Керамический кирпич, пластического формования с добавлением угля

  В сушилах искусственной сушки  в качестве агента сушки могут  быть использованы отработанные газы от обжигательных печей и специально нагретый воздух, инфракрасные лучи, радиационное теплоизлучение специальных установок  и электротоки высокой частоты. 

  Процесс обжига  
 При обжиге происходит спекание керамического материала в результате протекания ряда физико-химических процессов с приобретением обожженным изделиям определенных свойств. При обжиге происходит уплотнение и упрочнение материала за счет протекания процессов переноса и перераспределения веществ.  
 Установлено, что спекание происходит за счет следующих механизмов 
переноса вещества: 1) диффузионного, 2) жидкостного, 3) испарения и 
конденсации, 4) пластической деформации 5) реакционного.   
 Обжиг осуществляют в печах периодического или непрерывного действия с использованием жидкого топлива, генераторного газа, нефти или 
электронагрева. 
 Обжиг осуществляют в три периода. В первый период нагревают со 
скоростью 140 ^ОС в час от 150-200 ^ОС до 850-1000 ^ОС в окислительной 
атмосфере. При этом удаляют остатки влаги и химически связанную воду, 
выгорают органические вещества, разлагаются карбонаты с выделением СО2, 
образуются окислы, образуется требуемая фаза. Во втором периоде (выдержка) нагрев со скоростью 10-20 ^ОС в час в окислительной среде до температуры 900- 1050 ^ОС с целью выравнивания температуры во всех участках и выгорания остатков органических веществ. В третий период подъем температуры ведут со скоростью 50-80 ^ОС в час до максимальной температуры 1250-1750 ^ОС, заканчивают его 2-3 часовой выдержкой при максимальной температуре. Рабочая среда в этом случае нейтральная. Затем охлаждение изделий с печью.  
 Температуру нагрева и время выдержки для конкретного материала подбирают опытным путем.  
 В процессе спекания наблюдается усадка и образование новых зерен путем рекристаллизации. Процессом рекристаллизации можно управлять. Изменяя температуру и время выдержки и скорость нагрева можно получать различную величину зерен и различные значения электромагнитных параметров: при малой величине зерна повышенная механическая прочность; большая коэрцитивная сила, меньшая магнитная проницаемость. С увеличением зерна, кроме уменьшения механической прочности, ухудшаются параметры петли гистерезиса ферритов с ППГ, повышается магнитная проницаемость у ферритов с округлой петлей гистерезиса. При спекании крупногабаритных изделий регулировкой скорости и температуры не удается получить равномерные свойства изделия по поперечному сечению. Для получения равномерных свойств в исходные материалы вводят различные добавки. Добавки оксида алюминия или хрома к составам магний- марганцевых или литьевых ферритов приводит к уменьшению размеров зерен при других равных условиях, а добавка оксида цинка или кадмия - к росту зерен и уменьшению коэрцитивной силы.  
 Оборудование. Для термической обработки используют 
электронагревательные печи; периодического и непрерывного действия. 
Низкотемпературные и высокотемпературные; камерные для создания рабочей атмосферы или вакуума и др.  
 В процессе работы печи строгое соблюдение режимов позволяет обеспечить повторение свойств вновь спекаемых таких же изделий, поэтому строго соблюдают в процессе обработки температуру, состав газовой атмосферы и объемное ее содержание во время спекания в рабочей зоне. 

  _{Схема технологического  процесса производства  керамического полнотелого  одинарного кирпича  пластичного формирования  с добавлением  угля}

КАРЬЕР  ГЛИНЫ                                                      КАРЬЕР УГЛЯ 

ЭКСКАВАТОР                                                          ЭКСКАВАТОР 

АВТОСАМОСВАЛ                                                   АВТОСАМОСВАЛ 

БУЛЬДОЗЕР                                                              БУЛЬДОЗЕР 

ЯЩИЧНЫЙ ПИТАТЕЛЬ                                         ЯЩИЧНЫЙ ПИТАТЕЛЬ 

ВАЛКОВАЯ  ДРОБИЛКА                                         ВАЛКОВАЯ ДРОБИЛКА

ГРУБОГО ПОМОЛА (10мм)                                  ГРУБОГО ПОМОЛА(10мм) 

ВАЛКОВАЯ  ДРОБИЛКА                                       ВАЛКОВАЯ ДРОБИЛКА

ТОНКОГО ПОМОЛА (5мм)                                  ТОНКОГО ПОМОЛА (5мм) 
 

ТАРЕЛЬЧАТЫЙ

ПИТАТЕЛЬ (ДОЗАТОР) 

ПАРОУВЛАЖНИТЕЛЬ 

ЛОПАСТНОЙ СМЕСИТЕЛЬ 

ЛЕНТОЧНЫЙ ВАКУУМ ПРЕСС 

АВТОМАТ РЕЗАТЕЛЬНЫЙ 

УКЛАДЧИК  НА ВАГОНЕТКИ 

СУШИЛЬНАЯ ВГОНЕТКА 

СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА 

ОБЖИГОВАЯ ВАГОНЕТКА 

ТУННЕЛЬНАЯ  ПЕЧЬ 

СКЛАД                                                                                  АВТОМАШИНЫ 

2.5 Приготовление изделия 

                          Обработка глиняной массы 

    Производство  керамических изделий включает  следующие  этапы:  карьерные

работы, механическую обработку глиняной массы, формование изделий, их  сушку

и обжиг. 

                             1. Карьерные работы 

    Карьерные   работы   включают   добычу,   транспортировку   и   хранение

промежуточного  запаса глины. Вылеживание замоченной глины, ее  вымораживание

в течении годичного срока на открытом воздухе разрушает природную структуру

глины,  она   диспергируется   на   элементарные   частицы,   что   повышает

пластичность  и формовочные свойства керамической массы. 

                          2. Механическая обработка 

    Механическая    обработка    глины     осуществляется     с     помощью

глинообрабатывающих машин и имеет цель: выделить или измельчить  каменистые

включения,  гомогенизировать  керамическую  массу  и  получить   необходимые

формовочные свойства. Каменистые включения выделяют из глины,  пропуская  ее

через   винтовые   камневыделительные    вальцы    или    применяя    другие

специализированные  машины. Можно добиться полного выделения  камней из  глины

гидравлическим  обогащением:  глину  распускают  в  глиноболтушках,  а затем

шликер пропускают через сито, на котором отделяются  камни размером  более

0,5 мм; шликер обезвоживают в мощных распылительных сушилках. 

    Глину  измельчают после выделения каменистых  включений. Если  их  нет   в

глине, то после  доставки на завод ее  сразу  подвергают  грубому  дроблению,

потом тонкому  измельчению. После тонкого  измельчения  глину  надо  промять,

чтобы получить глиняную массу с необходимой  формовочной влажностью. 

                                3. Формование 

    Стеновые керамические  изделия  изготавливают  способами  пластического

формования и  полусухого прессования. Из жидких глиняных  масс  изготавливают

некоторые  виды  облицовочной   плитки,   санитарно-технические   и   другие

фаянсовые и  фарфоровые изделия. 

    Способ  пластичного формования. Изделия   стеновой  керамики  формуют   из

пластичных глиняных масс на ленточных шнековых прессах, которые могут быть

вакуумными и  безвакуумными. В корпусе этого пресса вращается шнек  – вал с

винтовыми лопастями. Глиняная  масса,  поступая  через  воронку  и  питающий

валик, перемещается с  помощью  шнека  к  сужающейся  переходной  головке  и

мундштуку. В  этом месте глиняная масса уплотняется,  выравниваются  давления

и скорости  по  сечению  глиняного  бруса.  Мундштук  глиняного  пресса  для

производства  кирпича имеет прямоугольное  сечение. Для формования  пустотелых

кирпича  и   керамических   камней,   в   мундштуке   пресса   устанавливают

пустотообразующий сердечник. Применяются также фасонные  вставки с узкими

щелями –  для формования черепицы, кольцевые  для керамических труб. 

    Из  мундштука  пресса  выходит   глиняный   брус,   который   разрезают

автоматически резательным  аппаратом,  получая  изделия  заданного  размера.

Плотный вакуумированный сырец устанавливают рядами на печную вагонетку и он

поступает в  туннельную сушилку в штабеле (без  полок).  Вакуумирование  глины

позволяет извлечь  из нее воздух, снизить влажность  на 3  –  4  %,  увеличить

прочность сырца  в 2 – 3 раза, прочность  обожженного  изделия  увеличивается

до 2 раз, его  водопоглощение снижается на 10 – 15 %. 
 

                               4. Сушка сырца 

    Перед  обжигом изделие надо высушить  до содержания влаги не более 

    5 % во  избежание неравномерной  усадки  и  растрескивания  при  обжиге.

Сушку сырца  проводят в тоннельных и камерных сушилках. 

                              5. Обжиг изделий

Обжиг завершает  изготовление керамических изделий. В  процессе обжига

формируется их структура, определяющая технические  свойства изделия.

Суммарные затраты  на обжиг составляют 35 – 40 %, а потери от брака

достигают 10% себестоимости  товарной продукции. Обжиг керамических изделий

осуществляется  в туннельных печах с автоматическим управлением (см.

приложение 2). Туннельная печь представляет собой длинный  канал, выложенный

внутри огнеупорной  футеровкой. Вагонетки с изделиями, составляющие сплошной

поезд, перемещаются в печи и постепенно проходят зоны подогрева, обжига и

охлаждения. Максимальная температура обжига кирпича и  других стеновых

керамических  изделий (950 – 1000єС) необходима для спекания керамической

массы. Спекание происходит вследствие цементирующего действия расплава

эвтектик (жидкостное спекание), реакций в твердой фазе и кристаллизации

новообразований. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 

3.1 Материальные расчеты 

Материальный  баланс цеха.

Исходные данные:

Производительность  завода- 30 млн. шт. год

Средняя масса  одного изделия - 3,5 кг

Нормы потерь и  брака по технологическим переделам:

Брак при обжиге- 3%

Сушка (брак при  сушке)-2%

Формование (брак)- 0,3% (возврат)

Смешение (лопастной смеситель)- 0,3%

Помол (бегуны)- 1 %

Потери при  прокаливании глины- 6,94 %

Состав шихты:

Глина - 95%       плотность глины - 1,8 т/м³

Уголь - 5%       плотность угля - 1,2–1,5 т/м³  

 Расчет  сырьевых материалов 

      

1. Производительность  завода 30000000*3,5=105000000 кг/год=105000 т/год

 

2. Масса кирпича, поступающего на обжиг с учетом брака  при обжиге

105000*100/100-3=108247 т/год

Брак при обжиге 108247-105000=3247 т/год 

3. Масса кирпича, поступающего на обжиг с учетом п.п.п.

108247*100/100-6,94=116319 т/год

Потери при  прокаливании 116319-108247=8072т/год