Производство керамического кирпича способами пластического формования

Технология производства строительного керамического кирпича. Пластичный и полусухой способы производства.

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. 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 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.

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.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Технология производства строительного керамического кирпича. Пластичный и полусухой способы производства.

Технология производства строительного керамического кирпича. Пластичный и полусухой способы производства.

Технология производства строительного керамического кирпича. Пластичный и полусухой способы производства.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Способ — пластическое формование

Способ пластического формования предусматривает в процессе переработки исходных материалов получение пластичной глиняной массы обычно с влажностью 18 — 23 % с последующим формованием сырца на ленточных прессах путем продав-ливания массы через мундштук или механическим штампованием при низких давлениях заготовок, полученных на ленточном прессе. [1]

Способ пластического формования кирпича наиболее распространен. Для получения пустотелого кирпича пластического прессования в мундштуки прессов устанавливают специальные приспособления — керны, позволяющие получать в сырце сквозные отверстия различной конфигурации, которые уменьшают массу и теплопроводность стен. [2]

Существенным недостатком способа пластического формования является большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочность сформованного сырца, в особенности пустотелого, большая усадка материала при сушке и наличие отдельного процесса сушки затрудняют возможность механизации трудоемких операций при садке сырца на сушку, перекладки высушенного сырца для обжига и совмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига. [3]

Трубы изготовляют способом пластического формования . Для формования применяют вертикальные и горизонтальные вакуумные шнековые прессы. [4]

Керамические изделия изготовляют способами пластического формования и полусухого прессования с последующей сушкой и спеканием. [5]

Хозяйственный фаянс изготовляют главным образом способом пластического формования шаблоном на станках и полуавтоматах. Кувшины, чашки, чайники, приставные детали для них отливают кз пластичной массы. Способы формования и сушки, а также оборудование, применяемое для формования, отливки и сушки, аналогичны применяемым в производстве хозяйственного фарфора. [6]

Сухую подготовку массы при производстве изделий способом пластического формования ведут так же, как и при способе полусухого прессования, ( см. стр. [7]

Канализационные керамические трубы изготовляют из шамотных масс способом пластического формования . В связи с большими размерами, сложными формами и относительно тонкими стенками керамических труб необходима тщательная подготовка и переработка исходного сырья — шихты. [9]

Канализационные керамические трубы изготовляют из шамотной массы способом пластического формования . В связи с большими размерами, сложными формами и относительно тонкими стенками керамических труб необходима тщательная подготовка и переработка исходного сырья — шихты. [10]

Полусухой способ производства строительных керамических изделий распространен меньше, чем способ пластического формования . Керамические изделия по этому способу формуют из шихты с влажностью 8 — 12 % при давлениях 15 — 40 МПа. [11]

Глиняные дренажные трубы ( для отвода воды при осушении почвы) также изготовляются способом пластического формования с последующим обжигом при 950 — 1000 без глазурования. [13]

Глиняные дренажные трубы ( для отвода воды при осушении почвы) также изготовляются способом пластического формования с последующим обжигом при 950 — 1000 без глазурования. [15]

3. Пластическое формование

Назначение формования — придать форму, размер, плотность и необходимую прочность полуфабрикату. Пластическое формование кирпича и керамических камней выполняется машинным способом.

Условия формования. Непременным условием пластического формования изделий является использование достаточно вязких масс, У которых сумма сил внутреннего сцепления (когезия) больше сцепления с рабочей поверхностью формующего оборудования (адгезия), а коэффициент внутреннего трения больше коэффициента внешнего трения.

Способ жесткого формования применим при использовании высоковязких «жестких» масс требующих больших затрат энергии на формование и усиление конструктивных узлов формовочных машин, но зато частично или полностью устраняется сушка и улучшается качество изделий. При формовании изделий из «жестких» масс (влажность 12-16%) используются только каолинитовые глины. Лессовые глины и глины, обладающие высокими тиксотропными свойствами, непригодны для «жесткого» формования. Кроме того, «жесткое» формование не применяется для изготовления пустотелых камней с содержанием пустот более 20% при формовании изделий из «жестких» масс прочность свежесформованного сырца 0,3-5 МПа, тогда как при обычном пластическом формовании прочность сырца при сжатии менее 0,2 МПа. Усадка сырца не превышает 5%. Жесткое формование осуществляют на мощных шнековых прессах при влагосодержании керамической смеси 12. 16% и давлении 3,5. 6,5 МПа. Кирпич-сырец прочностью более 0,3 МПа укладывается автоматом-садчиком в пакеты высотой в 12 рядов кирпича для дальнейшей сушки и обжига.

Наряду с жестким формованием применяется полужесткое, которое характеризуется влагосодержанием керамической смеси 15. 20%, давлением прессования около 2..3.5 МПа. Кирпич-сырец при таких условиях формования приобретает прочность около 0,3 МПа,

В сочетании с краткосрочной однорядной подсушкой на конвейерной сушилке (например, по типу комплекса СМК-182) можно укладывать пакеты на печные вагонетки по высоте в 12. 14 рядов.

Способ жесткого формования имеет преимущества: снижается количество технологических операций, следовательно, уменьшается количество механизмов и транспортных операций, упрощается система автоматизации производства; для многих месторождений плотных и камнеподобных глин отпадает необходимость в добавлении воды затворения или же вода добавляется в малых количествах; отпадает потребность в рамках, сушильных вагонетках; уменьшается воздушная и огневая усадка вследствие снижения количества воды затворения и более плотной упаковки частиц сырья при формовании изделий. В результате на 50. 80°С снижается максимальная температура обжига; отформованный кирпич-сырец имеет достаточно высокую прочность, что позволяет садить его сразу же на печные вагонетки в штабель высотой в 8. 12 рядов. Это, в свою очередь, позволяет применять менее капиталоемкие, простые по конструкции туннельные сушилки, в которых процесс сушки может происходить только за счет тепла, отбираемого от печей, в т. ч. и за счет использования дымовых газов. В результате себестоимость кирпича ниже, чем на заводах пластического и полусухого формования, меньше удельные капиталовложения и на 25-30% ниже удельные теплозатраты.

Формовочная способность обычной пластичной массы регулируется корректировкой состава вводом пластифицирующих добавок (жирной глины, бентонита) при одновременном уменьшении содержания отощающих компонентов и изменением влажности. Каждой группе формуемых изделий различной конфигурации соответствуют оптимальные формовочные свойства массы.

Процесс пластического формования на ленточных шнековых прессах характеризуется сложным характером движения керамической массы в прессе, неравномерным уплотнением ее, наличием дефектов структуры, обусловленных анизоморфизмом компонентов массы, подвижностью водной среды и односторонним приложением давления. Структура массы, на которую не было приложено давление, характеризуется беспорядочным расположением компонентов (агрегаты твердых частиц, пузырьки воздуха). Удлиненные частички глины образуют друг с другом каркас. Такая же структура наблюдается вокруг зерен кварца. Структура массы изменяется под действием усилий формования. Пластинчатая форма глинистых частичек и удлиненная форма примесей (в результате измельчения), входящих в состав глины, способствуют ориентированию структуры в водной среде при одностороннем приложении давления в прессе и истечении массы в одном направлении. При этом плоские удлиненные частички поворачиваются более длинной осью по направлению движения массы. В этом же направлении располагаются воздушные пузырьки массы. Под действием лопастей шнека пресса, частички глины ориентируются и образуют плоскости скольжения в глиняном брусе с ослабленным сцеплением массы в этих местах, придавая ей неодинаковые химико-физические и механические свойства в местах нарушения структуры (плоскости скольжения) наблюдается концентрация глинистых частичек и солей, содержащихся в глине. Зерен кварца и других минералов здесь почти нет. Это объясняет различие в химическом составе и физико-механических свойствах нарушенного слоя и основной массы. Последствия такого расслоения, выходящего из пресса глиняного бруса, проявляются при сушке и обжиге в виде круговых и S-образных трещин.

Машинное формование кирпича и керамических камней осуществляется прессами различных конструкций.

Шнековые (ленточные) прессы остаются до настоящего времени основными формующими машинами, поскольку материал в них не только транспортируется и уплотняется, но также интенсивно проминается и гомогенизируется.

Ленточные прессы бывают безвакуумные (СМ-58, СМ-294) и вакуумные (СМ-1098, СМК-133, СМК-168, СМ-28А). Производительность ленточных прессов от 4 до 20 тыс. штук в час, потребляемая мощность соответственно 55 и 150 кВт. Безвакуумные прессы еще широко используются при формовании полнотелого кирпича, хотя повсеместно заменяются вакуумными прессами. Основными узлами пресса являются: корпус, шнековый механизм, привод, головка и мундштук.

Паровое увлажнение глины увеличивает способность массы восстанавливать прежнюю структуру и уменьшает образование свилеватости.

Производство керамического кирпича

Производство керамического кирпича осуществляется преимущественно двумя способами пластическим и полусухим, а в качестве сырья применяют легкоплавкие глины, содержащие 50…75 % кремнезема.

〈 Обработка глиняной массы.

Работы по производству керамического кирпича включают четыре основных этапа: карьерные работы по добыче сырья, механическую обработку сырьевой глиняной массы, формование кирпичных материалов( кирпич, камни керамические, керамические стеновые блоки и др) и обжиг в туннельных печах преимущественно с автоматическим управлением.

Карьерные работы включают следующие операции: добыча сырьевого материала ( глины), транспортирование сырьевого материала а также хранение промежуточного запаса глины. Вылеживание замоченной глины и ее вымораживание в течение годичного срока на открытом воздухе разрушает природную структуру глины, она диспергируется на элементарные частицы, что повышает пластичность и формовочные свойства керамической массы.

Механическая обработка глины осуществляется с помощью глинообрабатывающих машин и имеет цель: выделение либо измельчение каменистых включений, гомогенизацию керамической массы и получение нужных формовочных свойств. Выделение каменистых включений из глины осуществляют, пропуская глину через винтовые камневыделительные вальцы или применяя другие специализированные машины.

Практически полного выделения камней из глины можно добиться гидравлическим обогащением: глину распускают в глиноболтушках, а затем шликер пропускают через сито на котором отделяются камни размером более 0,5 мм. Обезвоживание шликера осуществляют в мощных распылительных сушилках. Измельчение глины производят после выделения каменистых включений.

Если в глине их нет, то после доставки на завод ее сразу подвергают грубому дроблению, а уже потом тонкому измельчению. После тонкого измельчения глину надо промять, чтобы получить глиняную массу с нужной формовочной влажностью. На кирпичных заводах глину проминают в открытых лопастных глиномялках с водяным орошением и паровым увлажнением глиняной массы. Паровое увлажнение увеличивает производительность ленточных прессов и снижает потребляемую ими мощность на 15-20%, по сравнению с водяным орошением глины.

Формование керамического кирпича

Производство керамического кирпича осуществляется способами пластического формования и полусухого прессования.
Пластический способ производства керамического кирпича осуществляется по следующей схеме (рис. 1). Поступившую на завод глину подвергают обработке до получения пластичной однородной массы. Для этого глиняное сырье сначала подвергают измельчению на вальцах: глиняная масса поступает на поверхность двух валков, которые вращаются навстречу друг другу, в результате чего глина втягивается в зазор между ними и измельчается.

Рисунок-1. Технологическая схема производства керамического кирпича по пластическому способу формования:

1 — ящичный подаватель; 2 — транспортер;3 — дробление глины и отделение камня на дезинтеграторных вальцах;4-—помол глины на бегунах; 5 — транспортер;6 — формование кирпича на ленточном прессе; 7 — резка кирпича-сырца на автомате.

Валки могут иметь разные диаметры и вращаться с неодинаковой частотой, в результате чего измельчение протекает интенсивнее. Для более эффективного измельчения к вальцам добавляют бегуны. Затем смесь поступает в глиносмеситель, где она увлажняется до 18…25% и перемешивается до получения однородной пластичной массы.

Тщательно приготовленная однородная масса поступает затем в ленточный пресс. Для получения кирпича более высокой плотности и улучшения формовочных свойств глин применяют вакуумные ленточные прессы (рис.2). Поступающую в ленточный пресс глиняную массу с помощью шнека уплотняют, после чего она подается к выходному отверстию — мундштуку. Из последнего выходит непрерывный глиняный брус, который попадает на автомат для резки и укладки кирпича-сырца на вагонетки камерных или туннельных сушил. Производительность ленточных прессов до 10 000 шт/ч. Срок сушки кирпича от 24 ч до 3 сут.

Рисунок-2. Ленточный вакуум-пресс:

1-шнековый вал пресса; прессующая головка; 3-мундштук; 4-глиняный брус; 5-нож; 6-вакуум-камера; 7-решетка; 8-глиномялка.

Процесс обжига условно можно разделить на три периода: прогрев, собственно обжиг и охлаждение. В период прогрева из сырца удаляется гигроскопическая и гидратная влага, сгорают органические примеси, равномерно прогревается масса и разлагаются карбонаты. При обжиге происходит расплавление наиболее плавкой составной части глины, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы глины, спекая массу. Период охлаждения сопровождается образованием камня.

Рисунок-3. Туннельная печь:

1-корпус печи; 2-вагонетка с кирпичом.

Обжиг кирпича производят в печах непрерывного действия — кольцевых и туннельных. Кольцевая печь представляет собой замкнутый обжигательный канал, условно разделенный на камеры. Эти печи отличаются высокой трудоемкостью и тяжелыми условиями труда, поэтому на новых заводах их не строят. Туннельная печь (рис. 3.) является наиболее совершенной. Она представляет собой канал сечением 3,5…5,5 м², длиной до 100 м. В канале уложены рельсы, по которым движутся вагонетки с кирпичом-сырцом.

Туннельная печь имеет три зоны: подогрева, обжига и охлаждения, — через которые последовательно в течение 18…36 ч проходят вагонетки скирпичом-сырцом. Туннельные печи наиболее экономичны из-за более механизированного производства, а также лучшего использования тепла. Брак кирпича в туннельных печах сравнительно небольшой.

〈 Производство кирпича полусухим способом

Полусухой способ производства керамического кирпича имеет преимущество перед пластическим. Он не требует сушки изделий и позволяет использовать малопластичные глины. Вместе с тем уменьшается потребность в производственных площадях и рабочей силе. Главное преимущество полусухого прессования перед пластическим формованием -сокращение затрат энергии.

На искусственную сушку 1000 шт. сырца пластического формования с влажностью 18-22% расходуется 100 кг условного топлива.Однако качество кирпича, получаемого полусухим способом, в частности морозостойкость, ниже, чем кирпича, полученного пластическим прессованием.

Рисунок-4. Технологическая схема производства кирпича методом полусухого формования:

1 — ящичный подаватель; 2 — ленточный транспортер;3 — дезинтеграторные вальцы;4 — циклон; 5 — сушильный барабан;6 — бункер; 7 — тарельчатый питатель;8 — дезинтегратор;9 — элеваторы;10 — грохот; 11 — глиносмеситель с пароувлажнителем;12 — питатель;13 — пресс

При полусухом способе формования (рис.4)сырьевые материалы после предварительного измельчения на вальцах высушивают в сушильном барабане до влажности 6…8%, затем измельчают в дезинтеграторе, просеивают, увлажняют до 8…12% и тщательно перемешивают. Подготовленную массу формуют (прессуют) на гидравлических или механических прессах производительностью до 10 000 шт/ч. Отформованный кирпич направляют в печь на обжиг и далее на склад.

Полусухим способом можно прессовать не только полнотелый кирпич, но и пятистенный, дырчатый, а также различные керамические плитки.
Кирпич керамический обыкновенный применяют для наружных и внутренних стен, столбов, сводов и других несущих конструкций. Кирпич полусухого прессования использовать для фундаментов и цоколей ниже гидроизоляционного слоя не допускается вследствие пониженной его морозостойкости.

Сушка керамического кирпича

〈Сушка сырца
Формовочная влажность стеновых керамических изделий, изготовляемых способом пластичного формования, обычно составляет 18 — 22%, хотя уже появились ленточные прессы для формования сырца из масс влажностью 14 — 16%. Сырец полусухого прессования имеет влажность 8 — 10%. Перед обжигом изделие надо высушить до содержания влаги не более 5% во избежание неравномерной усадки и растрескивания при обжиге.

Сушку сырца проводят в туннельных и камерных сушилках.

Туннельные сушилки на кирпичных заводах работают по принципу противотока (рис. 5).

Рисунок-5. Схема туннельной сушилки:

1 — камера туннель; 2 — узкоколейный путь; 3 — приточный канал; 4, 6 —заслонки; 5 — двери; — 7-вытяжной канал

Сырец на вагонетках движется по туннелю навстречу потоку горячего воздуха или дымовых газов. Длительность сушки кирпича-сырца в туннельных сушилках составляет 16 — 36 ч при начальной температуре теплоносителя 120 — 150°С.Камерные сушилки представляют собой систему камер, каждая камера обогревается горячим воздухом или горячими газами, отходящими из печей. В стены камер встроены лопастные реверсивные вентиляторы, создающие интенсивную циркуляцию теплоносителя внутри камеры. После сушки керамические изделия, имеющие влажность не более 5%, поступают в печь.

Обжиг керамического кирпича

〈 Обжиг в туннельных печах

Обжиг завершает изготовление керамических изделий. В процессе обжига формируется их структура, определяющая технические свойства изделия. По данным М. И. Рогового, суммарные затраты на обжиг достигают 35 — 40%, а потери от брака составляют около 10% себестоимости товарной продукции.
Обжиг керамических изделий осуществляют в туннельных печах с автоматическим управлением (хотя на действующих кирпичных заводах еще работает значительное количество кольцевых печей).

Туннельная печь представляет собой длинный канал, выложенный внутри огнеупорной футеровкой. Вагонетки с изделиями, составляющие сплошной поезд, перемещаются в печи и постоянно проходят зоны подогрева, обжига и охлаждения: при подаче новой вагонетки с сырцом в зону подогрева из зоны охлаждения выходит вагонетка с обожженными изделиями.

Следовательно, процесс обжига керамических изделий можно условно разделить на три последовательных этапа:

1) постепенное удаление влаги из сырца,
2) обжиг сырца,
3) постепенное охлаждение обожженных изделий.

Максимальная температура обжига кирпича и других стеновых керамических изделий (950 — 1000°С) необходима для спекания керамической массы. Спекание происходит вследствие цементирующего действия расплава эвтектик (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации новообразований.

При избыточном количестве расплава, что характерно для пережога, изделия теряют свою форму, оплавляются с поверхности. Недожог обусловлен незавершенностью процесса спекания. Он проявляется в характерных признаках: «алый» цвет кирпича, снижение прочности, сильное уменьшение водостойкости и морозостойкости и др.

В туннельных печах щелевого типа достигается равномерность обжига, а следовательно, высокое качество и однородность продукции.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!