Производство керамического кирпича полусухим способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Реферат

по предмету: Ресурсосберегающие технологии строительной индустрии

на тему: Производство керамического кирпича полусухим способом

Выполнила:

Тамарова Е.В.

Самара 2014



Содержание

Введение

1. Основные свойства керамического кирпича

1.1 Водопоглощение

1.2 Предел прочности при сжатии и изгибе

1.3 Морозостойкость

1.4 Плотность

1.5 Пористость

1.6 Теплопроводность

2. Сырье для производства керамического кирпича

2.1 Состав глин

2.2 Свойства глин

3. Добавки в сырьевую смесь

4. Возможность вторичного использования промышленных отходов

5. Выбор и обоснование способа производства

6. Описание технологической схемы производства

7. Охрана окружающей среды

8. Ресурсосберегающие технологии

Список литературы



Введение

Одним из самых распространенных материалов, традиционно используемым при возведении зданий и сооружений, является кирпич. Более чем тысячелетняя практика применения кирпича позволяет однозначно отнести его к категории наиболее долговечных строительных материалов. Наряду с этим, технология кирпичной кладки предоставляет архитекторам и дизайнерам неограниченные возможности для воплощения творческих замыслов. Обеспечивая надежную защиту от воздействия внешних факторов, обладая высокой огнестойкостью и сравнительно низкой теплопроводностью, кирпич предопределяет высокий уровень безопасности и комфорта как жилых, так и промышленных зданий и сооружений. В данном дипломном проекте рассмотрено производство керамических кирпичей методом пластического формования.

Строительный керамический кирпич позволяет сэкономить при строительстве дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%. Кирпич, накапливая солнечную энергию, медленно и равномерно отдает тепло, что защищает от чрезмерного нагревания летом и сохраняет тепло зимой. Кирпичная стена «дышит», пропуская испарения сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровень равновесной влажности.

Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем переделам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числе отходов других отраслей промышленности.

В современных условиях производство строительных материалов является одним из важнейших направлений нашей отечественной промышленности. Это объясняется ежегодно повышающимися темпами строительства и дефицитом высококачественных стройматериалов. Недостатки, низкое качество и дороговизна многих стройматериалов, заставляют искать более совершенные и инновационные методы их производства.



1. Основные свойства керамического кирпича

1.1 Водопоглощение.

Водопоглощение - это способность поглощать и удерживать влагу. Большая насыщенность водой значительно снижает основные технические характеристики и свойства керамического кирпича. Оно характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при погружении и выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала (массовое водопоглощение) или к объему материала в сухом состоянии (объемное водопоглощение). Согласно ГОСТу, для полнотелого материала она не должна быть выше 8%, а для пустотелого - 6%.

1.2 Предел прочности при сжатии и изгибе

Прочность керамического кирпича определяется его способностью противостоять различного рода разрушениям, возникающим из-за внешнего воздействия, вызывающего внутреннее напряжение в нем. Она характеризуется пределом прочности при испытаниях на сжатие, изгиб и растяжение. Основные марки прочности М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300. Чем больше этажность возводимых зданий, тем выше марка прочности используемого строительного материала.

1.3 Морозостойкость

Морозостойкостью считается способность керамического кирпича выдерживать без разрушения замораживание и последующее оттаивание в воде, называющееся циклом. От количества циклов, переносимых без внешних повреждений, изменений массы и прочности зависит марка стройматериала. Существуют следующие марки, характеризующие свойства морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F75, F100. Показатели морозостойкости для клинкерного материала составляют 50-100, для облицовочного кирпича - 25-75, для шамотного, полнотелого и пустотелого кладочного кирпича - 15-50. Морозостойкость характеризует срок службы материала.

1.4 Плотность

Плотность кирпича характеризуется массой материала в 1 мі. Она обратно пропорциональна пористости и является основной характеристикой теплопроводности этого строительного материала. В зависимости от вида кирпича она может изменяться от 2100 кг/мі для клинкерного кирпича и до 1000 кг/мі для пустотелого. кирпич керамический изгиб глиняный

1.5 Пористость

Пористость - это показатель заполнения тела кирпича порами в процентах. От этой структурной характеристики зависят показатели прочности, морозостойкости, теплопроводности и другие. Для образования пор в глину добавляют различные добавки - опилки, торф, уголь, измельченную солому, - которые при проведении обжига выгорают и образуют небольшие пустоты. Минимальной пористостью (5%) обладает клинкерный кирпич, а максимальной (14%) - облицовочный кирпич.

1.6 Теплопроводность

Теплопроводность характеризует способность передавать тепло при возникновении разницы температур внутри и снаружи помещения. Она зависит от пористости и пустотелости кирпича.



2. Сырье для производства керамического кирпича

Глины образовались в результате естественного выветривания магматических полевошпатных горных пород, в основном гранитов, вулканического стекла, туфов, а так же за счет разрушения метаморфических пород.

Причинами разрушения полевошпатных пород является физические (колебания температур, замерзание воды, кристаллизация солей), химические (воздействие кислорода воздуха, углекислоты, органических кислот), биологические (жизнедеятельность организмов) воздействия и выветривание.

Под словом глина понимается мелкообломочная осадочная горная порода, состоящая из частиц минералов размером менее 0,005мм. По химическому составу представляющие водные алюмосиликаты с сопутствующими примесями других минералов. Так как граниты вместе с переходными разновидностями составляют примерно 2/3 всех изверженных минералов, то есть их имеется в природе значительно больше чем других, то в осадочных породах глины имеется наибольшее количество как продуктов распада наиболее распространенных минералов магматических пород.

2.1 Состав глин

Технические требования к глинистому сырью определены ГОСТ 2178-88, классификация сырья дана в ГОСТ 9169.

Кроме того в качестве основного сырья и корректирующих добавок экономически целесообразно использовать отходы угледобычи углеобогащения, золы ТЭС, золошлаковые смеси и другие отходы промышленности.

При производстве керамических стеновых материалов в качестве сырья в смеси с легкоплавкими глинами применяют также лессы, лессовые суглинки и кремнистые породы - трепелы и диатомиты.

Лессы и лессовые суглинки составляют разновидность глинистого сырья рыхлого строения. Они состоят преимущественно из пылеватых частиц с большим количеством известковых включений. Они обладают малой пластичностью, малой чувствительностью к сушке, с набольшим интервалом спекания 40..50С.

Благодаря рыхлой малопрочной структуре и быстрой размокаемости лессовые породы требуют менее интенсивной переработки для производства кирпича, чем суглинки и глины.

В процессах обжига изделий требуется обеспечить предельно допустимую выдержку при максимальной температуре - 4-6ч. В этом случае предупреждаются высолы на изделиях, и повышается морозостойкость продукции до установленных нормативов.

Трепеллы и диатомиты - это кремнистые осадочные породы, состоящие полностью или более чем на 50% из свободного или водного кремнезема. Их химический состав приведен в таблице:

SiО2	Al2О3	Fe2О3	CaO	MgO	ППП
70-85%	5-13%	2-5%	0,5-5%	0,5-3%	4-8%

Из трепелов и диатомитов получают облегченные кирпичи с низкой плотностью и высокой пористостью. Из трепелов пористость кирпича достигает 60..64% при плотности 500 - 1270 кг/м3, а из диатомита - пористость 75% при плотности от 450 до 1000кг/м3.

2.3 Свойства глин

Керамические свойства глин характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.

Пластичность -- способность глиняного теста деформироваться под влиянием внешних механических воздействий без нарушения сплошности (без разрыва или образования трещин) и сохранять полученную форму после прекращения этих воздействий. На этом свойстве и основана возможность формования изделий.

При смачивании сухой глины молекулы воды (диполи) втягиваются между чешуйчатыми частицами глинистых минералов (3.1) и адсорбируются на их поверхности, образуя тонкие слои воды и вызывая набухание глины.

Эти слои воды играют роль смазки, облегчающей скольжение, поэтому глина, смешанная с водой, дает легко формующуюся пластичную массу. Чем пластичнее глины, тем больше они требуют воды для получения удобоформуемого глиняного теста и тем выше их воздушная усадка. Высокопластичные глины имеют водопотребность более 28 % и воздушную усадку 1О...15.%.

Глины средней пластичности характеризуются водопотребностью 20...28 % и воздушной усадкой 7...10%. У малопластичных глин водопотребность менее 20 %, а воздушная усадка 5...7 %.

Изделия из весьма пластичных глин при высыхании сильно уменьшаются в объеме и дают трещины, что в производстве недопустимо. Малопластичные (тощие) глины (/7л<7) неудобны в работе, так как тесто из таких глин с трудом формуется, поэтому нередко приходится регулировать пластичность глины.

Излишняя пластичность глин может быть устранена путем введения в них непластичных (отощающих) добавок или добавлением малопластичных глин. При недостаточной пластичности глину отмучивают, освобождая ее от песка, подвергают вылеживанию на открытом воздухе, измельчают на специальных машинах, обрабатывают паром, вакуумируют, а также добавляют пластичную глину.

В результате повышается дисперсность глин, улучшается их набухаемость и повышаются пластичность и формовочная способность.

Связность -- усилие, необходимое для разъединения частиц глины. Как уже указывалось, связность глин обусловлена малой величиной и пластинчатой формой частиц глинистого вещества.

Высокой связностью обладают глины, содержащие повышенное количество глинистых фракций.

Связующая способность глины, выражается в том, что глина может связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие -- сырец.

Воздушная усадка (усушка) глин -- уменьшение размеров и объема сырцового изделия.

В процессе сушки вода испаряется, толщина водных оболочек вокруг глинистых частиц сокращается, и отдельные частицы глины сближаются между собой, в результате чего происходит воздушная усадка. Воздушную усадку выражают в процентах от первоначального размера сырцового изделия.

Огневая усадка глин -- изменение размеров и объема при обжиге изделия. При обжиге наиболее легкоплавкие соединения глины переходят в состояние жидкости, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы и частично заполняет промежутки между ними.

Частичное плавление глины и действие сил поверхностного натяжения жидкой фазы вызывают сближение твердых частиц обжигаемой глины и объем ее уменьшается, т.е. происходит огневая усадка. При большом содержании в глине кварцевого песка может не быть усадки или даже произойдет расширение материала, что связано с переходом кварца при нагревании в другую кристаллическую форму с увеличением объема. Огневая усадка глин может быть 2...6%.

Полной усадкой глин называют сумму воздушной и огневой усадок. Полная усадка обычно составляет 5...18%. Для получения изделий с заданными размерами полную усадку учитывают при формовании, соответственно увеличивая размеры сырца.

Огнеупорность -- свойство глин выдерживать действие высокой температуры без деформации. Глины вследствие неоднородности состава не имеют определенной температуры плавления. При действии высоких температур они размягчаются и постепенно деформируются. По огнеупорности различают глины трех групп: огнеупорные (огнеупорность выше 1580 °С), тугоплавкие (1350...1580 °С) и легкоплавкие (ниже 1350 °С).



3. Добавки в сырьевую смесь

Отощающие добавки вводятся в состав керамической массы для понижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. В качестве отощающих добавок используют шамот, дегидратированную глину, песок, золу ТЭС, гранулированный шлак.

· Шамот - зернистый керамический материал (с зернами 0,14 - 2 мм), получаемый измельчением глины, предварительно обожженной при той же температуре, при которой обжигаются изделия.

Его можно получить, измельчая отходы обожженного кирпича.

Шамот улучшает сушильные и обжиговые свойства глин, поэтому его применяют для получения высококачественных изделий.

· Дегидротированная глина при температуре 700 -750°С, добавляемая в количестве 30 - 50 %, улучшает сушильные свойства сырца и внешний вид кирпича.

· Песок (с зернами 0,5 - 2 мм) добавляют в количестве 10 - 25 %.

· Гранулированный доменный шлак (с зернами до 2 мм) - эффективный отощитель глин при производстве кирпича. Роли отощителей выполняют так же золы ТЭС и выгорающие добавки.

Порообразующие добавки вводят в сырьевую массу для получения легких керамических изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью. Для этого используют вещества, которые при обжиге диссоциируют с выделением газа, например CO₂ (молотые мел, доломит), или выгорают.

Выгорающие добавки: древесные опилки, измельченный бурый уголь, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и лигнин не только повышают пористость керамических изделий, но также способствуют равномерному спеканию керамического черепка.

Пластифицирующими добавками являются высокопластичные глины, бентониты, а также поверхностно-активные вещества (ПАВ) - сульфитно-дрожжевая бражка и др.

Плавни добавляют в глину в тех случаях, когда необходимо понизить температуру ее спекания. К ним относят: полевые шпаты, железную руду, доломит, магнезит, тальк и т.п.



4. Возможность вторичного использования промышленных отходов

Современные технологии утилизации промышленных отходов способны обеспечить их глубокую переработку.

Это позволяет не только произвести дополнительный объем продукции, но и привлечь в производство тысячи тонн бросовых отходов, уменьшить энергопотребление и сократить территории, отводимые под отвалы и полигоны.

Бой кирпича относится к строительным материалам вторичного происхождения, поэтому относится к дешевому продукту.

Замена им дорогостоящего сырья позволяет экономить материальные средства, и при этом долговечность и эстетичность остаются на достойном уровне. Когда же уместно использовать бой кирпича?

Образуется он либо во время ремонтов, сносов, строительства зданий, либо непосредственно в процессе производства кирпича. При некачественной обработке, к примеру неудачной сушке, плохом прессовании, недостаточном или наоборот - очень сильном обжиге, появляется много брака, который и причисляется к колотому кирпичу.

Появлению брака могут послужить и различные деформации - сколы, трещины, вкрапления известняка и т.д.

Последний присутствует по той причине, что месторождения глины часто находятся возле месторождений известняка.

При недостаточной очистке глины кирпич становится не таким прочным, как требуют того стандарты, трескается и образует большое количество кирпичного боя.

Характеристики битого камня немного уступают другим видам вторичных материалов, именно поэтому сферы его применения ограничены. Тем не менее, он остается прочным морозостойким материалом с высокой шумо- и теплоизоляцией.

По фракциям бой кирпича делится на мелкий (0-20 мм), средний (20-40 мм) и крупный (40-100 мм). Иногда выделяют фракции 0-100 и 0-300 мм. Определяются они просеиванием непосредственно во время процесса дробления.

Сфер применения этого материала немного:

* строительство дорог, подсыпка, организация железнодорожных насыпей и укрепление полевых дорог;

* возведение подъездных путей на строительных площадках;

* обратная засыпка траншей, шахт, колодцев, котлованов;

* использование в качестве утеплительной подушки при постройке стен;

* функция дренажной подушки в заболоченных районах (как при прокладке дорог, так и при строительстве зданий).

В сельских местностях бой кирпича, в частности самую мелкую его фракцию, активно используют для засыпки ям на проселочных дорогах, для обустройства тропинок и как дренажную систему на садовых участках.

Траншею с уклоном в сторону дренажного колодца засыпают боем кирпича, сверху - гравием, а самый верхний слой делают из почвы. Благодаря хорошим дренажным свойствам этого инертного вторичного материала система служит долгие годы.

В гиперпрессовании используется самая мелкая фракция кирпичного боя, а более крупная идет на засыпку ям, котлованов, оврагов и для создания дренажных подушек в болотистых местностях.

Отсевы керамзита, которые образуются при обжиге глины, могут быть использованы как основная часть смеси (до 60%) вместе с цементом, водой, отсевом «мягкого» камня для приготовления облицовочных кирпичей и кирпичей для внутренней кладки.

Сегодня бой кирпича, как правило, не утилизируется и не причисляется к мусору, как это было раньше, а все чаще используется в строительстве как превосходная альтернатива дорогостоящему материалу.



5. Выбор и обоснование способа производства

При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не свыше 23-25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14-16%) - полусухой способ переработки.

При способе полусухого прессования предусматривается подсушка глины в сушильном барабане в течение 10-15 мин., после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,5-5 мм и формуется в кирпич колено-рычажными прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8-10%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь. Следовательно, преимущества второго метода налицо: требуется мало затрат на энергоносители для сушки, нет необходимости вводить в глину добавки для улучшения сушильных свойств кирпича, даже при наличии в глине солей они не выступают на поверхность, технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше энергии.

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

Различают сушильные устройства для естественной и искусственной сушки сырца. В первом случае сырец высушивается атмосферным воздухом за счет солнечного тепла в летнее время, во втором - за счет тепла, получаемого от сгорания топлива. Преимущество искусственной сушки перед естественной в том, что она дает возможность заводам работать круглый год, а не только в течение летнего сезона. При этом не только улучшается использование технологического оборудования, но на заводе создаются постоянные кадры квалифицированных рабочих. Кроме того, искусственная сушка значительно менее трудоемка, чем естественная. Задача организованного процесса сушки состоит в подводе энергии (тепловой или электрической) к высушиваемому изделию с наименьшими потерями и в наименьшие сроки, допустимые для целостности изделия.

Большинство современных кирпичных заводов оборудовано устройствами для искусственной сушки кирпича-сырца, которые по режиму работы подразделяются на сушилки периодического (камерные) и непрерывного (туннельные) действия. Сушилки непрерывного действия (туннельные) являются наиболее современным сушильным агрегатом в кирпичной промышленности. В туннельной сушилке кирпич-сырец, находящийся в вагонетках, в течение цикла сушки перемещается через весь туннель от одного его конца к другому. Срок сушки кирпича-сырца сокращается примерно на 30%. Расход тепла на сушку кирпича-сырца в туннельных сушилках ниже, чем в камерных. Существенным преимуществом туннельных сушилок перед камерными является то, что туннельные могут быть оснащены аппаратурой, обеспечивающей автоматическое регулирование процесса сушки. Продолжительность процесса сушки и качество высушенного кирпича-сырца в значительной степени зависят от плотности и системы садки сырца на сушильных вагонетках. Необходимо обеспечить равномерность омывания теплоносителем сырца и получение надлежащей температуры и относительной влажности теплоносителя в различных частях сушилки.

Недостаток туннельных сушилок в том, что в них наблюдается расслоение теплоносителя и более интенсивная сушка сырца на верхних полках. Устранение расслоения и равномерная сушка сырца по высоте туннеля достигаются перемешиванием теплоносителя в туннеле путем устройства воздушных завес за счет дополнительной подачи воздуха сверху в отдельных местах туннеля струйками с большой скоростью.

Завершающей стадией технологии всех изделий строительной керамики является их обжиг.

При обжиге изделия окончательно формируется структура материала, т.е. происходит спекание керамики, в результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частиц превращается в достаточно твердое тело.

Строительные материалы и изделия обжигают в промышленных печах. Промышленной печью называют установку технологического назначения, в которой посредством теплового воздействия при относительно высоких температурах изменяется агрегатное состояние обрабатываемого материала, его химический состав либо его кристаллическая структура.

Многорядовые (по высоте) туннельные печи, применительно к обжигу стеновой керамики, обладают крупным недостатком - большим перепадом температур по высоте, достигающим в зоне подогрева 4200°С, который на участке максимальных температур уменьшается до 20-40°С.

Борьба с этим перепадом осуществляется главным образом путем рециркуляционных потоков газов («завес»), нагнетаемых вентиляторами как в зоне подогрева, так и в зоне охлаждения на нескольких позициях по длине печного канала. Борьба эта не всегда успешна.

Второй недостаток - трудности настройки аэродинамического режима. Лучшие условия эксплуатации туннельных печей достигается при наличии давления или разряжения в зоне обжига порядка 0,1-0,3мм вод.ст. и не выше 1 мм вод.ст. во избежание выбивания горячих газов и «горения» и быстрого износа вагонеток.

Совершенствование конструкций туннельных печей с целью увеличения обжигаемой физической массы изделий (увеличение теплоемкости), совершенствование горелок для развития длины факела, а также полноты сжигания жидкого топлива, улучшение теплоизоляции пода - все это приводит к определенным успехам, но не исключает необходимости разработки и совершенствования конструкций печей для однорядного скоростного обжига.

В конструктивном отношении современные туннельные печи обладают некоторыми особенностями. Конструкция свода плоская, что упрощает постройку печи, позволяет расширить печной канал и обеспечить работу автомата - укладчика. Толщина кладки стен туннельных печей снижена до 0,5м., благодаря применению огнеупорных блоков 30-40% пористости, наружная поверхность стен покрыта дюралюминием с хорошей отражательной способностью. Поверх свода помещена теплоизоляция в виде вспученного вермикулита.

Кладку пода (на вагонетках) осуществляют из крупных огнеупорных фасонных блоков, изготовленных из пористого (30-40%) корундомуллитового кордиеритового или дистенового огнеупора, обеспечивающего огнеупорность, теплоизоляцию и постоянство объема.

Наблюдается тенденция увеличения ширины туннельной печи, что возможно при переходе на более совершенный способ сжигания топлива с получение длинного факела горения и равномерным развитием температурного поля.

Обжиг кирпича производят в печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности из печей периодического действия применяют преимущественно камерные печи. Из печей непрерывного действия применяют главным образом кольцевые и туннельные.

Для обжига кирпича широко применяют кольцевые печи, которые, несмотря на то, что они изобретены в 1858г., широко используются и в настоящее время.

Они отличаются высокой тепловой экономичностью, возможностью использования низкосортных видов топлива, перехода с одного вида топлива на другое без каких-либо значительных переделок, высокой удельной и общей производительностью.

Туннельные печи имеют значительные преимущества перед печами периодического действия и кольцевыми печами. Садка кирпича-сырца на вагонетки туннельных печей и выгрузка обоженного кирпича с этих вагонеток производится вне печи, в нормальных температурных условиях, что значительно облегчает труд обслуживающего персонала и дает возможность механизировать трудоемкие процессы садки и выгрузки кирпича.



6. Описание технологической схемы производства

Свойства глины, добываемые в карьере, неоднородны.

По толщине залегания обычно меняются пластичность, засоренность, влажность и химический состав сырья.

Для того чтобы получить из имеющегося сырья высококачественные изделия, необходимо в первую очередь сделать глиняную массу однородной, т.е. усреднить.

Усреднение глины производят в процессе ее добычи в карьере, а также путем перевалки ее в открытые глинозапасники, так называемые «конусы», или же в стационарные глинорыхлители закрытого типа.

В процессе добычи глины многоковшовыми экскаваторами ее усредняют, применяя параллельную резку.

При добыче одноковшовыми экскаваторами усреднение производят, забирая глину ковшом с открытым дном снизу забоя до верха его так, чтобы через открытое дно ковша глина свободно ссыпалась на подошву карьера. Затем ссыпавшуюся глину забирают ковшом закрытым дном и загружают ее в вагонетки или автосамосвалы.

Однородность сырца, сформованного из глины, выдержанной в глинозапаснике, повышается, а прочность изделий увеличивается на 10-15% по сравнению с изделиями, изготовленными из глины, взятой непосредственно сразу из карьера.

Производство кирпича осуществляется по следующей технологии: глина после вылеживания и шлак автосамосвалами заводится в запасники.

За счет использования, взамен традиционного природного песка, техногенного сырья, создается ресурсосберегающая технология.

Из запасников сырьевые материалы грейферным краном загружаются в приемные бункера от куда они поступают в ящичные питатели, где компоненты дозируются в определенных соотношениях. Затем шихта по транспортерной ленте поступает на вальцы камневыделения с ребристым валком. После чего по ленточным транспортерам проходит через бегуны мокрого помола и вальцы тонкого помола.

При работе вальцов шихта поступает на валок с меньшим числом оборотов, затягивается в зазор между вращающимися валками и раздавливается. Из вальцов тонкого помола шихта подается в сушильный барабан.

Барабан устанавливают с углом 1-5° в сторону разгрузки высушенного материала. Температура во входной части барабана 650-800°С, а в выходной 110-120°С. Температура лины выходящей из барабана 60-80°С.

После первичного и вторичного измельчения и сушки необходимо более тщательно смешать глинистый материал с шихтой.

Для этой цели служит двухвальный смеситель. Он представляет собой корпус в виде корыта, в котором помещаются два вала с лопастями, расположенных под углом от 10° до 20°.

Затем через бункер молотой глины, материал поступает на ленточный питатель, где в шихту добавляют различного рода добавки. По ленточному транспортеру эта шихта с добавками поступает мешалко-питатель где и происходит смешивание добавок с материалом.

В прессе полусухого прессования происходит формовка кирпича сырца. Отформованный кирпич по ленточному транспортеру поступает на автомат-укладчик, который укладывает сырец на сушильные вагонетки. Сушильные вагонетки направляются в туннельную печь.

Обжигательный канал туннельной печи условно разделяется по длине на три основные технологические зоны: подготовки, обжига и охлаждения.

Сначала происходит досушка и подогрев изделий отходящими из зоны обжига продуктами горения, затем вагонетки с изделиями проходят через зону обжига, подвергаясь воздействию высоких температур (1050°С), после чего поступают в зону охлаждения.

Воздух для охлаждения изделий и транспортирующих средств нагнетается в печь у места выхода вагонеток вентилятором. После нагрева, за счет тепла остывающей продукции, горячий воздух поступает в зону обжига для горения топлива.

Обожженный кирпич поступает в зону упаковки, а затем на склад готовой продукции.



7. Охрана окружающей среды

При производстве керамического кирпича в туннельной сушилке и туннельной печи для обжига в качестве топлива используется природный газ. Продукты горения топлива содержат вредные вещества СО и NО₂, которые удаляются с дымовыми газами и оказывают вредное воздействие на атмосферу и окружающую природную среду. СО оказывает вредное воздействие на организм человека (угарный газ). При вдыхании оксид углерода блокирует поступление кислорода в кровь и вследствие этого вызывает головные боли, тошноту, а в более высоких концентрациях -- даже смерть.

ПДК СО при кратковременном контакте составляет 30мг/м³, при длительном контакте -- 10 мг/м³. Если концентрация оксида углерода во вдыхаемом воздухе превысит 14 мг/м³, то возрастает смертность от инфаркта миокарда. Уменьшение выбросов оксида углерода достигается путем дожигания отходящих газов.

Оценка степени экологической опасности выброса СО и NО₂ проводится путем сравнения максимальной мощности выбросов вредных веществ с ПДК (предельно допустимые концентрации).



8. Ресурсосберегающие технологии

В первую очередь энергия в производстве керамических изделий расходуется на сушку и обжиг полуфабриката. Уровень энергопотребления определяется свойствами исходного сырья, характеристиками производственного процесса, видом выпускаемой продукции, а также принятым способом обжига. В настоящее время для обогрева печей применяют преимущественно природный газ, доля которого составляет порядка 90 % общего энергопотребления, также источниками энергии служат мазут, уголь, нефтяной кокс, торф, электричество.

Каждому виду изделий соответствует свой режим обжига (температура, продолжительность выдержки, плотность садки) и, как следствие, своя величина и характер удельного расхода энергии. При производстве легковесного керамического камня расход энергии не превышает 1,1-1,9 ГДж/т. Снижения плотности блоков добиваются за счет присутствия и (или) введения в глину порообразующих добавок, которые в большинстве своем являются органическими веществами. Эти добавки вносят определенный вклад в энергетический баланс процесса, поэтому удельное потребление основного энергоносителя (природного газа, жидкого топлива) невелико. Плотность лицевого кирпича выше, а обжиг ведут при более высоких температурах. В связи с этим удельное энергопотребление при производстве

лицевого кирпича также увеличивается (2,5-2,7 ГДж/т).

Основными потребителями электрической энергии являются двигатели и приводы, устройства транспортировки, нагреватели, вытяжные вентиляторы, дымососы и системы освещения, которые все вместе потребляют более 90 % электрической энергии. Электрическая энергия достигает 30 % общей потребности в энергии. Величина потребляемой электрической энергии колеблется от 90 до 150 кВт*ч/т.

Система энергоменеджмента. Внедрение системы энергоменеджмента и выполнение требований, установленных в ее рамках и включающих последовательное сокращение потребления энергии и повышение энергоэффективности предприятий [14, 15], а также поддержание этих параметров на высоком уровне, отнесено к НДТ [8, 9].

Основные технические решения, интегрированные в процесс производства (технологический процесс). В число таких решений входят:

· достижение ровного и стабильного процесса обжига в печи в соответствии с установленными параметрами, что является полезным с точки зрения минимизации всех выбросов из печи, а также потребления энергии;

· осуществление тщательного отбора и контроля всех веществ, поступающих в печь, чтобы предотвратить образование выбросов и/или снизить их количество;

· выполнение на постоянной основе мониторинга и измерений параметров процесса и выбросов.

Выбор технологического процесса. Для новых и полностью реконструируемых заводов НДТ считается применение автоматизированных сушилок и замена устаревших туннельных печей новыми, большей ширины и длины.

Сокращение энергопотребления. НДТ считается сокращение потребления всех видов энергии путем применения объединенных технических решений, перечисленных ниже:

а) модернизация печей и сушилок, в том числе:

· автоматический контроль температуры и влажности в сушилке;

· установка в зонах сушилок с независимым теплопереносом лопастных вентиляторов для создания требуемого температурного поля;

· оптимизация (минимизация) зазора между сушилкой и печью и, где возможно, досушивание в зоне предварительного прогрева печи;

· интерактивное компьютерное управление режимом обжига;

· более тщательная герметизация (заливка металлом, герметизация песком или водой) туннельных печей и печей непрерывного действия;

· улучшенная теплоизоляция (за счет применения теплоизолирующей футеровки или минерального волокна);

· модернизация футеровки печей и печных вагонеток для сокращения продолжительности их охлаждения и снижения связанных с этим потерь тепла (так называемых «выходных теплопотерь»);

· использование высокоскоростных горелок для повышения полноты сгорания и теплопереноса;

б) рекуперация избытка тепла из печей, особенно из зоны охлаждения. В частности, избыток тепла из зоны охлаждения печи (горячий воздух) или из теплообменника может использоваться для сушки сырьевых материалов.

в) снижение потребления тепловой энергии за счет выработки дополнительного количества энергии или тепла путем объединения заводов с теплоэлектростанциями или теплоцентралями, по возможности, на базе полезной потребности тепла, в пределах схем регулирования энергии, экономически целесообразных;

г) использование топлива с высокой теплотворной способностью и малымсодержанием вредных примесей;

д) оптимизация формы заготовок.

Кроме того, к НДТ производства керамических изделий относится минимизация потребления электроэнергии путем применения отдельно или совместно следующих технических решений:

а) использование системы управления электрическими мощностями;

б) использование помольного и другого оборудования с высокой энергетической эффективностью.

В соответствии с рекомендательными документами [5-7] к НДТ повышения экологической результативности для производства кирпича отнесены следующие подходы:

Системы экологического менеджмента. Внедрение СЭМ и выполнение требований, которые охватывают, в соответствии с местными особенностями, подходы к выбору сырья и учету требований стандартов качества окружающей среды, относятся к НДТ повышения экологической результативности. Основные технологические и технические решения, направленные на предотвращение и контроль загрязнения.

Неорганизованные выбросы пыли. Минимизация/предотвращение неорганизованных выбросов пыли путем применения отдельно или совместно технических решений по операциям, связанным с неорганизованными выбросами пыли, и технических решений при навальном складировании материалов.

Организованные выбросы пыли. Минимизация выбросов пыли из сосредоточенных источников путем применения совокупности следующих технологических решений:

· использование рукавных фильтров в технологических операциях, сопровождаемых большим пылеобразованием;

· периодическая очистка сушилок, предотвращение накопления в них пыли и проведение соответствующего обслуживания;

· снижение выбросов пыли (взвешенных частиц) с дымовыми газами при обжиге путем использования малозольного топлива (природного, сжиженного и сжатого газа, легкого мазута) и снижения образования пыли при садке заготовок в печь.

Неорганические газообразные соединения (NOX, SOX, HCl, HF). При рассмотрении выбросов неорганических газообразных соединений (NOX, SOX, HCl, HF) НДТ считаются поддержание их выбросов в отходящих печных газах на низком уровне или снижение их выбросов путем применения отдельно или совместно технических решений, включающих:

· уменьшение подачи источника загрязняющих веществ с сырьем и топливом;

· оптимизацию режима обжига;

· применение установок мокрой очистки отходящих газов (скрубберы, фильтры);

· технологии селективного каталитического восстановления оксидов азота;

· создание участка сорбции для очистки от оксидов серы (SOX), HCl и HF с применением кальцийсодержащих добавок.

НДТ считается поддержание выбросов HCl ниже 30 мг/м³ и выбросов HF ниже 10 мг/м3 как среднесуточной величины или средней величины за период отбора проб (точечные измерения через каждые 30 мин) путем применения, индивидуально или в сочетании, технологий, перечисленных ниже:

а) использование набивных адсорберов горизонтального типа;

б) организация сухой очистки дымовых газов при помощи фильтра (рукавного или электрофильтра).

Выбросы оксидов углерода (COX) и летучих органических соединений (ЛОС). НДТ считается поддержание выбросов оксидов углерода и ЛОС с отходящими газами на низком уровне путем предотвращения питания печи сырьевыми материалами, которые содержат большое количество ЛОС, и организации внутрипечного дожигания этих соединений.

Уровни выбросов газообразных соединений, которые могут быть достигнуты при применении указанных НДТ, приведены в Приложении А.

Производственные потери/отходы. Вторичное использование накопленных пылеобразных веществ или использование этой пыли в других производимых продуктах, по возможности.

Шум. НДТ считается снижение/минимизация шума при производстве кирпича путем применения комплекса технических решений, которые перечислены ниже:

а) укрытие шумных производств/агрегатов;

б) виброизоляция производств/агрегатов;

в) использование внутренней и внешней изоляции на основе звукоизолирующих материалов;

г) звукоизоляция зданий для укрытия любых шумопроизводящих операций, включая оборудование для переработки материалов;

д) установка звукозащитных стен, например возведение зданий или природных барьеров, таких, как зеленые насаждения, между защищаемой зоной и зоной, выделяющей шум;

е) применение глушителей для выбрасываемых потоков газов;

ж) звукоизоляция каналов и вентиляторов, находящихся в звукоизолированных зданиях.

При применении в Российской Федерации информацию справочных документов по НДТ производства керамических изделий и рекомендаций по их внедрению на производствах [5-7] следует тщательно анализировать и использовать с учетом местных экономических и экологических условий и требований действующего законодательства Российской Федерации.



Список литературы

1. ГОСТ Р

2. ГОСТ 2178-88.

3. ГОСТ 9169

4. Комлева Г.П., Комлев В.Г. Основы проектирования заводов по производству ТН и СМ. Иван. Хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2004.

5. Макаров Г.В., Васин А.Я., Маринина Л.К. Охрана труда в химической промышленности. - М.: Химия, 1989.

6. Госин Н.Я., Соболев М.А. Производство керамического кирпича. - М.: Стройиздат, 1971.

7. Канаев В.К. Новая технология строительной керамики - М.: Стройиздат, 1990.

8. Казас М.М. Экономика промышленности строительных материалов и конструкций - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004.

Размещено на Allbest.ru

...