Производство силикатного кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Харьковский национальный университет строительства и архитектуры

Кафедра физико-химической механики и технологии строительных материалов и изделий

Курсовая робота

по дисциплине: «Технология стеновых и отделочных материалов и изделий»

на тему: «Производство силикатного кирпича»

Выполнила: студентка гр. Т-42

Гуликян А.В.

Проверил:

доц. Шкарупа С.С.

Харьков 2012

Содержание

Введение

1. Техническая характеристика продукции

1.1 Прочность при сжатии и изгибе

1.2 Водопоглощение

1.3 Влагопроводность

1.4 Морозостойкость

1.5 Атмосферостойкость

1.6 Стойкость в воде и агресивных средах

1.7 Жаростойкость

1.8 Теплопроводность

2. Технологическая часть

2.1 Песок

2.1.1 Влажность

2.1.2 Добыча и обработка песка

2.1.3 Транспортирование песка от забоя

2.2 Известь

2.3 Вода

3. Описание технологической схемы производства с обоснованием технологических процессов

3.1 Подготовка силикатной массы

3.1.1 Дозировка компонентов

3.1.2 Приготовление силикатной массы

3.1.3 Процесс автоклавной обработки

3.2 Контроль производственного процесса и качества готовой продукции

4. Мероприятия по охране окружающей среде

5. Расчет материального баланса

Список использованной литературы

Введение

Стеновые материалы являются одним из важнейших строительных материалов. К этой группе относятся кирпич керамический и силикатный, блоки из природного камня, мелкоштучные изделия из ячеистого бетона, составляющие в общем балансе стеновых материалов до 50%.

Поэтому изучение свойств керамического и силикатного кирпича является актуальной задачей.

Слово «кирпич» заимствовано из тюркских языков. До кирпича -- плинфа (например, при посещении Иваном Грозным недостроенного Софийского собора в Вологде на него упала плинфа: «как из своду туповатова упадала плинфа красная»).

«Плинфа» -- тонкая и широкая глиняная пластина, толщиной примерно 2,5 см. Изготавливалась в специальных деревянных формах. Плинфа сушилась 10--14 дней, затем обжигалась в печи. На многих плинфах находят клейма, которые считаются клеймами изготовителя.

Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожжённый кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы, применение в строительстве обожжённого кирпича также восходит к глубокой древности (постройки в Египте, 3--2 тысячелетие до н. э.).

Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича (45Ч30Ч10 см) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т. п. Форма кирпичей в Древнем Риме варьировалась, использовались в том числе прямоугольные, треугольные и круглые в плане кирпичи.

Стандартный обожжённый кирпич использовался на Руси с конца XV века. Ярким примером стало строительство стен и храмов Московского Кремля во времена Иоанна III, которым заведовали итальянские мастера: «… и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырем, в Калитникове, в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русского кирпича уже да продолговатее и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножём невозможно расколупить»

1. Техническая характеристика продукции

1.1 Прочность при сжатии и изгибе

В зависимости от предела прочности на сжатие силикатный кирпич подразделяют на марки 75, 100, 125, 150 и 200.

Марка кирпича определяется его средним пределом прочности при сжатии, который составляет обычно 7,5 35 МПа. В стандартах ряда стран (Россия, Канада, США), наряду с этим, также регламентируют предел прочности кирпича при изгибе. Пустотелые камни средней плотностью 1000 и 1200 кг/м3 могут иметь марки 50 и 25.

1.2 Водопоглощение

Водопоглощение - это один из важных показателей качества силикатного кирпича и является функцией его пористости, которая зависит от зернового состава смеси, ее формовочной влажности, удельного давления при уплотнении. По ГОСТ 379 79 водопоглощение силикатного кирпича должно быть не менее 6%.

1.3 Влагопроводность

Она характеризуется коэффициентом влагопроводности , который зависит от средней плотности кирпича. При р ср., примерно равной 1800 кг/м3, и различной влажности имеет следующие значения:

Таблица 1

W, % 0,9 2 5 8 11 14 16,5 18,5

*10-5, кг\м2 0 3,6 6,9 8,7 10,2 14,5 30 73

1.4 Морозостойкость

Морозостойкость силикатного кирпича зависит в основном от морозостойкости цементирующего вещества, которая в свою очередь определяется его плотностью, микроструктурой и минеральным составом новообразований.

По данным П.Г. Комохова, коэффициент морозостойкости цементного камня из прессованного известково-кремнеземистого вяжущего автоклавной обработки колеблется после 100 циклов от 0,86 до 0,94. При этом с увеличением удельной поверхности кварца с 1200 до 2500 см2/г коэффициент морозостойкости несколько возрастает, а при дальнейшем увеличении дисперсности кварца он снижается.

В настоящее время в связи с применением механических захватов для съема и укладки сырца в сырьевую широту стали вводить значительно большее количество дисперсных фракций для повышения его плотности и прочности. Вследствие этого в структуре вырабатываемого сейчас силикатного кирпича заметную роль играют уже микрокапилляры, в которых вода не замерзает, что значительно повышает его морозостойкость.

Морозостойкость силикатных образцов зависит от вида гидросиликатов кальция., цементирующих зёрна песка (низкоосновных, высокоосновных или их смеси). После 100 циклов испытаний коэффициент морозостойкости образцов, предварительно прошедших испытания на атмосферостойкость, равнялся для низкоосновной связки 0,81, высокоосновной - 1,26 и их смеси - 1,65.

Изучалась также морозостойкость силикатных образцов, изготовленных на основе песков различного минерального состава. Были использованы наиболее распространенные пески: мелкий кварцевый, чистый и с примесью 10% каолинитовой или монтмориллонитовой глины, полевошпатовый, смесь 50% полевошпатового и 50% мелкого кварцевого, крупный кварцевый, содержащий до 8% полевых шпатов.

Из приведенных данных видно, что хорошо изготовленный силикатный кирпич требуемого состава является достаточно морозостойким материалом.

1.5 Атмосферостойкость

Под атмосферостойкостью обычно понимают изменение свойств материала в результате воздействия на него комплекса факторов: переменного увлажнения и высушивания, карбонизации, замораживания и оттаивания.

Н.Н. Смирнов исследовал микроструктуру свежеизготовленных и пролежавших в кладке 10 лет образцов силикатного кирпича Кореневского, Краснопресненского, Люберецкого и Мытищинского заводов. Он установил, что в общем случае чешуйки новообразований за 10 лет частично замещаются вторичным кальцитом в результате карбонизации гидросиликатов кальция.

Гаррисон и Бесси испытывали в течение многих лет силикатный кирпич разных классов прочности, зарытый в грунт полностью или наполовину, а также лежащий в лотках с водой и на бетонных плитах, уложенных на поверхность земли. Они установили, что внешний вид кирпичей, лежавших 30 лет в земле с дренирующим и не дренирующим грунтом, мало изменился, но их поверхность размягчилась, а у кирпичей, частично зарытых в землю, открытая часть осталась без повреждений, хотя в некоторых случаях поверхность покрылась мхом.

Состояние кирпичей, находившихся 30 лет на бетонных плитах, зависело от их класса.

Так, оказались без повреждений или имели незначительные повреждения 95% кирпичей класса 4 - 5 (28 - 35 МПа), 65% кирпичей класса 3 (21 МПа) и 25% кирпичей класса 2 (14 МПа).

Все кирпичи класса 1 (7 МПа) имели повреждения уже через 16 лет.

Все кирпичи, лежавшие 30 лет на земле в лотках с водой, получили повреждения, и чем ниже класс кирпича, тем раньше они появлялись: у кирпичей класса 1 - через 8 лет, класса 2 - через 19 лет; класса 3 - через 22 года и для классов 4 - 5 - через 30 лет.

Прочность кирпичей, пролежавших в земле 20 лет, уменьшилась примерно, вдвое. При этом наибольшее снижение прочности наблюдалось у кирпичей, находившихся в недренирующем глинистом грунте, а наименьшее - у кирпичей, наполовину зарытых в землю (стоймя).

За 20 лет в зависимости от условий пребывания в грунте карбонизировалось 70 - 80% гидросиликатов кальция, причем в основном карбонизация произошла в первые 3 года.

Таким образом, даже при таких исключительно жестких испытаниях силикатный кирпич классов 3 и 4 оказался достаточно стойким.

Общеизвестно, что прочность силикатного кирпича после остывания повышается. Именно поэтому по ранее действовавшему ОСТ 5419 предусматривалось определять его прочность не ранее чем через две недели после изготовления. Были проведены испытания кирпича на образцах, отобранных от большого, числа партий (в общей сложности 3 млн. шт.). По 10 кирпичей из каждой пробы раскалывали пополам, половинки разных кирпичей складывали попарно в определенной последовательности и испытывали сразу, а остальные укладывали на стеллажи и испытывали в той же последовательности через 15 сут. При этом было установлено, что прочность кирпича за это время возросла в среднем на 10,6%, влажность его уменьшилась с 9,6 до 3,5%, а содержание свободной окиси кальция снизилось на 25% первоначального. Таким образом, повышение прочности силикатного кирпича через 15 сут. после изготовления можно объяснить совместным влиянием его высыхания и частичной карбонизации свободной извести.

Термографическими и рентгеноскопическими исследованиями установлено, что после испытания образцов в климатической камере заметных изменений в цементирующей связке не отмечается, а после карбонизации гидросиликаты кальция превращаются в карбонаты и гель кремнекислоты, являющиеся стойкими образованиями, цементирующими зерна песка.

Таким образом, можно считать, что силикатный кирпич, изготовленный из песков различного минерального состава с использованием тонкомолотого известково-кремнеземистого вяжущего, является вполне атмосферостойким материалом.

1.6 Стойкость в воде и агрессивных средах

Стойкость силикатного кирпича определяется степенью взаимодействия цементирующего его вещества с агрессивными средами, так как кварцевый песок стоек к большинству сред. Различают газовые и жидкие среды, в которых стойкость силикатного кирпича зависит от их состава. Из этих данных следует, что силикатный кирпич не стоек против действия кислот, которые разлагают гидросиликаты и карбонаты кальция, цементирующие зерна песка, а также против содержащихся в воздухе агрессивных газов, паров и пыли при относительной влажности воздуха более 65%.

Необходимо отметить, что приведенные ориентировочные данные относятся к силикатному кирпичу по ГОСТ 379 - 53, требования к качеству которого значительно ниже, чем по ГОСТ 379 - 79.

Образцы силикатного кирпича подвергали воздействию проточной и не- проточной дистиллированной и артезианской воды в течение более 2 лет. В основном коэффициент стойкости образцов падает в первые 6 мес., а затем остается без изменения.

Более высокий коэффициент стойкости - у образцов, содержащих 5% молотого песка, а более низкий - у образцов, в состав которых введено 5% молотой глины.

Образцы, содержащие 1,5% молотого песка, занимают промежуточное положение: их коэффициент стойкости составляет примерно 0,8, что следует признать достаточно высоким для рядового силикатного кирпича.

Аналогичные образцы подвергали воздействию сильно минерализованных грунтовых вод, содержащих комплекс солей, а также 5%-ного раствора Na2SO4 и 2,5%-ного раствора MgSO4.

Каждые 3 мес. определяли прочность и коэффициент стойкости образцов, находившихся в различных растворах. В растворе Na2SO4 прочность образцов снижается в основном в течение 9 мес., а к 12 мес. она стабилизируется и в дальнейшем не меняется. В отличие от этого прочность образцов, находившихся в растворе MgSO4, падает все время, и они начинают интенсивно разрушаться уже по истечении 15 мес.

Как правило, коэффициент стойкости образцов, содержащих 5% молотого песка, составляет в грунтовых водах и растворе Na2SO4 примерно 0,9, содержащих 1,5% молотого песка - 0,8, тогда как у образцов, в состав которых введено 5% молотой глины, в грунтовой воде и 5%-ном растворе Na2SO4 он достигает 0,7. Следовательно, образцы с молотой глиной нельзя признать достаточно стойкими к воздействию агрессивных растворов, а также мягкой и жесткой воды.

Таким образом, силикатный кирпич, в состав которого введено 5% молотого песка, обладает высокой стойкостью к минерализованным грунтовым водам, за исключением растворов MgSO4.

1.7 Жаростойкость

К.Г. Дементьев, нагревавший силикатный кирпич при различной температуре в течение 6 ч., установил, что до 200⁰С его прочность увеличивается, затем начинает постепенно падать и при 600⁰С достигает первоначальной. При 800⁰С она резко снижается вследствие разложения цементирующих кирпич гидросиликатов кальция.

Повышение прочности кирпича при его прокаливании до 200⁰С сопровождается увеличением содержания растворимой SiO2, что свидетельствует о дальнейшем протекании реакции между известью и кремнеземом.

Основываясь на данных исследований и опыте эксплуатации силикатного кирпича в дымоходах и дымовых трубах разрешается применять силикатный кирпич марки 150 для кладки дымовых каналов в стенах, в том числе от газовых приборов, для разделок, огнезащитной изоляции и облицовки; марки 150 с морозостойкостью Мрз35 - для кладки дымовых труб выше чердачного перекрытия.

1.8 Теплопроводность

Теплопроводность сухих силикатных кирпичей и камней колеблется от 0,35 до 0,7 Вт/(м 'С) и находится в линейной зависимости от их средней плотности, практически не завися от числа и расположения пустот.

Испытания в климатической камере фрагментов стен, выложенных из силикатных кирпичей и камней различной пустотности, показали, что теплопроводность стен зависит только от плотности последних. Теплоэффективные стены получаются лишь при использовании многопустотных силикатных кирпичей и камней плотностью не выше 1450 кг/м3 и аккуратном ведении кладки (тонкий слой нежирного раствора плотностью не более 1800 кг/м3, не заполняющего пустоты в кирпиче).

2. Технологическая часть

2.1 Песок

Основным компонентом силикатного кирпича (85 - 90% по массе) является песок, поэтому заводы силикатного кирпича размещают, как правило, вблизи месторождений песка, и песчаные карьеры являются частью предприятий. Состав и свойства песка определяют во многом характер и особенности технологии силикатного кирпича.

Песок - это рыхлое скопление зерен различного минерального состава размером 0,1 - 5 мм. По происхождению пески разделяют на две группы.- природные и искусственные. Последние, в свою очередь, разделяют на отходы при дроблении горных пород (хвосты от обогащения руд, высевки щебеночных карьеров и т. п.), дробленые отходы от сжигания топлива (песок из топливных шлаков), дробленые отходы металлургии (пески из доменных и ватержакетных шлаков).

Форма и характер поверхности зерен песка.

Эти факторы имеют большое значение для формуемости силикатной смеси и прочности сырца, а также влияют на скорость реакции с известью, начинающейся во время автоклавной обработки на поверхности песчинок.

По данным В.П. Батурина, И.А. Преображенского и Твенхофелла, форма зерен песка может быть окатанной (близкой к шарообразной).; полуокатанной (более волнистые очертания); полуугловатой (неправильные очертания, острые ребра и углы притуплены); угловатой (острые ребра и углы). Поверхность песчинок может быть гладкой, корродированной и регенерированной. Последняя получается при нарастании на песчинках однородного материала, например кварца на кварцевых зернах.

Гранулометрия песков.

В производстве силикатного кирпича гранулометрия песков играет важную роль, так как она в решающей степени определяет формуемость сырца из силикатных смесей. Наилучшей гранулометрией песка является та, средние зёрна размещаются между крупными, а мелкие - между средними и крупными зёрнами.

Большинство исследователей к пескам относят зёрна размером 0,05 - 2 мм. В.В. Охотин выделяет при этом две фракции: песчаные - 0,25 - 2 мм и мелкопесчаные - 0,05 - 0,25 мм. П.И. Фадеев разделяет песок по размеру зёрен на пять групп: грубые (1 - 2 мм), крупные (0,5 - 1 мм), средние (0,25 - 0,5 мм), мелкие (0,1 - 0,25 мм) и очень мелкие (0,05 - 0,1 мм).

При смешении одинаковых по массе трёх фракций песка (крупного, среднего и мелкого) с соотношением размеров их зёрен 4:2:1 получают смесь с высокой пористостью; при соотношении 16:4:1 пористость значительно уменьшается, при соотношении 64:8:1 - уменьшается ещё более сильно, при соотношении 162:16:1 достигается наиболее плотная их упаковка.

Установлено, что оптимальная упаковка зёрен силикатной смеси (с учётом наличия в ней тонкодисперсных зёрен вяжущего) находится в пределах соотношений от 9:3:1 до 16:4:1.

Пористость песков.

Пористость рыхло насыпанных окатанных песков возрастает по мере уменьшения диаметра их фракций, а в уплотненном виде она одинакова для всех фракций, за исключением мелкой. Пористость остроугольных песков возрастает по мере уменьшения их размеров, как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии.

И следует, что с уменьшением крупности песков их пористость возрастает довольно значительно. Таким образом, в большинстве случаев мелкие пески (за исключением хорошо окатанных) обладают повышенной пористостью как в рыхлом, так и в уплотненном состоянии, в связи с чем при их использовании в производстве силикатного кирпича расходуют больше вяжущего.

2.1.1 Влажность

В грунтах содержится вода в виде пара, гигроскопическая, пленочная, капиллярная, в твердом состоянии, кристаллизационная и химически связанная. Способность грунта удерживать в себе воду за счет молекулярных сил сцепления называют молекулярной влагоемкостью, а влажность, соответствующую максимальному смачиванию, - максимальной молекулярной влагоемкостью. Последняя возрастает по мере уменьшения размера фракций песка.

Влажность песка в значительной мере влияет на его объем, что необходимо учитывать при перевозке песка в железнодорожных вагонах или баржах, а также при намыве его на карты. Наибольший объём пески занимают при влажности примерно 5%.

2.1.2 Добыча и обработка песка

Добыча песка.

Все силикатные заводы размещают обычно вблизи месторождения основного сырья - песка. Для БКСМ песок добывается в Новоольшанском карьере.

Прежде чем приступить к добыче песка, место добычи - карьер - необходимо предварительно подготовить к эксплуатации. Для этого снимают вскрышные породы, т. е. верхний слой, содержащий землю, посторонние предметы, глину, органические вещества и т. п.

Если толщина слоя не более 1 м, то верхний слой снимают бульдозером или скрепером с последующим транспортированием его в отвал

Если же вскрышные породы имеют большую высоту, расстояние до отвала значительное, то вскрышные работы производят экскаваторами и отвозят пустую породу рельсовым или автомобильным транспортом.

Добыча песка начинается после снятия вскрышных пород и производится одноковшовыми экскаваторами, оборудованными прямой лопатой с различной емкостью ковша.

2.1.3 Транспортирование песка от забоя

Для перевозки песка от забоя в производственное помещение, т. е. к песочным бункерам, пользуются различным транспортом, а именно: рельсовым, автотранспортом, ленточными транспортерами и т. д.

Для перевозки песка от забоя к песочным бункерам вагонетками укладывается узкоколейный рельсовый путь. Рельсовые пути по своему устройству разделяются на постоянные и переносные; при разветвлении и для переезда с одного пути на другой устанавливают стрелочные переводы. В зависимости от принятой системы движения составов существуют следующие разновидности путей: однопутная тупиковая или кольцевая. Карьерные пути необходимо поддерживать всегда в исправном состоянии.

Основные требования к состоянию пути: балластный слой должен иметь заданную толщину и откосы; все шпалы должны быть плотно подбиты во избежание просадки пути при движении составов; путь должен быть отрихтован строго по прямой или по кривой данного радиуса без отклонений в сторону.

Из вагонеток в песочные бункера песок разгружают, опрокидывая кузов. Эта трудоемкая операция в настоящее время на ряде заводов механизирована.

При небольшом расстоянии от забоя до песочных бункеров для транспортирования песка используют ленточные транспортеры, которые представляют собой бесконечную ленту из многослойной прорезиненной ткани, надетую на два цилиндрических барабана (приводной и натяжной). Если привести во вращение один из барабанов - приводной, то лента начинает двигаться и приводит в движение второй барабан - натяжной. Под лентой устанавливают поддерживающие ролики. Чем шире транспортерная лента, тем большее количество материала она может перебросить за единицу времени. Чтобы материал не сбрасывался с ленты, устанавливается определенная скорость движения.

Обработка песка. Песок, поступающий из забоя до его употребления в производство, должен быть отсеян от посторонних примесей - камней, комочков глины, веток, металлических предметов и т. п. Эти примеси в процессе производства вызывают брак кирпича и даже поломки машин. Поэтому над песочными бункерами на БКСМ устанавливают барабанные грохоты.

2.2 Известь

Известь является второй составной частью сырьевой смеси, необходимой для изготовления силикатного кирпича.

Сырьём для производства извести являются карбонатные породы, содержащие не менее 95% углекислого кальция CaCO3. К ним относятся известняк плотный, известняковый туф, известняк-ракушечник, мел, мрамор. Все эти материалы представляют собой осадочную горную породу, образовавшуюся главным образом в результате отложения на дне морских бассейнов продуктов жизнедеятельности животных организмов. На БКСМ используется мел, добываемый в карьере «Зелёная поляна».

Известняк состоит из известкового шпата - кальцита - и некоторого количества различных примесей: углекислого магния, солей железа, глины и др. От этих примесей зависит окраска известняка. Обычно он бывает белым или разных оттенков серого и желтого цвета. Если содержание глины в известняках более 20%, то они носят название мергелей. Известняки с большим содержанием углекислого магния называются доломитами.

Мергель является известково-глинистой породой, которая содержит от 30 до 65% глинистого вещества. Следовательно, наличие в нем углекислого кальция составляет всего 35 - 70%. Понятно, что мергели совершенно не пригодны для изготовления из них извести и поэтому не применяются для этой цели.

Доломиты, так же как известняки, относятся к карбонатным горным породам, состоящим из минерала доломита (СаСО3*МgСО3). Так как содержание в них углекислого кальция менее 55%, то для обжига на известь они также непригодны. При обжиге известняка на известь употребляют только чистые известняки, не содержащие большого количества вредных примесей в виде глины, окиси магния и др.

2.3 Вода

При производстве силикатного кирпича воду применяют на всех стадиях производства: при гашении извести, приготовлении силикатной массы, прессовании и запаривании кирпича-сырца, получении технологического пара.

Природная вода никогда не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит различные примеси, попавшие в нее из воздуха (растворенные газы, пыль, микроорганизмы). Растворенных веществ в такой воде немного и поэтому она называется мягкой.

Вода, содержащая большое количество углекислых солей кальция и магния (карбонатных), называется жесткой. Применять жесткую воду в промышленных целях, например для получения технологического пара, без предварительного умягчения ее нельзя, иначе при кипении воды на стенках промышленных котлов образуется накипь, которая выводит их из строя. При снабжении котлов мягкой водой удлиняется срок их службы.

Борьба с накипью в паровых котлах осуществляется двумя способами: обработкой воды умягчением до поступления ее в паровые котлы и внутрикотловой обработкой.

Воду умягчают двумя способами: термическим и химическим. Термический способ основан на разложении карбонатной жесткости нагреванием воды до 85 - 1100, при этом образуются труднорастворимые выпадающие в осадок карбонат кальция и гидроокись магния. Этот способ обычно применяется в сочетании с химическим методом. Реагентами при этом являются едкий натр и кальцинированная сода.

Внутрикотловая обработка заключается в растворении накипи соляной кислотой (5 - 7-процентным раствором), для чего через паровые котлы прокачивают раствор. Продолжительность промывки зависит от степени загрязнения (но не больше - 10 - 20 час.). По окончании кислотной промывки и после удаления кислоты котлы промывают слабым раствором щелочи.

Вода при нагревании превращается в пар; если воду нагревать в закрытом сосуде, например в котлах, то она будет испаряться с поверхности и пар будет накапливаться в пространстве над поверхностью воды до тех пор, пока между водой и образующимся из нее паром не установится динамическое равновесие, при котором в единицу времени столько же молекул воды испаряется, сколько и переходит обратно в жидкость. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, из которой он образовался, называется насыщенным. В производстве силикатного кирпича для гашения силикатной массы и для запаривания кирпича-сырца применяется насыщенный пар, который производится в котельных.

3. Описание технологической схемы производства с обоснованием технологических процессов

3.1 Подготовка силикатной массы

3.1.1 Дозировка компонентов

Для получения сырьевой смеси (силикатной массы) требуемого качества необходимо правильно дозировать их.

Дозу извести в силикатной массе определяют не по количеству извести в ней, а по содержанию той ее активной части, которая будет участвовать в реакции твердения, т. е. окиси кальция. Поэтому норму извести устанавливают в первую очередь в зависимости от ее активности.

На каждом заводе обычно ее устанавливают опытным путем.

Среднее содержание активной извести в силикатной массе равно 6 - 8%. При употреблении свежеобожженной извести без посторонних примесей и недожога количество ее может быть уменьшено; если же в извести содержится большое количество недожженного камня и посторонних примесей, а также если известь долго хранилась на воздухе, норма ее в смеси должна быть увеличена.

Как недостаточное, так и излишнее количество извести в силикатной массе влечет за собой нежелательные последствия: недостаточное содержание извести снижает прочность кирпича, повышенное содержание удорожает себестоимость, но в то же время не оказывает положительного влияния на качество. Активность извести, поступающей в производство часто изменяется; поэтому для получения массы с заданной активностью требуется часто изменять в ней количество извести. На БКСМ используется известь активностью 70 - 85%.

3.1.2 Приготовление силикатной массы

Известково-песчаную смесь готовят двумя способами: барабанным и силосным.

Силосный способ приготовления массы имеет значительные экономические преимущества перед барабанным, так как при силосовании массы на гашение извести не расходуется пар.

Кроме того, технология силосного способа производства значительно проще технологии барабанного способа. Подготовленные известь и песок непрерывно подаются питателями в заданном соотношении в одновальную мешалку непрерывного действия и увлажняются водой. Перемешанная и увлажненная масса поступает в силосы, где выдерживается от 4 до 10 часов, в течение которых известь гасится.

Силос представляет собой цилиндрический сосуд из листовой стали или железобетона; высота силоса 8 - 10 м, диаметр 3,5 - 4 м. В нижней части силос имеет конусообразную форму. Силос разгружается при помощи тарельчатого питателя на ленточный транспортёр. При этом происходит большоё выделение пыли.

При вылёживании в силосах масса часто образует своды; причина этого - относительно высокая степень влажности массы, а также уплотнение и частичное твердение её при вылёживании. Наиболее часто своды образуются в нижних слоях массы, у основания силоса. Для лучшей разгрузки силоса необходимо сохранять возможно меньшую влажность массы. Силосы разгружаются удовлетворительно лишь при влажности массы в 2 - 3%. Силосная масса при выгрузке более пылит, чем масса, полученная по барабанному способу; отсюда более тяжелые условия для работы обслуживающего персонала.

Работа силоса протекает следующим образом: внутри силос разделен перегородками на три секции. Масса засыпается в одну из секций в течение 2,5 часов, столько же требуется и для разгрузки секции. К моменту заполнения силоса нижний слой успевает вылежаться в течение того же времени, т.е. около 2,5 часов. Затем секция выстаивается 2,5 часа, и после этого её разгружают. Таким образом, нижний слой гасится около 5 часов.

Так как разгрузка силосов происходит только снизу, а промежуток между разгрузками составляет 2,5 часа, то и все последующие слои также выдерживаются в течение 5 часов в непрерывно действующих силосах.

3.1 3 Процесс автоклавной обработки

Для придания необходимой прочности силикатному кирпичу его обрабатывают насыщенным паром. Полный технологический цикл запаривания кирпича в автоклаве состоит из операций очистки и загрузки автоклава, закрывания и закрепления крышек, перепуска пара; впуска острого пара, выдержки под давлением, второго перепуска, выпуска пара в атмосферу, открывания крышек и выгрузки автоклава. Совокупность всех перечисленных операций составляет цикл работы автоклава, который равен 10 - 13 часов.

Из автоклава силикатный кирпич поступает на открытую площадку, где складируется и отгружается потребителям.

3.2 Контроль производственного процесса и качества готовой продукции

Что же считается браком в процессе производства кирпича?

В настоящее время действуют стандарты ГОСТ 7484-78 (Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия» и ОСТ 530-95 «Кирпич и камни керамические. Технические условия», пришедший на смену ГОСТ 6316-74 и ГОСТ 648-73.

По ГОСТу браком являются пережог и недожог, и такой кирпич не рекомендуется для продажи. Наличие известковых включений ГОСТ допускает.

Как узнать, правильно ли обожжен красный кирпич?

Если сердцевина кирпича - более насыщенного цвета, чем «тело», и при ударе он звенит, то это - кирпич хорошего качества.

1. Недожог, недожженный кирпич. Недожженный кирпич имеет характерный горчичный цвет и при ударе издает глухой звук. У недожженного кирпича низкая морозостойкость и он «боится» влаги.

2. Пережог, пережженный кирпич образуется от очень высоких температур. Кирпич чернеет, оплавляется, теряет четкие размеры, его «распирает» изнутри. Но специалисты говорят, что если кирпич не нарушил своей формы, а черной у него оказалась только сердцевина, то он, наоборот, становится очень прочным, будто железным.

3. Известковые включения. Глинистое сырье содержит известняк. Во время подготовки сырья известняк измельчается. Но если остались зерна, жди подвоха. 0 ни набирают влагу и «раздуваются», откалывая кусочки кирпича. Если глубина откола больше 6 мм, такой кирпич ОТК бракует, если меньше - его пускают в продажу. Фасады домов, сложенные из такого кирпича, получаются рябыми, словно «засиженные мухами».

Кстати, известковые включения - не чисто российская беда. Для Европы - это тоже проблема.

4. Высолы. Самый распространенный и коварный брак - высолы. Высолы проявляются уже на кирпичных стенах в виде белых пятен и разводов (то есть уже после того, как кирпич уложен). И при покупке не угадаешь - будут высолы на этом кирпиче или нет. Образуются они в результате миграции солей из кладочного раствора, кирпича, грунтовых вод и даже воздуха.

Но если после всех предосторожностей высолы все же появились, не стоит расстраиваться. Строители заверяют, что большая часть высолов смывается дождями через год-два. Если ждать нет времени, можно воспользоваться народными средствами: раствором уксусной кислоты, 5-процентным раствором соляной кислоты или раствором нашатырного спирта (пузырек на ведро воды). Или купить в строительных магазинах специальные средства. Или обратиться на фирму, которая «отмоет» дом от соли и покроет фасад защитным составом.

Не хотите, чтобы зимой в доме было холодно или фасад размыло дождем? Тогда не покупайте недожженный кирпич.

Пережженный брать можно, но только в том случае, если его форма не нарушена. А вот насчет известняковых включений решайте сами.

Но нужно помнить, что кирпич с отколами быстрее разрушается. Отсутствие брака означает:

1. Соответствие реальной прочности на сжатие заявленной марке. Производят кирпич марок М75, М100, М125, М150, М200, М250, М300. Цифры обозначают предел прочности в кг/см?; подбирать материал надо исходя из расчета нагрузки на стены.

2. Соответствие пористости марке по морозостойкости, т.е. количеству циклов попеременного замораживания / оттаивания, которое способен «пережить» кирпич, находясь в воде более суток. Маркировка по этому параметру содержит букву «Р»; существующие марки морозостойкости: Р15, Р25, Р35, Р50. В средней полосе России используют изделия марки Р35. Для теплых регионов, как правило, вполне достаточно, если строительный кирпич «терпит» 15 циклов. Облицовочный кирпич Р15 массово не производят - по ГОСТУ его разрешено выпускать только в южных районах, и только в случае, если опыт прошлого строительства в этих местах с применением неморозостойкого материала оказался положительным.

3. Соответствие водопоглощения нормативу - не меньше 8% для полнотелого кирпича и не меньше 6% для пустотелого.

4. Соответствие изделия заданному размеру. Как и прежде, стандарт - 250x120x65 мм. Существуют также:

- кирпич утолщенный - 250x120x88 мм,

- одинарный модульных размеров- 288x138x63 мм,

- утолщенный модульных размеров -288x138x88 мм.

Кроме того, ГОСТ разрешает предприятиям-изготовителям по соглашению с потребителем выпускать на заказ изделия нетрадиционных габаритов и форм.

Чаще всего встречаются: полуторный кирпич - 250x120x103 мм и двойной 250x120x138 мм. Однако, во всех случаях отклонение размеров от стандарта (или от размеров, указанных в договоре) не должно превышать: по длине ±5 мм, по ширине ±4 мм, по толщине ±3 мм.

Для облицовочных изделий требования по отклонениям строже: по длине ±4 мм, по ширине ±3 мм, по толщине -2..+3 мм.

Количество т. н. «половника» в партии не превышает 5%;

6. Соответствие внешнего вида стандарту. Поверхность граней должна быть плоской, ребра - прямолинейными. Правда, у строительного материала допускаются закругления вертикальных ребер радиусом до 15 мм.

7. Соответствие экологической норме. Удельная эффективная активность естественных радионуклидов не должна превышать 370 Бк/кг.

8. Кирпич не должен содержать включений извести и камней. В принципе, известь входит в состав сырьевой глины, но при этом она мелко помолота. Если же остаются крупные частицы, в дальнейшем они начинают впитывать влагу и разбухают (появляет т. н. «дутик»), откалывая мелкие кусочки кирпича.

9. Масса любого кирпича в высушенном состоянии не должна превышать 4,3 кг.

Для строительного кирпича не считается браком наличие некоторых допустимых дефектов:

1. Допускается наличие отбитостей углов глубиной 10. 15 мм и (или) повреждений ребер глубиной до 10 мм, длиной 10..15 мм - по два дефекта на штуку кирпича.

2. Допускается наличие трещин протяженностью до 30 мм - по одной на ложковую и тычковую грани.

3. Отколы поверхности глубиной 3..10 мм разрешены в количестве до 3 штук на кирпич.

Требования к внешнему виду облицовочного кирпича более строги: на лицевой поверхности кирпича не должно быть сколов (от известковых включений), пятен, выцветов и других внешних дефектов, видимых с расстояния 10 м на открытом пространстве при дневном освещении.

4. Мероприятия по охране окружающей среды

Одним из факторов, отрицательно влияющих на морально-психологическое состояние людей, стала в последнее время радиоэкология окружающей среды, в том числе и строительных объектов промышленного и гражданского назначения.

Каждый житель нашей страны в среднем получает ежегодно дозу около 5 мЗв (1Зв=100 бэр) на все тело за счет природной радиации и медицинской диагностики.

Эффективные эквивалентные радиационные дозы облучения, получаемые населением от строительных материалов и конструкций, наиболее высоки и составляют 56 -65%, в том числе: гамма-излучение (30 - 35%) и радиоактивные газы (26 - 30%).

Учитывая неравномерность распределения естественных радионуклидов (от 7 до 4700 Бк/кг) в горных породах и минералах, используемых для производства строительных материалов, возникает необходимость регионального исследования на радиоактивность строительных материалов, изделий и конструкций и составления четкой и полной картины о вкладе их в эффективную эквивалентную дозу облучения.

Представляется актуальным создание эффективной системы радиационного контроля и принятия неотложных мер по обеспечению радиационной безопасности человека с учетом снижения риска при возникновении нарушений действующих норм на всех этапах технологического процесса производства - от карьера до выпуска готовой продукции. Как только минеральное сырье извлечено из недр и пущено в технологический процесс, источник излучения из природного превращается в антропогенный.

Силикатный кирпич, соответствующий ГОСТ 379 - 95 «Кирпич и камни силикатные», является одним из основных видов строительных материалов в жилищном строительстве. В связи с этим проведены исследования радиационной безопасности представительных проб на основных технологических переделах производства полнотелого утолщенного силикатного кирпича марки 150, производства крупнейшего в Белгородской области АО «Стройматериалы».

Общую радиоактивность и удельную эффективную активность радиоизотопов тория, радия, калия и цезия определяли гамма-спектрометрическим методом как в исходном сырье, так и на основных технологических переделах, включая готовую продукцию.

Более 50% заводов силикатного кирпича в стране располагают собственными известково-обжигательными цехами, сырьем для которых служат карбонатные породы. АО «Стройматериалы» в качестве карбонатного сырья использует мел Белгородского месторождения. Меловые породы Белгородского месторождения относятся к верхнемеловому возрасту.

В геологическом строении месторождения принимают участие меловые, палеогенные и четвертичные отложения. Форменный состав мела - это коколиты, фораминеферы, призмы иноцерамов и порошковый кальцит. Мел отличается повышенной степенью чистоты. В меловой породе встречаются лишь отдельные пятна, окрашенные гидроокислами железа. Высокое качество мела подтверждается его химическим составом, который свидетельствует о преимущественном содержании кальцита СаСО₃.

Присутствующие в небольшом количестве карбонаты магния образуют рассеянные в основной массе мела кристаллы магнезиального кальцита, доломита и сидерита.

Основной загрязняющий фактор в воздействии силикатной промышленности на окружающую среду - это пыль, возникающая при приготовлении сырьевых смесей, дозировании, перемешивании, тонком измельчении и особенно сушке и обжиге сыпучих материалов. Пыль силикатных производств имеет высокую дисперсность (количество частиц менее 5 мкм доходит до 60%) и содержит значительное количество свободного оксида кремния. В то же время, например, при производстве кирпича пылевыделение в смесеприготовительном отделении в 12-15 раз превышает допустимые нормы. Даже на участках погрузки и разгрузки кирпича запыленность в 2-3 раза выше допустимых концентраций. Причины повышенного загрязнения воздуха - отсутствие надежной герметизации технологического оборудования, местных отсосов, вакуумной пылеуборки, эффективной общеобменной вентиляции. Поэтому транспортирующие средства для пылящих кусковых и порошкообразных материалов и пылящее оборудование должны устанавливаться в герметически закрытых кожухах.

5. Расчет материального баланса

силикатный кирпич песок гранулометрия пережог

Исходные данные

Производительность линии годовая N_год = 35*10⁶ шт./год

Марка кирпича СУР 150/1850/35/ДСТУ Б.В.2.7-80-98

R_сж = 20Мпа

H_к = 80 мм

с_к = 1850

Влажность сырьевой смеси для прессования кирпича W_см = 6,5 %

Карьерная влажность песка W_П.кар = 6%

Содержание в извести активной СаО А_И = 50%

Состав вяжущего (содержание извести) ?_И = 50%

Расчет материального баланса

Производительность линии в условных тысячах:

N_{год.усл.тыс} = N_год/764

N_{год.усл.тыс}= 35000000/764 = 45811.5

Производительность с учетом:

- потери при транспортировке, хранении готовой продукции Х_тр=0,5%

N'_год = N_год*(1+0,005)

N'_год = 35000000*(1+0,005) = 35175000 шт/год

- потери при автоклавировании Х_авт = 0,5 %

N_авт = N'_год (1+Х_авт)

N_авт = 35175000*(1 + 0,005) = 35350875 шт/год

- потери при укладке кирпича на запарочные вагонетки Х_укл = 1%

N_укл = N_авт*(1+ Х_укл)

N_укл = 35350875* (1 + 0,01) = 35704384 шт/год

- количество отбракованного кирпича при укладке

N_{укл.брак} = N_авт* Х_укл

N_{укл.брак} = 35350875 * 0,01 = 353508.75 шт/год

-потери при прессовании кирпича Х_пресс = 1,5 %

N_пресс = N_укл *( 1+ Х_пресс)

N_пресс = 35704384*(1+0,015) = 36239950 шт/год

- количество отбракованного кирпича при прессовании

N_{пресс.брак} = N_укл * Х_пресс

N_{пресс.брак} = 35704384 * 0,015 = 535565.76 шт/год

- потери при прессовании кирпича ( по массе)

масса одного кирпича

m_к = 0,250*0,120*0,088* с_к

m_к = 4,884 кг

М_пресс =(N_пресс* m_к)/1000

М_пресс = (36239950*4,884)/1000 =176995 т/год

- потери при транспортировании массы в бункера прессов Х_тр.1 = 0,5 %

М_{пресс.тр} = М_пресс *(1+ Х_тр.1)

М_{пресс.тр} = 176995*(1+0,005) = 177880 т/год

- потери при подготовке массы Х_см.1 = 0,5%

М_см = М_{пресс.тр} *(1+ Х_см.1)

М_см = 177880*(1+0,005) = 178770 т/год

- возврата брака кирпича при прессовании и укладки на вагонетки

коэффициент возврата массы ?_возвр = 90%

М'_см = М_см - ((N_{укл.брак}+ N_{пресс.брак})*( m_к/1000)* ?_возвр)

М'_см = 178770 - ((353508+535565)*( 4,884/1000)*0,9) = 174862 т/год

- доувлажнение смеси при подготовке массы к прессованию

влажность смеси на выходе из силоса W_сил = 3,5 %

М”_см = М'_см*(1+ W_сил - W_см)

М”_см = 174862 *(1+0,035 - 0,065) = 169616 т/год

- потери при гашении смеси в силосах Х_сил = 0,5 %

М_сил = М”_см*(1+ Х_сил)

М_сил = 169616 *(1+0,005) = 170464 т/год

- потери в смесителе (при гашении извести) Х_см.2 = 0,5%

М_см.2 = М_сил*(1+ Х_см.2)

М_см.2 = 170464*(1+0,005) = 171316 т/год

- вяжуще-водное отношение для приготовления смеси

ВВ = (R_сж + 8)/11

ВВ = 2,545

- содержание вяжущего в смеси

В' = ВВ*W_см

В' = 2,545*0,065 = 16,545%

- количество вяжущего для приготовления смеси

Вяж = ВВ * W_см* М_см.2

Вяж = 2,545*0,065*171316 = 28339 т/год

- количество песка для приготовления смеси

М_п = М_см.2**(1 - В')

М_п = 171316 *(1 - 0,16545) = 142971 т/год

- потери при помоле вяжущего Х_пом = 0,5%

М_пом = Вяж *(1+ Х_пом)

М_пом = 28339*(1+0,005) = 28480 т/год

- количество извести для приготовления вяжущего

И = Вяж *?_И

И = 28339 * 0,5 =14169 т/год

- количество песка для приготовления вяжущего

М_П.вяж= Вяж* (1 + ?_И) = 28339*(1+0,5) = 42508 т/год

-потери при предварительном дроблении извести Х_И.др = 1%

М_И.др = И*(1+ Х_И.др) = 14169*(1+0,01) = 14310 т/год

- потери на декарбонизацию известняка при обжиге Х_обж = 44%

М_из.обж = М_И.др*(1+ Х_обж)

М_из.обж = 14310 *(1+0,44) = 20607 т/год

- потери при подготовке известняка (отборе фракции 40 - 80 мм)

Х_др = 10%

М_из.др = М_из.обж *(1+ Х_др)

М_из.др = 20607 *(1+0,1) = 22668 т/год

- количество отсева известняка ( фракция менее 40 мм)

М_из.отс = М_из.обж* Х_др

М_из.отс = 20607*0,1 = 2060.7

- потери на складирование и транспортирование известняка Х_тр.2 = 3 %

М_из.скл = М_из.др*(1+0,03)

М_из.скл = 22668*(1+0,03) = 23348 т/год

- потери на подготовку песка Х_П.подг = 2%

М_П.подг = (М_П.вяж+ М_п)*(1+ Х_П.подг)

М_П.подг = (42508+142971)*(1+0,02) = 189188 т/год

-количество отсева при подготовке песка

М_П.отс = (М_П.вяж+ М_п)* Х_П.подг

М_П.отс = (42508+142971)*0,02 = 4074 т/год

- потери при транспортировке из карьера Х_П.тр.3 = 0,5%

М_П.тр.3 = М_П.подг*(1+ Х_П.тр.3)

М_П.тр.3 = 189188*(1+0,005) = 190134 т/год

- потри при добыче песка Х_П.доб =1%

М_П.доб = М_П.тр.3*(1+ Х_П.доб)

М_П.доб = 190134*(1+0,01) = 192035 т/год

Список использованной литературы

1. Боженов П.И. Технология строительных материалов.

2. Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича.

3. Воробьев В.А. Строительные материалы.

Размещено на Allbest.ru

...