовании керамический порошок проходит несколько стадий. Сначала происходит уплотнение — сближение частиц вещества друг к другу, при этом часть воздуха удаляется. На второй стадии увеличивается поверхность контакта частиц друг с другом путем пластической деформации. При этом на поверхность такой частицы выдавливается влага. Все это приводит к усилению сцепления между частицами вещества. На третьей стадии в результате уплотнения частицы подвергаются упругой деформации. И последняя стадия прессования происходит при очень высоком давлении и вызывает хрупкое разрушение частиц порошка.

После прекращения воздействия на порошок давления происходит упругое расширение материала ( иногда до 8%). Различие между исходной высотой порошка ( до пресса) и высотой получившейся массы после прессования называется « осадкой». Для каждого порошка есть определенное давление, по достижению которого материал больше не уплотняется.

Большое значение при осуществлении прессования имеет одинаковая плотность прессовки, что обуславливается режимом процесса. Режимы прессования разделяются по направлению ( односторонние и двусторонние) , кратности ( однократные и многократные) и по интенсивности приложенных усилий ( ударные и плавные).

Третий этап — сушка полученного кирпича-сырца. Кирпичи сушат в туннельных сушилках, в которых теплоносителем является горячий воздух с начальной температурой 120-150°C. Продолжительность сушки составляет примерно 16-24 часа. После нее влажность изделия составляет 4-6%.

И, наконец, заключительный этап производства – обжиг. Необходимо отметить, что в сырце при полусухом прессовании коллоидная фракция действует внутри частиц вещества. Поэтому она не цементирует частицы, а агрегирует зерна минералов в глинистую частицу. Как следствие этого, жидкая фаза при обжиге развивается внутри глиняных агрегатов, а на их поверхности образуется малое количество жидкой фазы. Сцепление частиц при этом носит характер контактного спекания.

Изделия, изготовленные методом полусухого прессования, имеют низкое сопротивление на изгиб, обладают повышенной водопроницаемостью, низкой морозоустойчивостью. При таком производстве кирпича требуется более высокая температура обжига. Надо учитывать большие потери на брак (10 -20%) , хотя качество внешнего вида кирпича очень высокое.

Виды производства керамического кирпича

Керамический кирпич – строительный материал с тысячелетней историей, получаемый посредством обжига глины и ей подобных масс до камневидного состояния. При производстве кирпича используют две схемы формирования – пластическое прессование и полусухое прессование.

Пластическое прессование наиболее распространенный способ производства керамического кирпича. В процессе производства к измельченной глине добавляют различные добавки:

• пластифицирующие (увеличивают пластичность глин) — высокопластичные глины, бентониты, ПАВ (поверхностно-активные вещества), ЛТС;
• отощающие (понижают пластичность и уменьшают воздушную и огневую усадку глин) — кварцевые пески, пылевидный кварц, шамот, дегидратированная глина, золы ТЭС;
• выгорающие или порообразующие (увеличивают пористость, могут одновременно выступать в качестве отощающей добавки, способствуют равномерному спеканию керамического черепка) — опилки древесные, торф, измельченный бурый уголь, антрацит, отходы углеобогатительных фабрик;
• плавни или флюсы (понижают температуру спекания) — пегматит, полевые шпаты, мел, тальк, доломит, железные руды.

Полученную массу перемешивают до однородного состояния, увлажняют до формовочной влажности (18-23%). Из полученной глиняной массы с помощью ленточного пресса (вакуумного или безвакуумного) формируют кирпич-сырец. Далее идет сушка сырца до уровня влажности 5-7%. Время принудительной сушки составляет 16-36 часов (до трех суток); естественная сушка в зависимости от погоды может составлять 15-20 суток. На заключительном этапе высушенный кирпич-сырец подвергается обжигу в печах, где последовательно проходит прогрев – обжиг – охлаждение готового кирпича.

Полусухое прессование — менее популярный способ производства керамического кирпича. Метод полусухого прессования, в отличие от пластического прессования, имеет более упрощенную схему. В процессе такого изготовления количество влаги в сформованной глиняной массе не превышает 8%, поэтому кирпич не проходит стадию сушки, что значительно сокращает временные затраты на его производство. Данный метод позволяет использовать для производства кирпича малопластичные глины, что расширяет сырьевую базу.

Глиняная смесь готовится аналогично смеси для кирпича пластического формования, но формовочная влажность составляет 8-12%. Далее производится формовка заготовок с использованием специальных прессов, обеспечивающих двухстороннее прессование. В завершение заготовка кирпича проходит обжиг в печах.

Преимущества метода полусухого прессования:

• сокращение затрат энергии за счет отсутствия сушки сырца;
• правильная форма и четкость граней кирпича;
• применяется, если в шихте содержится большое количество отощающих материалов, а пластичное сырье трудно поддается размоканию, переработке и смешиванию с непластичными материалами.

Недостатки кирпича полусухого прессования по сравнению с кирпичом пластического прессования:

• более низкая водостойкость (повышенная водопроницаемость);
• более низкая прочность (сопротивление на изгиб);
• низкая морозоустойчивость.

Вне зависимости от способа, производство кирпича является энергоемким. В условиях ежегодного повышения стоимости энергоресурсов повышается и себестоимость производства кирпича. Поэтому со временем технология строительства инерционных домов из кирпича будет неуклонно дорожать. Уже сейчас в странах западной Европы и США дом из кирпича считается роскошью.

2.1 Методом полусухого прессования

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. 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.

Керамический кирпич получают путем приготовления пресспорошка заданного зернового состава с влажностью 7-9%, кратковременного прессования при удельном давлении не менее 20 мПа, сушки и обжига сырца.

Отличие технологии полусухого прессования от традиционной пластической формования заключается в упрощенной схеме приготовления сырьевой смеси. Кроме того, оборудование для оснащения линии подготовки пресспорошка менее энерго- и металлоемко. Полусухое прессование облегчает одну из наиболее сложных и длительных стадий технологического процесса — сушку. Получаемый кирпич имеет более четкие грани и углы, что позволяет использовать его как лицевой материал.

Особенности технологии полусухого прессования заключаются в следующем. Предусмотрен метод грануляции — как один из эффективных вариантов рыхлого глинистого сырья к сушке. Гранулирование исходного сырья перед сушильным барабаном обеспечивает улучшение условий сушки, снижение потерь с выносами (унос пыли), повышение однородности по размерам и влажности кусков, способствует повышению качества кирпича.

Технологическая схема производства кирпича включает:

-приемку и месячное хранение глинистого сырья в крытом глинозапаснике;

-первичную переработку сырья в камневыделительных вальцах;

-гранулирование сырья в прессе-грануляторе;

-высушивание гранул в сушильном барабане;

-хранение суточного запаса гранул в бункерах запаса;

-дробление гранул до необходимого гранулометрического состава в стержневом смесителе;

-формование кирпича-сырца на прессах;

-сушка сырца в люлечных роторно-конвейерных сушилах;

-укладка сырца на обжиговые вагонетки автоматами-садчиками;

-обжиг кирпича в туннельной печи;

-укладка кирпича на поддоны;

-складирование готовой продукции;

2.2 Методом 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. 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 примерно на 50 0 С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку.

Недостатком способа пластического формования является 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 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.

Производство керамики должно быть обеспечено непрерывной подачей однородного глинистого материала, лишенного каменистых включений имеющего разрушенную природную «структуру» для лучшего смачивания, сохраняющего достаточно постоянную влажность независимо от времени года и равномерно перемешенного с добавками. На керамических заводах сырьевые материалы подвергают грубому, среднему и мелкому дроблению грубому и тонкому помолу. Обычно тонким помолом завершается механическое измельчение материалов, что обеспечивает более интенсивное их спекание, содействует снижению температуры обжига. Измельчение глинистых материалов проводят последовательно на вальцах грубого и тонкого измельчения. Каменистые включения не могут быть полностью выделены из глины общепринятыми механическими приемами – дезинтеграторными ребристыми вальцами. Опыт показывает, что при пользовании этими машинами в глине может остаться около половины (а иногда и более) камней. В дальнейшем эти камни будут в значительном своем количестве перемолоты гладкими вальцами или бегунами, что, однако, вызывает быстрый износ бандажей и частые ремонты. Бегуны мокрого помола используют при наличии в глинах трудноразмокаемых включений и для обработки плотных глин и глин, содержащих известковые включения. Предварительное (грубое) дробление непластичных твердых материалов в керамической технологии производят в щековых или конусных дробилках, работающих по принципу раздавливающего и разламывающего действия. Степень измельчения в щековой дробилке 3-10, а в конусной – 6-15. Среднее и мелкое дробление, грубый помол непластичных материалов выполняется с помощью бегунов, молотковых дробилок, валковых мельниц. Молотковая дробилка обеспечивает высокую степень измельчения (10-15), однако влажность дробимого материала не должна быть более 15%.

Подача и дозировка сырья на большинстве кирпичных заводов происходит при помощи ящичных питателей.

В настоящее время на многих керамических и кирпичных заводах широко применяется увлажнение глины паром. Этот способ состоит в том, что в массу подается острый пар, который при соприкосновении с холодной глиной конденсируется на ее поверхности. В результате пароувлажнения обрабатываемая масса нагревается до 45-60 о С. Пароувлажнение имеет существенные преимущества, так как улучшается способность массы к формованию, что обуславливает уменьшение брака при формовке и повышение производительности ленточных прессов на 10-12%, снижение расхода электроэнергии на 15-20%. В результате пароувлажнения улучшаются сушильные свойства массы, что позволяет сократить продолжительность сушки сырца на 40-50%. Иногда производят дополнительную обработку керамической массы, которая осуществляется в вальцах тонкого помола, дырчатых вальцах или в глинорастирателе.

Прессы полусухого прессования

Для формования шамотных огнеупорных изделий и строительного керамического кирпича (одинарного и полуторного) применяют прессы полусухого прессования (коленно-рычажные). Такие прессы как СМ 1085 и СМК 491 обладают высоким усилием прессования (600 т), высокой производительностью (до 5000 шт. в час) и широкой номенклатурой изделий: кирпич одинарный и полуторный, полнотелый и пустотелый, пустоты сквозные и несквозные конусные. Выбор пресса для решения конкретных задач лучше выполнять после проведения исследования сырья, которые мы можем выполнить в нашей лаборатории.

Технология прессования полусухим методом.

Технология прессования керамического кирпича полусухим методом сегодня распространена повсеместно. Наиболее распространенными моделями прессов полусухого прессования являются СМ1085, СМК 491 и СМК 503, которые позволяют выпускать кирпич полнотелый и пустотелый, от одинарного до двойного. Наша компания имеет опыт поставки и ввода в эксплуатацию всех перечисленных машин.

Модернизированные прессы СМ 1085М и СМК 491 позволяют формовать полуторный кирпич со сквозными пустотами. Они оснащены новыми системами смазки, управления, регулирования глубины засыпки, изменения цикла прессования и т.д. Применение оригинальных пресс-форм со сквозными пустотами позволило всем заводам полусухого прессования Украины и юга России улучшить показатели производительности (прессование 5 кирпичей вместо 4-х), повысить качество изделий, снизить производственные затраты (уменьшение количества пресс-порошка, снижение затрат при обжиге продукции).

Полусухое прессование с использованием данных машин может быть применимо и для других видов сырья: гипса, отходов углеобогащения, угля, шамотных масс и других полусухих смесей.