ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Государственная академия профессиональной переподготовки и повышения квалификации руководящих работников и специалистов инвестиционной сферы»

(ГОУ ДПО ГАСИС)

Кафедра строительного производства

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ:

«РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ»

МОСКВА - 2008

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

(ГОУ ДПО ГАСИС)

Кафедра строительного производства

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ:

«РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ»

МОСКВА - 2008

Сагадеев рекомендации для изучения темы: «Реконструкция предприятий строительной керамики». М., ГАСИС, 2008, 31 с.

Содержится информация об основных тенденциях развития производства строительной керамики в нашей стране и за рубежом. Даны рекомендации о наиболее рациональном подходе к методике изучения темы. Представлена информация о традиционных методах изготовления керамических изделий. Дано описание методов, позволяющих повысить производительность предприятий и снизить себестоимость производства продукции.

Особое внимание уделено развитию производства керамических изделий методом пластического формования. Представлена информация о способах улучшения качества подготовки сырьевой массы, современных методах формовки, сушки и обжига строительной керамики. Показана эффективность применения робототехники в керамическом производстве.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Рекомендуется для слушателей системы повышения квалификации руководителей и специалистов предприятий строительной керамики.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. ………………………………………........................………………....5

1. Методика изучения темы ……………………………………………………...6

2. Исходное сырье ………………………………….….…….…………………... 7

2.1. Характеристика глин различных месторождений …………………..… 7

2.2. Гранулометрический состав глины ……………..……………………..… 9

2.3. Химический состав глины ………………….…………………...…………. 9

2.4. Компоненты исходного сырья …………………………………………….10

3. Корректирующие добавки …………………………………………………... 17

3.1. Отощающие добавки ……………………………….…….………………..18

3.2. Пластифицирующие добавки ……………………………………………..19

3.3. Топливосодержащие добавки ……..………………….……………. ....…19

3.4. Другие виды добавок …………………………………………………….... 20

4. Подготовка сырьевой смеси …………………………………………………21

4.1. Предварительная подготовка ……………………………………………..21

4.2. Прямая подготовка глины ………………………………………………… 23

5. Формование кирпича …………………………………………………….……26

6. Сушка кирпича …………………………………………….………………….. 28

7. Обжиг кирпича ………………………………………………………………....29

8. Роботизация транспортных процессов.………………………………….. 30

Литература ………………………………………………………………………. 31

Введение

Керамический кирпич – один из основных строительных материалов, применяемый в строительстве с древнейших времен, с того времени, когда человек научился использовать способность глинистых минералов образовывать формовочное тесто, которое под действием внешней нагрузки может приобретать любую форму, сохранять ее после сушки и превращаться в камнеподобный материал после обжига. Широкая распространенность глинистых минералов, сравнительно простая технология изготовления, исключительная долговечность сделали керамический кирпич непревзойденным материалом для кладки стен зданий и сооружений. Со временем менялись формы и размеры керамического кирпича, улучшались отдельные технологические переделы, но общая технологическая схема производства до настоящего времени осталась неизменной: добыча глины, ее переработка, смешение с добавками, формование сырца, его сушка и обжиг.

В настоящее время глину добывают чаще всего открытым способом. Затем глина вылеживается в течение года. Под воздействием атмосферы и биологических факторов текстура глины разрушается, улучшается ее пластичность и формовочные свойства. В дальнейшем глину измельчают, освобождают от крупных минеральных включений – камней, перерабатывают на вальцах грубого и тонкого помола, перемешивают с добавками в смесителях периодического или непрерывного действия, увлажняют паром или горячей водой и превращают в формовочную массу. Изделия формуют на шнековых вакуумных прессах, полученный брус разрезают резательными автоматами на отдельные кирпичи. Сырец высушивают в тоннельных или камерных сушилках до влажности не более 2% и обжигают в туннельных или кольцевых печах при температуре 0С.

В последние годы некоторые заводы начали изготовлять кирпич из пресс-порошков методом полусухого прессования на гидравлических или механических прессах. Пресс-порошок готовят либо из глины, предварительно высушенной до влажности 8-12% в сушильных барабанах и перемолотой в дезинтеграторах или шахтных мельницах, либо шликерным методом с последующим высушиванием пресс-порошка в башенных распылительных сушилках. Керамический кирпич, получаемый методом сухого прессования, отличается точностью форм и размеров, но несколько уступает керамическому кирпичу пластического формования по морозостойкости и требует более высокой температуры обжига. Из шликерных масс получают лицевой керамический кирпич хорошего качества с совершенной лицевой поверхностью.

Лицевой керамический кирпич часто изготовляют из светложгущихся глин. В этом случае глину сушат до влажности 8-12% в сушильном барабане, после чего производят помол в дезинтеграторах или шахтных мельницах до размеров, позволяющих частицам глины проходить через сито размером 1 мм. Затем глину смешивают с отощающим компонентом, например, шамотом, песком и т. п. в смесительных бегунах или двухвалковых шнековых смесителях с одновременным увлажнением до формовочной влажности 16-18%, формуют в вакуумных шнековых прессах; брус – сырец разрезают на отдельные кирпичи резательными автоматами, сушат и производят обжиг в туннельной печи при температуре 0С.

Доминирующая технология в производстве керамического кирпича в США, Канаде, Австралии и в некоторых других странах – «жесткая» экструзия. Она отличается тем, что для формования бруса используют мощный пресс, который создает давление около 100 бар в конусе мундштука при высокой степени вакуумирования и низкой влажности. При формовании с применение «жесткой» экструзии получается очень прочный и плотный кирпич-сырец, который можно укладывать вручную или автоматом-садчиком на под печных вагонеток в штабели высотой до 1,8 м для сушки и обжига, при этом штабели кирпича-сырца после садки проходят сушку в туннельной сушилке и обжиг в туннельной печи без перекладки, что значительно упрощает технологическую схему, снижает количество машин и общие ресурсные затраты.

Традиционные, зачастую устаревшие, технологии, используемые в производстве кирпича до сих пор, обеспечивают выпуск продукции низкого качества. Высококачественную продукцию выпускают кирпичные заводы при использовании современных технологий, обеспечивающих постоянную информацию об изменяющихся свойствах сырья и корректирующих режимы сушки и обжига изделий. В мировой практике производства кирпича на заводах-автоматах, оснащенных современными системами контроля и управления технологическими процессами, такая корректировка режимов осуществляется с помощью специальных компьютерных программ.

1. Методика изучения темы

Настоящие методические рекомендации имеют цель помочь слушателям ГАСИС в изучении темы “Реконструкция предприятий строительной керамики”, а также могут быть использованы в их практической работе.

До начала изучения темы рекомендуется вспомнить курс: «Технология производства строительных материалов» и «Технология строительной керамики», излагаемые в высших учебных заведениях, используя для этого соответствующие учебники [1,2], а также действующие нормативные документы (СНиП, ГОСТ) [11,12,13,14].

Затем следует перейти к изучению характеристик глинистых материалов, используемых для изготовления строительной керамики. Для этого необходимо ознакомиться с нормативными документами на строительные материалы, со справочными руководствами (например, [3]), где описываются свойства исходного сырья и керамических изделий, используемых в строительстве.

При изучении технических характеристик керамических изделий следует обратить внимание на их облегченные варианты, описанные, например, в работах [9,10].

Изучая глинистое сырье, используемое для изготовления изделий, следует обратить внимание на способы улучшения их свойств за счет введения корректирующих добавок, в частности, пластифицирующих и комплексных добавок.

Особое внимание следует уделить эффективным методам предварительной и прямой подготовки сырьевой массы с учетом минералогических и химических характеристик сырья.

Эта часть темы завершается изучением различных технологических вариантов переработки и подготовки сырья с учетом применяемых режимов сушки и обжига [2,4,10].

В процессе изучения процессов формовки и резки сырца особое внимание следует обратить на влажность глины. Изменения в два-три процента влажности в пластичной глине могут остаться незамеченными, и, наоборот, в тощей глине эти изменения могут привести к существенному изменению консистенции и условий прохождения глины через мундштук. [9].

Изучая процессы сушки изделий в туннельных сушилках, следует иметь в виду, что туннельные противоточные сушилки непрерывного действия обеспечивают достаточно благоприятные условия сушки изделий, в то же время, им присущи такие недостатки, как неравномерность сушки изделий по вертикали, необходимость использования металлоемкого вагонеточного парка и круглосуточной загрузки и разгрузки вагонеток [6,7,9,10].

Обжиг представляет собой наиболее важную и деликатную фазу производственного процесса. Он придает изделию желаемые свойства и выявляет, правильно были осуществлены технологические процессы в предыдущие фазы – при подготовке глины, формовке и сушке. Среди методик, повсеместно используемых при изучении реакций обжига, наиболее важное практическое значение имеет термикодилатометрический анализ, который показывает изменение объема изделия во время обжига.

Следует обратить внимание на характер дилатометрических кривых, характерных для данного состава глины в процессе его обжига [9,10].

Изучение темы завершается знакомством с последними достижениями в области роботизации процессов производства, в частности, транспортных процессов. Информация о применении роботов может быть получена, например, в работе [10].

2. Исходное сырье

2.1. Характеристика глин различных месторождений

На территории России для производства керамического кирпича применяют множество глин различных месторождений, отличающихся своими химико-технологическими свойствами. Наиболее качественное глинистое сырье – пластичное с малой чувствительностью к сушке – расположено в основном в Северо-Западных регионах России. Отдельные месторождения глин с хорошими сушильными свойствами имеются и на остальной территории страны. Глинистое сырье части Западной Сибири представлено лессами и тощими суглинками. Полученные на их основе керамические изделия характеризуются низкой трещиностойкостью и прочностью, поэтому для повышения качества готовых изделий требуется введение в сырьевую смесь пластифицирующих добавок. Глинистое сырье основной массы месторождений средней полосы России характеризуется средней и высокой чувствительностью к сушке, склонно к свилеобразованию при формовании изделий и требует введения отощающих добавок. Глинистое сырье Карелии, Архангельской и Мурманской областей имеет повышенную карьерную влажность, изделия из него недостаточно морозостойки.

Перечисленные виды глинистого сырья относятся к легкоплавким глинам. Они обычно включают несколько минералов преимущественно монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп, иногда с незначительной примесью минералов каолинитовой группы.

Каолин образуется в кислой среде, когда на небольшой процент основы – окиси кальция, калия, натрия и железа – приходится высокий процент алюминия. Некоторые породы, например, метаморфические или бедные основой кислые граниты, имеют тенденцию образовывать каолин.

Каолин образуется также в результате действия гидротермических потоков глубинного происхождения на кислые породы и даже на породы основы, если промывающее действие очень интенсивное, тогда щелочные и землистощелочные минералы уносятся и создаются в результате условия для образования каолина. Процесс каолинизации означает потерю кремния и исчезновение щелочей. Кальций блокирует этот процесс. Каолиновые глины образуются в зонах дождливого климата: дождевая вода вымывает щелочную основу полевого шпата, создавая тем самым условия для образования каолина.

Зерно каолиновой глины значительно крупнее, чем зерно прочих глин. Как следствие более крупной гранулометрии, каолиновые глины имеют несколько более низкую пластичность, но высыхают быстро и без проблем по причине высокой пористости.

Высокая пористость, в свою очередь, служит причиной низкой механической прочности на изгиб в сухом виде. Показатели механической прочности сухого материала из каолинового сырья колеблются в интервале от 10 до 30 кг/см2, в то время как для слюдяных глин они равны 30-70 кг/см2, а для монтмориллонитовых глин достигают 80-150 кг/см2.

Вследствие низкого содержания К2О и Na2O каолиновые глины обжигают при высоких температурах. Для этих глин нормальным считаются температуры обжига, равные оС. После обжига материал обычно имеет желтовато-белый цвет из-за низкого содержания окиси железа; однако, если содержание окиси железа более высокое, то материал может иметь красный цвет.

Монтмориллонитовые или эсмектические глины образуются на основе кальциевого или магниевого полевого шпата, чередующегося с вулканической золой и остывшей магмой, богатой кальцием и магнием. Монтмориллонит включает осадочные породы в качестве основы, характеризуется наличием магния, щелочным значением рН. Содержание К2О не слишком велико, иначе наблюдается образование слюды, а наличие магния является необходимым условием образования монтмориллонита.

Монтмориллонит имеет свойство заменять алюминий на магний, в результате кристалл теряет электрическую нейтральность, так как Al +++ и Mg++ имеют разный заряд. Чтобы восстановить потерянную электрическую нейтральность кристалл притягивает ионы натрия, которые затем легко могут замениться на другие. Эти ионы помещаются в углубления кристаллического восьмигранника, которые образует кислород на поверхности кристалла. Взаимозаменяемые ионы имеют свойство притягивать большое количество молекул воды, увеличивая расстояние между двумя пластинами кристалла и создавая важные расширения.

Этим фактом объясняется тенденция монтмориллонитовых глин к вторичному увлажнению и трудность удаления последней влаги при сушке. Этим же объясняется и тончайшая гранулометрия такой глины.

Если предстоит работа с монтмориллонитовой глиной, можно заранее предсказать повышенную влажность при формовании, большую усадку при сушке, тончайшую капиллярную сеть в сырце, продолжительный и проблемный процесс сушки и высокую механическую прочность высушенного изделия.

При обжиге такой глины стеклование происходит при низких температурах (С), материал приобретает ярко-красный цвет, обладает низкой пористостью и высокой механической прочностью.

Слюдяные или иллистические глины отличаются тем, что замена ионов происходит в четырехгранном слое кристалла, а не в восьмигранном. Кроме того, кремний заменяется алюминием в некоторых местах в произвольном порядке. В результате наблюдается электрический дисбаланс, как и в монтмориллонитовых глинах. Катионы, притянутые кристаллом, не всегда восстанавливают электрическую нейтральность. Иллит – глинистый минерал, типичный для морской среды. Монтмориллониты и каолины трансформируются в иллит, если происходит присоединение калия (К+). Необходимого количества калия, существующего в морской воде, достаточно, чтобы произошла эта трансформация.

Кислая среда с обилием ионов калия способствует образованию иллита. Присутствие калия и магния приводит к формированию смеси иллита и монтмориллонита, а естественное вымывание этих ионов ведет к образованию каолина. Иллитовые глины часто встречаются вперемежку с монтмориллонитовыми глинами в месторождениях тощих или известковых глин.

Технологические показатели иллитовой глины можно охарактеризовать как среднее между показателями монтмориллонитовой и каолиновой глин, то есть как точку равновесия по большинству характеристик. Иллитовая глина не вызывает проблем при сушке, механическая прочность сухого продукта на изгиб колеблется между 40 и 60 кг/см2, что дает возможность манипуляции с высушенным материалом без возникновения проблем с появлением трещин. При обжиге быстро происходит стеклование материала, начиная от 800оС в связи с высоким содержанием К2О.

Глинистые частицы имеют форму маленьких плоских кристаллов размером от 5 до 0,1 мк. Эти кристаллы несут отрицательный электронный заряд. Вода же двухполярна: на одном полюсе находятся атомы водорода (+), на другом – кислорода (=). Заряженные частицы глины притягивают молекулы воды, которые полностью обволакивают их:

В идеальной глине, в которой существует полное рассыпание и отделение одной глинистой частицы от другой, при добавлении и перемешивании массы воды должны окружить эти глинистые частицы, между ними не должно быть непосредственного контакта. Концентрация и плотность воды вокруг глинистых частиц выше нормы, так как ввиду эффекта притягивания глинистыми частицами молекулы воды находятся в сжатом состоянии.

2.2. Гранулометрический состав глины

Гранулометрический состав сырья имеет большое значение для производственного процесса и качества выпускаемой продукции, поскольку от него зависит площадь контактирующих поверхностей. Чем тоньше глина и больше развиты эти поверхности, тем более высок процент влаги при формовании, больше усадка при сушке и тем меньше диаметр существующих в сырце капилляров, что затрудняет процесс сушки.

При обжиге с увеличением площади поверхности стеклование происходит быстрее и при более низкой температуре. Получается обожженный продукт с меньшей пористостью и большей механической прочностью.

После завершения процесса глиноподготовки частиц размером более 2 мм в глинистой массе быть не должно, так как они отрицательно влияют на показатели механической прочности обожженного продукта и могут приводить к появлению микротрещин на поверхности изделия, особенно когда велика усадка и крупные частицы заменены зернами кварца.

Частицы размером от 0,05 мм до 2 мм представляют песчаную фракцию образца, эта часть для стандартного состава глинистой массы обычно составляет от 20 до 30% от общего объема (в исследуемом образце – 20,65%). Наличие этой фракции облегчает сушку, снижает усадку и возможность образования пластин в только что сформованном изделии.

Частицы от 5 до 50 мк составляют илистую часть. Содержание этих частиц в составе глинистой массы колеблется в пределах 30-50%. Они представляют собой наполнитель глинистой массы.

Частицы размером от 0,5 до 5 мк составляют жирную глинистую фракцию, обычно это каолин.

Фракция меньше 0,5 мк свойственна монтмориллониту, она значительно повышает пластичность глины, снижает пористость сухого материала, увеличивает механическую прочность и ускоряет процесс стеклования.

2.3. Химический состав глины

Химический состав глинистого сырья, используемого для производства керамического кирпича, колеблется в следующих пределах: SiO2 – от 55 до 80%, Al2O3 +TiO2 - от 5 до 20%, Fe2O3 и FeO от 3 до 15%, CaO до 25%, MgO до 3%, SO3 до 3%, Na2O и Ka2O от1 до 5%, п. п.п. до 15%. Остальные оксиды оказывают непосредственное влияние на технологические свойства глин. Например, кремнезем находится в глинах в связанном и свободном состояниях. Связанный кремнезем входит в состав глинообразующих минералов, свободный представлен в виде кварцевого песка и тонких пылевидных частиц. С увеличением кварцевого песка в глине снижается ее пластичность, уменьшается усадка изделий и их механическая прочность. Большое количество окиси алюминия свидетельствует о повышенной пластичности и огнеупорности глин.

Наряду с легкоплавкими глинами при производстве глиняного кирпича используются также кремнисто-опаловые и аргиллитовые породы – трепелы и диатомиты, которые являются осадочными породами. Значительные запасы диатомитов и трепелов имеются в Центральной части России, в Поволжье и на Урале.

Химический состав этих пород колеблется в следующих пределах: SiO2 – от 70 до 85%, Al2O3 - от 5 до 13%, Fe2O3 от 2 до 5%, CaO от 0,5 до 5%, MgO от 0,5 до 3%, п. п.п. от 4 до 8%. По зерновому составу трепелы и диатомиты приближаются к глинам. Они всегда содержат тончайшие глинистые частицы, мелкие обломки зерен кварца, слюды, полевого шпата, иногда глауконита. Наличие тонких глинистых частиц придает трепелам и диатомитам высокую пластичность, что позволяет изготовить из них пустотелый и полнотелый кирпич пластического и полусухого прессования марки 150 и выше.

С тем, чтобы оценить важность информации, получаемой по результатам анализа состава глинистого сырья, в качестве примера рассмотрим химический и минералогический состав двух образцов глины, используемой для производства облицовочного кирпича (Табл.1)*.

Таблица 1

__________________________________________________________________

Минералогический состав Образец М-1 Образец М-2

__________________________________________________________________

SiO2 (кремний) 61,88 65,28

Al2O3 (глинозем) 17,43 15,60

Fe2O3 (оксид железа) 7,38 5,85

CaO (оксид кальция) 2,11 2,07

MgO (оксид магния) 0,46 0,27

K2O (оксид калия) 4,14 4,85

Na2O (оксид натрия) 0,48 0,36

Прочие 0,03 0,09

Потеря при обжиге 6,09 4,73

_________________________________________________________________

Всего: 100,0 100,0

*Данные приведены в работе [ 9]

Если бы анализируемая глина была чистым каолином, то по результатам химического анализа мы бы имели только три компонента (кремний, глинозем и вода).

Формула каолина: Al2O3 x 2SiO2 x 2H2O

Молекулярный вес: 101,957 + 2х60,08 + 2х18 = 258,1267

Процент в весе: 39,50% + 46,55% + 13,95% = 100%

На практике в глиняном образце помимо собственно глиняного компонента, который обычно составляет 30-50%, присутствуют другие непластичные компоненты, составляющие две трети веса образца.

2.4. Компоненты исходного сырья

2.4.1. Окись кремния (SiO2)

Окись кремния может присутствовать либо в чистом виде, обычно в виде кварца, либо как составляющая часть глинистого минерала.

Окись кремния характеризуется следующими показателями:

- большая твердость (7 ед. по шкале твердости Мооса);

- огнеупорность (плавится при 14600С);

- большое тепловое расширение при нагреве до 5730С; если в образце кварц представлен в виде крупных зерен, во время нагрева они расширяются сильнее, чем сама глина, и превращаются в подобие клиньев, которые раз-рывают поверхность образца, понижая тем самым его механическую проч-ность;

- большая усадка при охлаждении от 5730С до атмосферной температуры, что увеличивает опасность возникновения трещин при неравномерном охлаж-дении;

Кварц увеличивает огнеупорные свойства глины и уменьшает усадку при обжиге.

В глинах для производства кирпича обычно содержится 45-55% SiO2. Содержание более 60% свободного кварца излишне и может оказаться опасным.

Увеличение содержания SiO2 в образце М-2 по сравнению с образцом М-1 влияет на физико-механические свойства конечного продукта (табл. 2)*.

Таблица 2

______________________________________________________________________

Физические и механические характеристики Образец М-1 Образец М-2

______________________________________________________________________

Вода при смешивании, % 15,83 15,34

Усадка при сушке, % 3,37 3,23

Прочность на изгиб сухого материала, кг/см2 47,38 45,94

Вода при вторичном увлажнении после сушки, % 2,55 2,30

Прочность на изгиб увлажненного материала, % 10,27 17,59

Потеря прочности после вторичного водопоглощения,% 78,32 61,71

Температура при обжиге, 0С 1

Усадка при обжиге, % 5,78 4,42

Потеря веса при обжиге, % 6,09 4,75

Водопоглощение обожженного материала, % 1,97 6,62

Плотность обожженного материала, г/см3 2,36 2,22

Прочность на изгиб увлажненного материала, кг/см2 229,83 203,2

Усадка при различных температурах обжига, %

850 0С 0,74 0,36

900 1,25 1,00

950 3,16 2,11

1000 5,78 4,42

1050 7,13 5,70

Анализируя данные таблицы, можно сделать следующие выводы.

В образце М-2, где содержание SiO2 больше:

- снижается процент влажности при формовании и усадка при сушке;

- уменьшается механическая прочность высушенного продукта, что означает увеличение его пористости и ускорение процесса сушки;

- снижается усадка при обжиге как следствие расширения кварца и увеличения огнеупорных свойств смеси;

- снижается процент потери веса при обжиге, что означает в свободной от карбонатов глине меньшее количество кристаллической воды;

- увеличивается пористость обожженного материала и снижается его плотность;

- увеличивается прочность на сжатие;

Усадка, происходящая от 8000С как показатель процесса стеклования материала, менее выражена для образца М-2, т. е. возможность появления трещин в этой глине будет меньше и обожженный материал будет более прочным на сжатие.

В заключение следует добавить, что увеличение содержания SiO2 снижает влажностное расширение обожженного кирпича с течением времени.

2.4.2. Глинозем (Al2O3)

Глинозем всегда является составной частью глины. В глинах, используемых для производства кирпича, содержание глинозема обычно составляет 10% -20%, огнеупорные глины содержат 20% - 40% глинозема. Во время обжига глинозем приводит к образованию сложного муллита, который, кристаллизуясь, образует твердые поля в виде иглы, значительно повышая механическую прочность материала. Следовательно, увеличение Al2O3 в сырье приводит к увеличению механической прочности готового материала и температуры его плавления.

2.4.3. Оксид железа (Fe2O3)

Железо может находиться в двух состояниях окисления: FeO – менее кислое, и Fe2O3 – более кислое. Сумма обоих составляет не более 10%. Глины, содержащие FeO, имеют серо-голубой цвет. В глинах, богатых органикой (цвет серый, синеватый, черный), железо встречается в форме серного железа FeS (пирит). Если эти глины добываются и оставляются на открытом воздухе, происходит окисление как органической, так и серной части с образованием сульфатов, являющихся причиной выцветов. Это же явление происходит в случае добавки к глине богатого сульфатами кокса, когда сырье находится в глинозапаснике несколько недель.

При обжиге органических глин при недостатке кислорода или при высокой температуре и скорости обжига может образовываться окись железа, образуя «черное сердце» или ядро сжатия внутри кирпича:

С + 0,5 O3 = CO (газ)

Fe2O3 + CO = CO2 (газ) + 2FeO

Окись железа FeO реагирует с кремнием, образуя плавкий силикат железа, который заливает поры материала и не дает возможности для выхода газов. В этих условиях материал вздувается и возможно падение пакетов внутри печи.

Кроме того, образование ядра - “черного сердца”- приводит к снижению механической прочности внутри изделия, разница в эластичности, теплопроводности и прочности между зоной с хорошим поступлением кислорода и зоной с недостатком его создает дополнительные напряжения, увеличивая опасность появления трещин.

Fe2O3 (гематит) – более постоянная форма, растворимая только в особых условиях. В кирпиче, обожженном при температурах ниже 1050 0С, этот компонент придает изделию характерный красный цвет. При температурах выше 10500С Fe2O3 преобразуется в Fe3O4 (магнетит) с выделением кислорода, изделие приобретает коричневый оттенок. Если температура продолжает повышаться до 11500С и выше, стабильным остается оксид железа зеленого или серовато-черного цвета.

При обжиге огнеупорных глин с высоким содержанием глинозема Al2O3 изделие имеет кремовый или светло-желтый цвет. Это объясняется тем, что ионы железа абсорбируются муллитом, при этом характерный для гематита красный цвет бледнеет или полностью исчезает.

Монтмориллонитовые глины обжигаются при низких температурах ( 0С), поэтому цвет изделия определяет гематит Fe2O3, так как в данных температурных условиях не образуется муллит и не происходит адсорбции оксида железа. Если же эти глины богаты известью СаО, то изделие после обжига приобретает светлые тона (желтоватый или бело-желтый), которые определяются образованным силикатом кальция СаSiO3. Образование силиката кальция увеличивается с повышением температуры от 8500С до 10750С. Таким образом, для получения светлых тонов необходимо проводить обжиг при температурах, близких к пределу 10750С. В то же время обжиг желательно проводить при дефиците кислорода с тем, чтобы предупредить окисление железосодержащих компонентов и, как следствие, образование Fe2O3. Если необходимы светлые тона изделия, необходимо вести восстановительный обжиг.

2.4.4. Двуокись титана (TiO2)

Все глины содержат от 0,1 до 4% титана. Титан не может расцениваться как краситель, но при восстановительном обжиге может давать голубой оттенок.

2.4.5. Оксиды кальция и магния (СаО и МgO)

Эти соединения встречаются в глинах в виде карбонатов или бикарбонатов кальция и магния. Во время обжига, начиная с 6000С, начинает разлагаться MgCO3, в то время как СаСO3 разлагается, начиная с 9000С:

MgCO3 = MgО + СО2 (газ)

СаСO3 = СаО + СО2 (газ)

Оксиды MgО и СаО вступают в реакцию с кремнием, образуя силикат магния MgSiO3 и силикат кальция CaSiO3, кристаллы которых образуют внутреннюю кристаллическую решетку, увеличивая тем самым устойчивость к деформациям обжигаемого изделия и механическую прочность готового изделия.

Богатые известью глины почти не образуют стекловидной фазы при температурах ниже С, однако, начиная с этих температур, они быстро деформируются и плавятся. Поэтому для получения продукта бело-желтого цвета обжиг таких глин необходимо вести при температуре С, во всех остальных случаях при С.

Образуемый углекислый газ СО2 накапливается в порах изделия и расширяет их, способствуя нейтрализации обжиговой усадки и увеличению пористости обожженного продукта. Следовательно, известковые глины необходимо применять для получения легкого, пористого и точного в размерах изделия, например, настенного кафеля. Напротив, для получения изделия с малой пористостью, как например, напольная плитка высокой прочности, нужно использовать глины с возможно меньшим содержанием карбонатов кальция и магния.

При производстве кирпича используются глины, содержащие, как правило, около 15% оксидов кальция и магния. Если температура и время обжига достаточны, оксиды кальция и магния не должны присутствовать в изделии в свободном виде. Если же эти параметры не выполняются, то карбонаты кальция и магния не распадаются окончательно и присутствуют в обжигаемом продукте в виде больших зерен. Кроме того, при этих условиях только часть образованного СаО вступает в реакцию с глиной с образованием силиката кальция, остальной СаО находится в свободном виде. Свободный оксид кальция, содержащийся в готовом изделии при выходе из печи, насыщается влагой из атмосферы с образованием гидроокиси кальция. Насыщение влагой сопровождается увеличением объема, что приводит к сильным напряжениям, возникающем в изделии в зоне концентрации гидрооксида кальция. Когда эти напряжения превосходят прочность и эластичность обожженного материала, наблюдается выщелачивание этих кристаллов и появление “раковин”. Для предотвращения этого явления необходимо создать условия, чтобы образованный оксид кальция полностью прореагировал с кремнием, а для этого необходимо:

- тщательно измельчать глину для того, чтобы увеличить реагирующую поверхность;

- повысить температуру и увеличить время обжига; однако, у этого способа есть свои отрицательные стороны - уменьшается объем производства и увеличивается расход топлива и сырья;

- смешать глину с другой глиной, более песчаной, так как увеличением объема свободного кремния разбиваются известковые соединения.

Если по причине недостаточного обжига или низкого содержания в изделии свободного кремния образуемый во время распада карбоната кальция оксид не вступает в химическую реакцию с глиной, то при выходе из печи обожженный кирпич будет содержать свободный СаО. При замачивании кирпича на стройке или при его хранении под открытым небом этот оксид растворяется в воде и выносится на поверхность кирпича в виде гидрооксида кальция. На поверхности он вступает в реакцию с углекислотой атмосферы, и кирпич покрывается налетом белого цвета. Если на такой кирпич капнуть кислотой, то происходит бурное выделение пузырьков газа. В глинах, используемых для производства кирпича, содержание Са может быть от 1% до 20% и более. При содержании менее 8% считается, что глина бедна, более 8% - богата известью.

2.4.6. Оксиды натрия и калия

Содержание оксида натрия чаще всего не превышает 0,5%, а содержание окиси калия обычно колеблется в пределах от 1,5% до 4%, а в слюдяных глинах иногда достигает 6-7%.

Содержание этих щелочных окислов определяет необходимую температуру обжига, которая, в свою очередь, влияет на прочность и абсорбцию. Для каолиновых глин с содержанием K2O + Na2O менее 1% температура обжига кирпича должна быть выше 11000С. Слюдяные же глины с содержанием K2O + Na2O более 5% обжигают в интервале температур от 8200С до 8500С.

Оксиды кальция и магния также легко плавятся при температуре выше 1050С, но их поведение отличается от поведения щелочных окислов, которые начинают превращаться в стекло при низких температурах приблизительно около 70С. Это стекло очень вязкое, стеклование идет последовательно и поэтапно вплоть до высоких температур. Оксиды кальция и магния до 1050С ведут себя как огнеупоры, но затем плавятся и образуют очень текучие расплавы.

Высокое содержание окислов калия и натрия способствует увеличению влажностного расширения обожженных изделий, поскольку стекловидная масса хорошо растворяется в воде.

2.4.7. Растворимые соли

Состав растворимых солей в глине может быть разным в зависимости от типа глины. Так, каолиновые глины, характерные для дождливых районов содержат небольшой процент солей, так как эти глины испытывают на себе постоянный процесс выщелачивания или промывания дождевой водой.

Напротив, глины, о6разованные в засушливых зонах (монтмориллонитовые, слюдяные) более богаты солями, их содержание коле6лется, от 1 до 4%.

Чем выше процентное содержание солей в глине, тем больше вероятность появления выцвета на обожженном кирпиче. Существуют, однако, другие факторы, играющие столь же важную роль и порой даже более важную в появления выцветов, самый важный из них - пористость обожженного изделия.

В большинстве случаев растворимые соли встречаются в форме сульфатов натрия, калия и кальция. Наличие в глине сульфата кальция приводит к появлению выцвета в виде 6елого налета на тех поверхностях кирпича, с которых испарение влаги происходит 6ыстрее.

Известь, растворенная в воде во время перемешивания в миксере, выступает на поверхности изделия во время сушки, но видимой становится только после обжига. Чем выше температура обжига, тем ярче белый налет. При температуре 1100 С он исчезает.

Белый налет может о6разовываться и на богатых пиритами глинах синего и черного цвета при складировании их под открытым небом. Пирит окисляется и трансформируется в сульфат. Этот феномен имеет место также в случае, когда в глину до6авляется богатый пиритом уголь (нефтяной кокс) и смесь оставляется на пару недель в глинозапаснике.

Для борьбы с известковым выцветом чаще всего применяется карбонат бария (ВаСО3). При соединении с растворенной в воде смесителя известью ВаСО3 вступает в следующую реакцию:

CaSO4 растворим. + ВаСО3 нерастворим. = BaSO4 нерастворим. + СаСО3 нерастворим.

Как видно, в результате этой реакции образуются две нерастворимых и 6езопасных соли.

К глинам, богатым известью, до6авка ВаСО3 не 6удет столь эффективной, так как о6разуеный сульфат 6ария трансформируется в сульфат кальция (известь) по причине из6ытка кальция.

В этом случае более эффективно применение растворимой соли Ва(НСО3)2 или 6икарбоната 6ария.

Необходимые для добавки количества карбоната и бикарбоната 6ария рассчитываются в зависимости от интенсивности выцвета на поверхности обожженного материала. Обычно добавляется от 1 до 5 кг реактива на 1 т сухой глины. Добавка более 5 кг на тонну о6ходится слишком дорого.

О месте и времени введения до6авки - карбоната 6ария – существуют разные мнения. Некоторые производители карбоната 6ария советуют добавлять его в начале процесса подготовки сырья, подавая на транспортер между линейным питателем и шаровой мельницей.

Но, однако, если глина после первичной подготовки отправляется в глинозапасник, где лежит 2-3 недели, то может нейтрализоваться весь до6авленный 6арий, 6удучи поглощенным новыми фракциями извести, в итоге вся ра6ота получается напрасной. На некоторых заводах до6авляют карбонат 6ария в смеситель экструдера и поучают удовлетворительные результаты.

Несмотря на то, что реакция между карбонатом 6ария и сульфатом кальция проходит медленно, испытания показали, что через 24 часа после введения до6авки реагирует до 90% вещества.

Экономичным способом из6ежать выцвета является покрытие кирпича на выходе из мундштука тонким слоем 2% раствора животного клея в воде. Замедление высыхания о6лицовочной стороны достигается заполнением перфорационных отверстий гипсом, но этот метод неудо6ен тем, что загрязняет оборудование.

Возможны случаи, когда в глине полностью отсутствует сульфат натрия, но на кирпиче после о6жига все же проступают известковые пятна. Причина состоит в оши6ке производства, т. е. в том, что печь на входе ра6отает в температурном режиме атмосферы ниже точки росы.

Топливные материалы, используемые в производстве кирпича (мазут, нефтяной кокс) содержат в той или иной степени серу, которая во время о6жига приводит к о6разованию кислых паров S02, S03, Н2S04). Эти пары смешиваются с дымом и увлекаются им.

Если температура газов в зоне входа печи находится ниже точки росы, может возникнуть капель из серной кислоты, которая падает на поверхность 6жигаемого материала. При соединении с известью, содержащейся в глине, кислота дает выцвет сульфата кальция в виде мелкого налета. Этот выцвет появляется только на поверхностях материала, о6ращeнных непосредственно к газам печи. Те же поверхности, которые были прикрыты другими кирпичами, такого выцвета не имеют.

Существует еще один тип выцветов, довольно часто встречающийся в кирпичном производстве. Он вызван наличием сульфата натрия и сульфата калия. Такой выцвет появляется на кирпиче после того, как он намочен и складирован на открытом складе. Выглядит он как порошкоо6разный осадок более или менее густой, часто в древовидной форме или в виде прозрачной пленки. Осадок на вкус соленый, растворим в воде. Сульфат натрия выступает в древовидной форме, сульфат калия - в виде прозрачной пленки. О6а компонента легко растворяются в воде, поэтому о6ычно исчезают со стен через несколько месяцев после окончания строительства, смытые дождями. До6авление карбоната бария не позволяет значительно снизить количество щелочных сульфатов в глине или полностью из6авиться от них.

Эти выцветы чаще возникают на материале, производимом зимой, ввиду того, что в это время он хуже просыхает и укладывается на вагонетки более влажным. Газы печи, контактируя с холодным и влажным кирпичом, охлаждаются, и получается конденсат из серной кислоты, который, в cвoю очередь, вcтyпaет в реакцию с присутствующими в глине натрием и калием. Это приводит к о6разованию вышеназванного выцвета. Что6ы из6ежать этого типа выцвета, необходимо, что6ы материал поступал в печь сухим и горячим. Достичь этого можно, построив предпечь.

Такие выцветы часто появляются при работе с глинами, богатыми органическими су6станциями (глины синего и черного цвета), как например, пустая угольная порода. В этих глинах железо обычно присутствует в виде сульфата (пирит). Если во время обжига пирит полностью не выгорит, то впоследствии, когда готовый кирпич складируется, произойдет процесс окисления с выделением S03. Последний вступает в реакцию с Na2О и К2О, присутствующими в глине, что и приводит к появлению выцвета.

Если глина содержит органическую су6станцию и пириты, то нужно установить зону ста6илизации температур от 600 до 800 С для того, что6ы полностью завершилось окисление органической части и пиритов. При температурах вышe 800 С пористость изделия резко уменьшается, делая тем самым затрудненным доступ нео6ходимого для окисления кислорода внутрь изделия.

И даже если достигается полное окисление присутствующих в глине пиритов, могут выступать выцветы щелочных сульфатов, хотя в меньшей степени, чем при неполном окислении. О6разуемый при сгорании пирита S03 может реагировать со щелочами, присутствующими в глине. В результате получаются щелочные сульфаты. Глина, которая содержит 0,5% растворимых сульфатов, может перейти к 5% при 700С, а затем снизить содержание до 2% при 1100 С.

Щелочные сульфаты, которые выступают на кирпиче в кладке, могут также появиться из-за цемента, содержащегося в растворе, так как многие виды цемента содержат эти сульфаты.

Одним из эффективных средств против появления выцвета щелочных сульфатов любого происхождения (из кирпича или из раствора) является метод снижения пористости изделий путем погружения его в 0,8-0,9% водный раствор метилсиликоната калия. Способ применения прост: поддон с материалом погружается в емкость, содержащую этот раствор.

Чаще всего этот метод используется для плитки и черепицы. В случае с облицовочным кирпичом необходимо снизить концентрацию метилсиликоната калия до 0,3%, чтобы избежать проблемы отставания раствора. В этом случае в первый момент может появиться небольшой выцвет, который исчезнет после первого смыва. Не рекомендуется применять силикон только для трех внешних сторон, оставив остальные без него, потому что может произойти накапливание солей и их кристаллизация под слоем силикона, что приведет к порче изделия.

3. Корректирующие добавки

Глинистое сырье, используемое для изготовления керамического кирпича, требует соответствующей корректировки его природных свойств, как в отношении улучшения технологических показателей, так и повышении прочности, морозостойкости и внешнего вида готовой продукции. Для этого вводят корректирующие добавки и рационально подбирают компоненты сырьевой смеси.

В качестве корректирующих добавок применяют:

- отощители, уменьшающие усадочные деформации в изделиях и улучшающие сушильные свойства керамических смесей,

- пластификаторы, улучшающие формовочные свойства сырья,

- плавни, снижающие температуру обжига керамических изделий, повышающие их прочность и морозостойкость,

- топливосодержащие добавки, уменьшающие расход технологического топлива при производстве керамического кирпича и повышающие их качество,

- добавки, изменяющие цвет кирпича и предотвращающие выцветы на его поверхности,

- добавки для разувлажнения глинистого сырья повышенной карьерной влажности.

3.1. Отощающие добавки

Традиционные отощающие добавки: кварцевый песок, древесные опилки, шамот, дегидратированная глина; наряду с традиционными добавками на предприятиях широко используют местные отходы различных отраслей промышленности: отвальные и гранулированные шлаки, отходы каменных карьеров, отходы картонно-рубероидного производства, горелые породы, хвосты рудообогатительных фабрик.

Применяют кварцевый песок, который не должен содержать карбонатных примесей, каменистых включений и большого количества глинистых и пылевидных фракций, снижающих отощающий эффект. Лучший песок для отощения глин – горный кварцевый с размером зерен от 0,25 мм до 1 мм. При использовании очень мелкого песка сушильные свойства изделий ухудшаются.

Как правило, на кирпичных заводах применяют древесные опилки продольной разрезки, поскольку они играют роль не только отощителя, но и армирующего материала, так как линейная величина древесного зерна примерно на три порядка выше, чем размер глинистого минерала. В результате возрастают растяжимость и предел прочности при разрыве сформованного сырца, что улучшает его сушильные свойства. Количество опилок, вводимых в сырьевую смесь, достигает на некоторых заводах 28% от объема смеси. Часто опилки используют в составе комплексных добавок или заменяют местными добавками, например, отходами минераловатного производства.

Шамот, получаемый из обожженных отходов керамических изделий, обычно вводят в сырьевую смесь в количестве, не превышающем 10%. При большем количестве снижается пластичность и ухудшается формуемость глин. Максимальный положительный эффект достигается при применении шамота с предельной крупностью зерен до 3 мм. Шамот часто вводят с другими отощающими добавками.

Дегидратированная глина получается в результате термической обработки глинистого сырья до степени гидратации 70-90% во вращающихся печах, печах кипящего слоя и на агломерационных машинах. Применение дегидратированной глины на Чебоксарском кирпичном заводе в количестве 15% позволило повысить морозостойкость и механическую прочность кирпича.

Оптимальное количество дегидратированной глины в сырьевой смеси зависит от свойств исходного сырья, степени его дегидратации и зернового состава и устанавливается обычно при испытании в заводских условиях. При использовании в сырьевой смеси дегидратированной глины в нее вводят также уголь, а обжиг керамических изделий обычно ведется при несколько более высокой температуре, чем обычно.

Достоинства дегидратированной глины в том, что она одновременно является как отощающей, так и разувложняющей добавкой для глин высокой карьерной влажности. На некоторых заводах в качестве отощающей и разувложняющей добавки используют отходы керамзитового производства, представляющей собой разновидность дегидратированной глины.

3.2. Пластифицирующие добавки

Пластифицирующие добавки используют для улучшения формовочных свойств и повышения прочности изготовляемых изделий, обычно вводя в сырьевую смесь такие добавки как средне - и высокопластичные глины, особенно бентонитовые, отдельные тонкодисперсные отходы промышленности и органические вещества. Для лучшей гомогенизации глинистой основной малопластичной породы и пластичных глин их вводят в виде шликера влажностью 40-50%. Применение добавки в виде порошка увеличивает расход пластичных глин и усложняет процесс смешения добавки с основным сырьем.

Органические пластифицирующие добавки оказывают положительное влияние на формовочные свойства глин. В качестве пластифицирующих добавок применяют: сульфитно-спиртовую барду, сульфитно-дрожжевую бражку, абиетиновую смолу, технический лигнин, отработанное масло, мазутно-водную эмульсию, хлоридные отходы титаномагниевых комбинатов и др. Обычно добавки вводят в количестве 0,1-1% от массы сухих компонентов смеси способом пульверизации в виде водного раствора или суспензии вместе с водой затворения.

3.3. Топливосодержащие добавки

Топливосодержащие добавки применяют для интенсификации процесса обжига, улучшения спекания керамики и сокращения расхода технологического топлива. Эффективными топливосодержащими добавками являются золы и отходы угледобычи и углеобогащения, содержащие 10% и более горючих веществ.

При производстве керамического кирпича используют легкоплавкие золы с температурой размягчения до 1200 0С. Золы бурых углей с содержанием несгоревшего угля до 3% и высококальцевые золы сланцев, торфов и т. п. использовать нецелесообразно, поскольку они не оказывают положительного влияния на свойства пластической массы и готовых изделий.

В качестве топливосодержащей добавки целесообразно применять золы с содержанием несгоревшего топлива более 10%. При повышении содержания зол в сырьевой смеси до 30% и более обычно употребляют золы со сравнительно невысоким содержанием несгоревшего топлива с учетом общего содержания его в смеси в количестве не более 80-90% от расхода топлива, необходимого для обжига. Золы и золошлаковые смеси ТЭС, используемые в кирпичном производстве, должны отвечать следующим требованиям: количество серы в пересчете на SO3 не должно превышать 2%, содержание карбонатных включений в виде плотных каменистых зерен размером более 1 мм не допускается, количество шлаковых включений размером более 3 мм не должно быть более 5% от общего объема золошлаковой смеси.

В России при производстве керамических изделий используют золы ТЭС в основном в качестве отощающей и золосодержащей добавки. Количество золы, вводимой в шихту, зависит от вида глинистого исходного сырья и колеблется от 10 до 50%.

С целью экономии топлива на многих заводах в комплексе с другими добавками вводят различные виды твердого топлива, в частности, антрацит, коксовую мелочь и др., в количестве до 3%, что составляет около 60-80% общей потребности топлива на обжиг изделий.

3.4. Другие виды добавок

Добавки, корректирующие цвет обожженных изделий, используют для равномерного окрашивания лицевой поверхности керамического кирпича, для устранения на поверхности высолов, для офактуривания лицевой поверхности кирпича. В качестве окрашивающих добавок применяют марганцевые соединения, железосодержащие и хромовые руды, карбонатные породы. Эффективность окрашивающего действия добавок зависит от степени их измельчения, количества, минералогического состава и среды обжига. Для устранения на поверхности изделий высолов растворимых солей применяют соединения бария, переводя соли в нерастворимое состояние. Для офактуривания лицевых поверхностей кирпича, изготовляемого из легкоплавкой красножгущейся глины, применяют огнеупорные светложгущиеся глины, легкоплавкое стекло, кварцевый песок, бой фарфоровых и огнеупорных изделий.

Флюсующиеся добавки вводят в сырьевую смесь для повышения прочности и морозостойкости кирпича. В качестве флюсующихся добавок применяют тонкомолотые отходы стекольного производства, отходы дробления перлитовых пород, различные шлаки, отходы обогащения апатитовой и баратовой руд. Эти материалы имеют низкую температуру плавления, способствуют образованию большого количества расплава, интенсифицируют процесс спекания.

Разувлажняющие добавки используют для обеспечения требуемой консистенции керамического теста, для чего на кирпичных заводах в сырьевую смесь вводят молотый высушенный сырец, шамот, дегидратированную глину, отходы керамзитового производства, сухую золу-унос и цементную пыль.

3.5. Подготовка добавок

В зависимости от вида добавок применяют различную технологию их подготовки. Так, при использовании песка, древесных опилок, отходов картонно-рубероидного производства используют только просеивание добавок. Золошлаковые смеси, не имеющих включений шлака размером более 3 мм, флотационные хвосты и пиритные огарки обычно применяют без предварительной подготовки.

Технология подготовки дегидратированной глины, отходов обожженных изделий для приготовления шамота, отходов углеобогащения, шлаков и других добавок размером до 3-5 мм предусматривает измельчение их до заданной величины и последующее просеивание. Предварительное дробление добавок осуществляют в щековых дробилках, а помол – в молотковых дробилках или шаровых мельницах. На некоторых заводах применяют комбинированные дробилки типа СМ-365А, совмещающие щековую и молотковую дробилки.

Измельчение отходов углеобогащения до крупности зерен 0,5 мм и одновременную сушку выполняют в шахтных мельницах. Для просеивания и классификации дробленых добавок применяют инерционные и вибрационные грохоты.

Для подготовки пластифицирующих добавок в виде шликера применяют винтовые или пропеллерные мешалки, в виде порошка – валковые или молотковые дробилки, а также бегунки сухого помола и виброгрохоты.

Дозировку добавок производят ящичными, ленточными, тарельчатыми или пластинчатыми питателями, транспортировку – ленточными и шнековыми транспортерами или пневмотранспортером.

4. Подготовка сырьевой смеси

4.1. Предварительная подготовка.

4.1.1. Вылеживание глины

Подготовку глины до ее поступления на завод выполняют в ложах гомогенизации и старения. Для образования ложа материал складируют горизонтальными слоями. Толщина слоев обычно не превышает 0,7 м. После укладки слоя его увлажняют (не затопляя). Высота лож достигает 8 м, а ширина колеблется от 5 до 25 м. Если участок, на котором устраивается ложе, содержит вредные включения, например, такие как карбонат кальция, то нужно снять верхний слой на глубину 0,5 м и заполнить углубление утрамбованной глиной. Для того чтобы было легче обеспечить сток дождевых вод, участок для устройства ложа должен иметь незначительный откос. Забирать глину из такого ложа необходимо таким добывающим средством, которое бы захватывало материал из нескольких смежных слоев ложа.

Укладывая глинистое сырье в такие ложа для гомогенизации и старения, достигают следующих результатов:

- снижение степени разнородности сырья, поставка на завод материала с постоянными характеристиками, в частности, такими как пластичность и влажность;

- стимулирование процесса старения и созревания глины, который осуществляется при вылеживании глины на заводе; использование для этого воздействия естественных природных факторов: дождь, снег, солнце, ветер;

- возможность иметь большой запас сырья, особенно при большом объеме производства завода.

4.1.2. Гомогенизация

Как правило, неравномерность состава сырья наиболее частая причина проблем, которые возникают в процессе производства продукции и влияют на ее качество. Целесообразно осуществлять гомогенизацию в условиях карьера, поскольку очень сложно отладить систему качественной переработки сырья на предприятии, если сырье неоднородно. Глина, добываемая в большинстве месторождений, как правило, разнородно на разных участках карьера и в разных слоях.

Какой бы не была система эксплуатации карьера и его горизонтальный или вертикальный разрез, добытое сырье всегда будет разным и эту разницу необходимо сгладить посредством укладки глины в гомогенизационное ложе.

Перед тем, как использовать глину из нового ложа, следует провести сравнительный анализ параметров этого ложа с тем, глина из которого берется в настоящий момент. Такой анализ нужен для того, чтобы провести соответствующую корректировку процесса производства перед поступлением новой глины.

Уровень гомогенизации глинистого сырья существенно зависит от количества слоев – чем их больше, тем выше этот уровень. Таким образом, чем более разнообразно сырье в карьере, тем большее количество слоев следует укладывать в ложе, так как если показатели сырья в одном из слоев будет существенно отличаться от средних показателей, они будут сглажены остальными слоями.

Заводы, которые используют метод лож, имеют запас глины устойчивого состава, что позволяет избежать многих проблем в процессе производства и улучшить качества конечного продукта.

4.1.3. Старение глины

Метод состоит в складировании глины, замешанной с водой. Глина отлеживается в течение нескольких месяцев, а иногда нескольких лет. В результате возрастает пластичность глинистой пасты и возрастает трещиностойкость при сушке. В зимнее время года вода, содержащаяся в порах, замерзает и увеличивается в объеме, что приводит к разрушению комьев глины, делая их более пористыми. Вылеживание сырья зимой особенно необходимо при работе с пластичными и сланцевыми глинами, которые отличаются твердостью и компактностью.

Во время летнего вылеживания глина высыхает, испытывает усадку и деформирует, постепенно рассыпаясь. К этому следует добавить разницу дневных и ночных температур и дожди.

Разрушение и особенно увлажнение глинистых частиц – процесс медленный и длительный. Этот процесс можно представить следующим образом.

Как известно, глинистые частицы имеют форму маленьких плоских кристаллов размером от 0 до 0,1 микрона. Эти кристаллы несут отрицательный электронный заряд. Вода – двухполярна, атомы водорода заряжены положительно, кислорода – отрицательно. Заряженные частицы привлекают молекулы воды, которые полностью обволакивают их.

В идеальной глине, которая отличается полным отделением одной глинистой частицы от другой, при добавлении воды и перемешивании вода должна окружить эти глинистые частицы, но между ними нет контакта. Концентрация и плотность воды вокруг глинистых частиц выше, чем в нормальных условиях, так как в виду эффекта притягивания молекулы воды находятся в сжатом состоянии.

В месторождениях осадочных глин глинистые частицы сориентированы и упорядочены в одном направлении параллельно пластам этого месторождения.

Такое расположение частиц значительно затрудняет проникновение воды и увлажнение этих частиц. Увлажнение происходит только по краям кристалла, так как его плоские поверхности покрыты другими частицами, которые препятствуют их увлажнению. В течение вылеживания вода постепенно проникает между пластинами, разводит их и рыхлит материал.

В течение времени, пока глина вылеживается в ложе гомогенизации, вода, находящаяся в полустабильном положении, в то время как другие молекулы воды, находящиеся в воздухе и в контакте с поверхностью глины, фиксируются в стабильных положениях. Этот процесс стабилизации положения воды – довольно медленный и протекает на низких уровнях влажности.

Длительные процессы распределения влажности должны происходить в ложе гомогенизации и вылеживания, если применяется пластичная полувлажная технология производства керамических изделий и в глинозапаснике, если используется полусухая и сухая технология.

Во время пребывания глины в ложе гомогенизации происходит также процесс брожения с участием бактерий, в результате чего изменяются физико-химические свойства водоглиняной смеси. Эти бактерии способны вызвать изменение глинистых минералов, повлиять на электролитический баланс, образовать полисахариды, которые, действуя как склеивающее вещество, приводят к увеличению пластичности глины и большей стойкости материала к сушке. Секрет бактерий, состоящий из кислот и энзимов, способен растворить ионы железа и алюминия, содержащиеся в кристалле глины, изменяя электронный заряд кристалла и его контактирующую поверхность. В результате возрастает пластичность глины.

Во время вылеживания глины происходит окисление органической субстанции и пиритов, если последние присутствуют в глине. Окисление приводит к значительному повышению температуры внутри ложа и, следовательно, к увеличению скорости водного обмена. При окислении органической части выделяется СО2, из пиритов – О2 и О3, что ведет к образованию сульфата кальция, сульфата натрия, сульфата калия. Эти вещества появляются в виде выцвета на поверхности изделий.

4.2. Прямая подготовка глины

Из используемых способов подготовки глиняной массы – пластического, полусухого и шликерного – наиболее широко применяют пластический способ. Он предусматривает дробление глины карьерной влажности и корректирующих добавок, дозирование, смешение и предварительное увлажнение глины и добавок, тонкое измельчение шихты, приготовление глиняного теста в процессе его перемешивания и увлажнения до формовочной влажности.

4.2.1. Дробление

Прямая подготовка начинается с дробления глины. С учетом твердости и влажности сырья применяют различные дробящие машины: дробилки, мельницы ит. п. Дроблением достигается такое измельчение материала, которое позволяет его дальнейшее использование на дозаторах и передачу для помола. Обычно дробилка состоит из двух вращающих навстречу друг другу цилиндров. Цилиндры вращаются с разной скоростью. Они снабжены стальными дисками с зубцами, которые разрывают глину.

В соответствии с твердостью и влажностью сырья применяют различные виды дробилок и мельниц. Дробление должно дать такое измельчение материала, которое позволит его дальнейшее использование на дозаторах и передачу для собственно помола. Если сырье поступает рассыпающееся, мало связанное, в этом случае можно перейти к дозировке без предварительного дробления.

Дробилки фирмы IPIAC-NERY (Испания-Португалия) состоят из двух вращающихся цилиндров. Они снабжены стальными дисками с зубцами, которые разрыхляют глину. Между дисков имеются канавки, в которые входят при вращении зубцы соседнего цилиндра. Все дробилки имеют третью разбивающую ось, которая расположена выше основных цилиндров. Она разбивает большие куски и проталкивает их между нижними основными цилиндрами.

4.2.2. Дозирование

Дозированием достигаются следующие цели:

- обеспечивается постоянная подача материала для создания наилучших условий работы машин стадии подготовки сырья, избегая простоев и авралов и добиваясь наилучшего качества материалов;

- достигается возможность смешивания в любых пропорциях разных глин и добавок;

- достигается независимость работы машин перед дробилкой и после нее.

Для обеспечения постоянной и регулярной подачи сырья и для создания оптимальных условий работы машин цикла глиноподготовки используются дозирующие машины – линейные питатели. Основные элементы питателя: приводные механизмы, тянущие цепи с чешуйчатым полотном, скребки для очистки полотна, ось подачи и станина. Количество сырья, выходящего с питателя, можно регулировать, изменяя скорость движения чешуйчатого полотна и поднимая или опуская затвор выходного отверстия. Питатели снабжены вариатором скорости.

На отечественных заводах компоненты сырьевой смеси дозируют ящичными питателями СМ-1090 и СМ-1091 производительностью до 35 м3/час. Используют также более совершенные конструкции ящичных питателей СМК-213 и СМК-214.

Для дозирования больших объемов глины могут быть использованы альвеолярные дозаторы, соединенные с большими бункерами.

4.2.3. Помол

Помол сырья может производиться сухим, влажным или полувлажным способами. Наиболее распространен помол полувлажным способом, когда глина размалывается катковой мельницей или дезинтеграторами и вальцами.

Катковая мельница и вальцы – машины, которые чаще всего используются для помола глины влажным способом. Катковая мельница – наиболее универсальная машина, так как позволяет молоть и перемешивать любую глину, в том числе с большими комьями и камнями. Эта машина обладает наиболее высоким значением коэффициента полезного действия в подготовке глин влажным способом. В катковой мельнице, помимо помола, осуществляется первичная гомогенизация и перемешивание глины с добавлением воды. Для достижения большей производительности в мельницу следует добавлять воду в небольшом количестве во избежание возможности зависания глинистой массы в бункерах. В новых моделях мельниц с централизованным питанием и нижним приводом материал подается вращающейся непрерывной струей в центральную часть машины.

Дезинтегратор – машина, используемая вместо катковой мельницы для измельчения сухих и полувлажных глин в том случае, когда сырье не содержит камней. Дезинтеграторы способны принимать глину размером зерна от 150 до 250 мм и уменьшать размер до 6 мм и менее.

Вальцы определяют конечную степень помола влажной глины. Можно обоснованно утверждать, что качество обрабатываемого материала зависит от мощности и технического состояния вальцев. Цилиндры вальцев вращаются с разной скоростью для того, чтобы избежать излишнего расхода энергии. При такой дифференцированной скорости вращения достигается интенсивное измельчение глины, гораздо более тонкое, чем разводка цилиндров вальцев благодаря эффекту разрыва или смещения частиц прокатываемого материала. В зависимости от размера зазора между цилиндрами вальцы классифицируются как машины для крупного проката – шаг 3-4 мм, тонкого проката – шаг 1-2 мм, быстрые вальцы – шаг 0,8-1 мм. Зазор между цилиндрами регулируется при помощи дополнительного двигателя с точностью до 0.01 мм, постоянный автоматический контроль выполняется при помощи встроенного микропроцессора. Минимальный предел зазора между цилиндрами – 0,8 мм. При уменьшении зазора ниже этого предела происходит значительный нагрев цилиндров из-за высокого трения и их расширение, что приводит к еще большему уменьшению зазора и сильному прилипанию глины к цилиндрам.

Скребки быстрых вальцев изнашиваются гораздо быстрее, поэтому поверхность цилиндров требует значительно более частой шлифовки по сравнению с вальцами, имеющими больший зазор. На ряде отечественных заводов е сырья выполняют на камневыделительных вальцах винтового типа СМК-194 и вальцах типа СМ-1198, работающих по принципу ударного воздействия на камни быстровращающегося валка. При обработке на винтовых вальцах плотных пластичных глин с каменистыми включениями либо при попадании мерзлых кусков потери с отходами глины достигают одной трети.

На кирпичных заводах широко применяют вальцы тонкого помола, которые в технологической линии устанавливают, как правило, последовательно с зазором между валками 3-4 и 1-2 мм.

4.2.4. Смешивание

Смешивание компонентов сырьевой смеси осуществляют в бегунах и смесителях различных конструкций. Весьма широко на кирпичных заводах применяют лопастные смесители: двухвальные лопастные смесители СМК-125 и СМК-126 производительностью 18 м3/час и 35 м3/час соответственно, а также смесители с фильтрующей решеткой СМ-1238 производительностью 25м3/час.

4.2.5. Вылеживание в глинозапаснике

На кирпичных заводах для повышения качества продукции организуют вылеживание переработанной массы в специальных запасниках. На заводах распространены два типа механизированных запасников: ямного и бункерного типа с донной выгрузкой. Запасники ямного типа обеспечивают создание 5-10 – дневного запаса обработанного сырья, но имеют некоторые недостатки. Запасники с донной выгрузкой имеют ряд преимуществ: компактность, возможность эффективного использования паропрогрева пластичной массы, экономность.

Эффективным методом повышения технологических свойств глинистого сырья и повышения качества продукции является паропрогрев пластичной массы. При повышенной карьерной влажности глины для улучшения ее свойств и экономии топлива применяют электропрогрев.

На многих заводах для снижения карьерной влажности глины используют сушильные барабаны или вводят разувлажняющую добавку.

4.2.6. Полусухой способ переработки сырья

Полусухой способ переработки сырья и подготовки глиняных масс применяют на ряде заводов в производстве обыкновенного и эффективного кирпича с использованием сырья пониженной влажности. Способ включает следующие технологические операции: добычу глины, ее измельчение, сушку, помол, отделение грубых фракций, смешение глины и отощающих добавок, увлажнение.

Грубое измельчение производят в дезинтеграторных вальцах. Глину с влажностью 15-25% перед помолом сушат в сушильных барабанах при температуре до 1100 С. Высушенную глину измельчают в дезинтеграторах, бегунах, мельницах. Крупные фракции отделяют на виброситах или воздушных сепараторах. Перемешивание измельченной глины с непластичными материалами и увлажнение водой или паром производят в двухвальных смесителях. Предпочтительны шахтные пароувлажнители с вертикальным расположением труб и принудительным отбором массы снизу. Набухание глинистых частиц при увлажнении пропариванием происходит в 3 раза быстрее, чем при увлажнении водой. Прогрев массы перед прессованием повышает его пластические свойства и обеспечивает получение сырца более высокого качества.

4.2.7. Шликерный способ подготовки сырья

Технологическую схему производства со шликерным способом подготовки глинистой массы применяют при использовании глины повышенной влажности, которое легко размокает в воде и содержит каменистые включения, подлежащие удалению. Способ включает: добычу глины, грубое измельчение, роспуск глины в воде, пропуск глинистой суспензии через сито для отделения каменистых включений, обеспечение суспензии. Полученный шликер используют непосредственно для формования изделий способом литья, либо подвергают сушке в распылительных башенных сушилах, позволяющих перерабатывать шлам с содержанием до 75% сухого вещества.

5. Формование кирпича

Одним из важнейших условий для достижения хороших результатов формования изделия является качество подготовленного сырья. Материал для формования должен быть однородным по составу, с мелкой гранулометрией и соответствующей влажностью. Обсуждая вопрос влажности, следует иметь в виду, что в глинистой массе, помимо пластичных глинистых частиц, присутствуют сопутствующие непластичные включения, такие как кварц, полевой шпат, карбонат кальция, чье поведение при взаимодействии с водой отличается от поведения самой глины. Из практических наблюдений следует, что необходимая консистенция достигается только после того, как процент содержания влаги достигнет 18-20%.

В течение начального периода вода адсорбируется поверхностью глинистых частиц, формируя жесткий слой, который играет роль прочной пленки. По мере того, как увеличивается количество слоев воды, которое обвалакивает глинистую частицу, теряется жесткость, так что после того, как содержание влаги достигает 18%, начинают появляться свободные молекулы воды между частицами. Капиллярное притяжение между свободными молекулами воды и молекулами, соединенными с поверхностью глинистых частиц, определяет быстрое увеличение связей или силы соединения внутри частицы до достижения максимальной плотности. Если орошение водой продолжается, увеличивается сечение капилляров и капиллярное притяжение уменьшается, что приводит к резкому уменьшению плотности глины.

Кварц – непластичный материал, электронный заряд на его поверхности незначителен в сравнении с глинистым кристаллом. Уже при небольшом количестве воды на его поверхности появляются молекулы свободной воды, которые характеризуются низкой плотностью. Силы капиллярного притяжения поддерживают этот низкий уровень плотности до тех пор, пока не заполнятся все поры. В тощей глине максимальная плотность ниже, но достигается при участии меньшего количества воды, чем в пластичной глине.

После того, как достигается точка максимальной плотности, при увеличении содержания влаги, связь резко ослабевает, облегчая скольжение между частицами, и масса проходит по центру мундштука экструдера с большей скоростью. Изменения в два-три процента влажности в пластичной глине могут остаться незамеченными, и, наоборот, в тощей глине эти изменения приведут к существественному изменению консистенции и условий прохождения глины через мундштук.

Во время прохождения глины через экструдер частицы материала ориентируются параллельно направлению потока. Степень направленности частиц возрастает с увеличением скорости их движения. Если скорость движения отдельных частиц по сечению изделия различна из-за различия в пластичности или влажности глинистой массы, то в выдавливаемом из экструдера брусе будет различна степень направленности этих частиц. Чем выше степень направленности частиц глины, тем ниже усадка при сушке сырца. Степень направленности частиц, влажность и усадка влияют на величину напряжений и возможность появления трещин во время сушки изделий.

Во избежание возникновения этих проблем, необходимо, чтобы консистенция глинистой массы, приготовленной для экструдера, была по возможности постоянной, для чего необходимо обеспечить неизменной влажность и процентное содержание корректирующих добавок.

Кроме влажности и пластичности, на плотность глинистой массы и условия ее прохождения через мундштук влияют также дисперсность и температура глины.

Молекулярное сцепление глины зависит от капиллярного притяжения между свободной водой и адсорбированной водой – водой, соединенной с глинистыми частицами, поэтому, чем ниже вязкость свободной воды, тем меньше будет

При пластическом способе производства глиняного кирпича формование изделий выполняют на шнековых прессах из пластичного теста формовочной влажности. На многих заводах используют прессы СМК-133 и СМК-217 производительностью 7 и 10 тыс. шт. усл. кирпича в год.

Характер перемещения массы в прессе зависит от ее упругопластических свойств, силы трения о стенки пресса, давления, создаваемого шнеком, и сопротивления выходных насадок. На проталкивание массы через мундштук расходуется до 40% мощности пресса. В зависимости от вида формуемых изделий мундштук имеет различное сечение: прямоугольное для рядового кирпича, со вставными стержнями – для пустотелых камней.

Несмотря на значительные усовершенствования конструкций шнековых прессов, им присущи существенные недостатки: образование свилевой структуры в процессе формования, повышенные удельные затраты энергии и большой износ рабочих органов.

На кирпичных заводах чаще применяют двухстадийную резку. При этом однострунный резательный автомат отрезает заготовку – мерный брус, который затем разрезается на отдельные изделия установкой многострунной резки, работающей в автоматическом режиме. На заводах применяют многострунный резательный автомат СМК-169 производительностью дошт. усл. кирпича/ч, который входит в комплект автомата-укладчика СМ-1242. На ряде заводов взамен однострунных резательных автоматов СМК-163 используют многострунные резательные автоматы производительностью до 50 тыс. шт. кирпича в смену.

6. Сушка кирпича

Туннельные противоточные сушилки непрерывного действия обеспечивают достаточно благоприятные условия сушки изделий, в то же время, им присущи такие недостатки, как неравномерность сушки изделий по вертикали, необходимость использования металлоемкого вагонеточного парка и круглосуточной загрузки и разгрузки вагонеток. На некоторых заводах, оснащенных комплектом оборудования СМК-172, для сушки используются двухпутные туннельные сушилки, оборудованные аппаратами вихревой рециркуляции, установленными между вагонетками. Однако опыт эксплуатации этих сушилок показал их существенные недостатки и выявил необходимость их модернизации.

На ряде заводов применяют ритмично-постоянный способ сушки: в первой зоне сушилки теплоноситель подается ритмично тепловыми вентиляторами, во второй зоне осуществляется непрерывная сушка изделий свежим теплоносителем.

На Норском заводе керамических стеновых материалов сушка полнотелого кирпича с технологическими пустотами ведется в шестипутной туннельной сушилке, работающей в режиме туннельной при загрузке сырца и в режиме камерной в ночные смены. По притоку сушильного агента она разделена на две зоны одинаковой длины. Свежий теплоноситель подается двумя центробежными вентиляторами через распределительные коллекторы, от которых ответвляются патрубки для его распределению по длине сушилки. 120 осевых вентиляторов рециркуляции реверсивного действия размещены в сушилке в два ряда по 60 шт. в каждом ряду. Каждый из рядов обслуживает вагонетки с сырцом на трех колеях. Направление сушильного агента периодически меняется: 8 мин. он движется в одном направлении, 8 мин. – в другом, две – перерыв в подаче. Сушилка работает в автоматическом режиме.

В дневную и вечернюю смены, когда в сушилку загружают сформованный и выгружают высушенный сырец, в первую зону подают 75% максимального количества расходуемого воздуха, во вторую –100%. В ночное время с прекращением загрузки и выгрузки сырца – наоборот. Изменение подачи воздуха по заданной программе осуществляется автоматически путем уменьшения живого сечения жалюзийных щелей.

На кирпичных заводах России наиболее распространены камерные сушилки конструкции Росстромпроекта, в которых длина каждой камеры составляет 10-14 м, ширина – до 1,5 м, высота – 3 м. Для камерных сушилок характерны большая длительность процесса и значительная неравномерность сушки кирпича – сырца. Для улучшения процесса сушки на ряде предприятий применяют систему инжекционной турбулизации теплоносителя, обеспечивающую принудительную циркуляцию теплоносителя внутри рабочих камер. Например, используют турбулизацию внутрикамерного теплоносителя с помощью перемешивающих осевых вентиляторов. Две смежные камеры сушилки объединены в единый агрегат путем пробивки двух проемов в начале и конце разделительной стенки. В конце камеры на выкатных панелях установлены осевые вентиляторы, работающие в периодическом режиме: пять мин. в одну сторону, две мин. перерыв, пять мин. в другую сторону. Вертикальные движения теплоносителя во время паузы меняется на горизонтальное во время работы вентилятора.

На кирпичных заводах для сушки пустотелого кирпича используют скоростные конвейерные сушилки. На автоматизированной линии СМК-182 установлена скоростная однорядная противоточная конвейерная щелевая сушилка, обеспечивающая при продолжительности сушки 5,5 – 7,0 часов хорошее качество сырца из малочувствительной к сушке глины. Длина сушилки 70 м, ширина 3 м и общая высота 2,9 м, производительность до 1500 шт. усл. кирпича в час, удельные затраты на 1 кг испаряемой влаги: теплоты 4620 кДж, воздуха – 40 кг. Керамические камни устанавливаются на тележку сушильного конвейера на тычок пустотами по ходу движения теплоносителя, в качестве которого используется теплота из зоны охлаждения туннельной печи. Сушилка оборудована системой управления, автоматически поддерживающей температуру сушки в трех зонах: в первой – 30-400С, во второй – 80-900С, в третьей –С.

7. Обжиг

На кирпичных заводах садка кирпича в кольцевые печи выполняется в условиях повышенных температур и запыленности. Используют следующие направления механизации садки и выставки кирпича из кольцевых печей: пакетная садка кирпича в кольцевые печи через расширенные ходки; пакетная садка и выгрузка изделий через съемное плоское перекрытие.

Часто вопрос механизации садки кирпича в кольцевую печь через ходки осуществляется с помощью электропогрузчиков с вилочными захватами. Однако механизировать выгрузку пакетов изделий трудно, поскольку небольшие пакеты, габаритные размеры которых определяются размерами ходка, в процессе обжига деформируются.

На ряде заводов действуют кольцевые печи со съемными плитами из жаростойкого бетона, что позволяет полностью механизировать процесс загрузки и выгрузки пакетов изделий, сократить продолжительность обжига кирпича на 3-4 ч и повысить производительность на 25-30%.

В настоящее время на кирпичных заводах функционируют туннельные печи производительностью 25-30 и 50-60 млн. шт. кирпича в год с шириной обжигательного канала 3,6 м и 4,7 м соответственно. Они смонтированы из укрупненных сборных элементов, обжигательные каналы перекрыты сборными железобетонными плитами, подвешенными к каркасу печи.

При обжиге, ввиду того, что процесс стеклования начинается от поверхности частиц, с увеличением площади поверхности стеклование происходит быстрее и при более низкой температуре. Получается обожженный продукт с меньшей пористостью и большей механической прочноcтью.

При нагревании глины происходят реакции, которые внешне проявляются в форме: адсорбции и выделении тепла, выделения газов, расширения, усадки и т. д. Технологии, повсеместно используемые при изучении реакций обжига:

- дифференциальный термический анализ,

- термикогравиметрический анализ,

- дифракция рентгеновских лучей,

- темикодилатометрический анализ.

Наиболее важное практическое значение имеет термикодилатометрический анализ, который показывает изменение объема, которое изделие испытывает во время обжига. В процессе нагрева изделия от температуры окружающей среды до 4000С наблюдается линейное расширение, которое прекращается в момент устранения кристаллизационной воды. Между 5000С и 5800С появляется резкая усадка, известная как “первая усадка”, которая указывает на переход кристаллической структуры каолинита в структуру метакаолина. В то же время происходит резкое увеличение удельной поверхности и реактивности глины.

Между температурами 6000С и 8500С усадки более умеренные. В этой зоне заканчивается устранение кристаллизационной воды.

Вторая усадка каолина происходит между 8500С и 9500С, в результате устанавливается зона стабильности температур и происходит выравнивание значений температур по всему изделию; затем изделие будет продолжать нагреваться размеренно и постепенно, так как если этого не произойдет, появятся различия в усадке между самыми холодными и самыми горячими зонами, образуя опасные растяжения и трещины.

Охлаждение между 6000С и 4500С должно быть очень плавным, причем чем больше количество свободного кварца находится в обоженном изделии, тем должно быть размереннее охлаждение. Напротив, между температурой обжига и 6000С охлаждение может быть очень быстрым, для чего имеется обыкновение вводить холодный воздух в печь сразу же после зоны обжига (зона быстрого охлаждения). От зарегестрированной усадки на дилатометрической кривой можно с определенной приблизительностью узнать процентное содержание свободного кварца в изделии и большую или меньшую восприимчивость к охлаждению.

Характер дилатометрической кривой для глины при использовании ее для производства лицевого кирпича, всегда показывает наличие (или отсутствие) особых проблем в процессе охлаждения. Достаточно проанализировать крутизну кривой охлаждения ниже 6000С, чтобы узнать причины этих проблем.

Усадки, зарегестрированные на кривых охлаждения, позволяют предвидеть возможное наличие и процентное содержание трещин в процессе охлаждения. Для их исключения необходимо осуществление мер по повышению качества изделий в процессе формования и сушки, о чем было сказано ранее, а также проведение дополнительных исследований по составу сырого материала.

7. Роботизация транспортных процессов

На современных кирпичных заводах широко внедряется роботизация, позволяющая в простой и автономной форме реализовать с высокой степенью точности многие рабочие процессы.

Основными рабочими зонами данного оборудования являются погрузка и разгрузка кирпича – свежесформованного, высушенного и обожженного. Оборудование снабжено захватами – «щупальцами» из высокопрочной специальной стали для захвата и последующей установки изделий в запрограммированных рабочих зонах. Одним из достоинств при применении данного оборудования является резкое снижение ручного труда при одновременном повышении как производительности линии, так и качества готового продукта.

Наиболее широко используются роботы с 5-ю осями, которые могут манипулировать изделиями в поступательном и вращательном направлениях с последующей точной установкой в заданной зоне в соответствии со спецификацией готового продукта и технологией производства.

Роботы также могут выполнять задачи, почти свойственные человеку, с высокой точностью, надежностью и гибкостью, что позволяет неограниченно расширить спектр их возможностей при изменении поставленных задач и рабочих операций.

Промышленные роботы имеют программную связь с другим оборудованием и благодаря этому они являются многофункциональными машинами, которые могут быть адаптированы к выполнению различных задач. Это свойство расширяет их возможности для роботизации других производственных операций, которые могут возникнуть по требованию рынка или при замене вида готового продукта на действующем производстве.

Литература

1. , , Сулименко производства строительных материалов. М., «Высшая школа», 1990.

2. Мороз строительной керамики. Киев, «Будивельник», 1990.

3. Методические указания по испытанию глинистого сырья для производства обыкновенного и пустотелого кирпича, пустотелых керамических камней и дренажных труб. М., ВНИИЭСМ, 1999.

4. Повышение технического уровня предприятий стеновых керамических изделий. Обзорная информация. М., ВНИИЭСМ, 1999.

5. Производство лицевого глиняного кирпича. Обзорная информация. М., ВНИИЭСМ, 2000.

6. Производство глиняного кирпича. Обзорная информация. Выпуск 2. М., ВНИИЭСМ. 1999.

7. Рекомендации по использованию отходов различных отраслей промышленности в качестве добавок при производстве керамических стеновых изделий. М., ВНИИСМ, 1999.

8. Стройиндустрия и промышленность строительных материалов. Энциклопедия. Под. Ред. М., Стройиздат, 1996.

9. Marcelino F. Abajo. Manual sobre fabricacion de baldosas, tejas y ladrillos. Terrassa, 2000.

10. Esio Facincani. Tecnologia ceramica los ladrillos. Barselona, 1998.

11. ГОСТ 530-95. Кирпич и камни керамические. Технические условия.

12. ГОСТ . Плитки керамические фасадные и ковры из них. Технические условия.

13. ГОСТ 6141-91. Плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен. Технические условия.

14. СНиП П-22-81. Каменные и армокаменные конструкции.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ:

«РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ»

_____________________________________________________________________

Подписано к печати 5.10.2008 г. Объем 1,3 п. л. Тираж 50 экз.

_____________________________________________________________________

ГОУ ДПО ГАСИС

Методические рекомендации для изучения темы: «Реконструкция предприятий строительной керамики»

«РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ»

«РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ»

Сагадеев рекомендации для изучения темы: «Реконструкция предприятий строительной керамики». М., ГАСИС, 2008, 31 с.

Введение

Физические и механические характеристики Образец М-1 Образец М-2

Вода при вторичном увлажнении после сушки, % 2,55 2,30

«РЕКОНСТРУКЦИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ»

Домашний очаг

Справочная информация

Техника

Общество

Образование и наука

Мир

Бизнес и финансы