Характеристики и производство кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Кирпич является самым древним строительным материалом. В Библии есть упоминание о кирпиче как о строительном материале, который используется людьми, которые расселялись сразу после Великого Потопа, т.е. на заре сознательной истории человечества.

До нашего времени кирпич-сырец широко распространился во многих странах необожженный, с добавлением в глину резаной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности. Важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т.п.

До 19-го века техника производства кирпича оставалась примитивной и трудоемкой. Формовали кирпич вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине 19-го века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80% всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200 млн. шт. в год.

Сейчас кирпич представляет собой очень легкое керамическое изделие, которое, несмотря на свой небольшой вес, обладает довольно высокой степенью прочности. Еще одно неопровержимое преимущество кирпича - прекрасные теплоизоляционные свойства. Они возможны благодаря множеству отверстий на керамическом кирпиче. Безусловно, свойство надежно сохранять тепло можно считать одним из самых важных качеств кирпича, но не стоит забывать, что кирпич на протяжении многих столетий считается одним из самых прочных и долговечных строительных материалов. С годами использования кирпича, как основного при строительстве, технологии его изготовления совершенствовались. Сейчас можно с уверенностью говорить о том, что при соблюдении всех установленных норм производства кирпич, из которого будет построено здание, будет долговечным и прочным. Кирпичный дом устойчив к всевозможным погодным явлениям, ему не страшен ни дождь, ни сильный ветер, ни даже ураган. По оценкам специалистов и согласно официальным данным ГОСТа, кирпичный дом вполне способен стоять без реставрации и без проведения реконструкционных работ на протяжении 100-150 лет.

Отдельно стоит сказать о том, что современный кирпич идеально соответствует нормам пожаробезопасности. Поскольку этот строительный материал не горит, возможность возгорания кирпичного дома сведена к нулю. Кроме того, кирпич не подвергается воздействию микроорганизмов, в том числе грибков и плесени. Таким образом, кирпичная кладка не будет гнить, в то же время она вполне способна пропускать необходимое количество воздуха. При этом нужно помнить, что кирпич, изготовленный из глины, абсолютно экологичен: человек, живущий в кирпичном доме, находится в наиболее благоприятном для себя микроклимате.

Следует отметить, что кирпичные стены прекрасно поглощают шумы. Если сравнивать шумоизоляцию кирпичных, деревянных и панельных домов, она определенно будет выше в первом случае. К преимуществам строительства из кирпича можно отнести и разнообразие конфигураций, архитектурных вариаций. Кирпич имеет довольно маленькие по сравнению с домами из бруса или панелей размеры, это позволяет придумывать различные строения, использовать кирпич при возведении самых неожиданных архитектурных форм.

И, наконец, не последнее слово остается за вариантами расцветки кирпича. Современная "кирпичная палитра" представлена всеми возможными цветовыми сочетаниями. Помимо привычной красной и белой расцветки кирпич строительный может быть выполнен и в другой цветовой гамме, все зависит от индивидуальных предпочтений каждого отдельного заказчика и возможностей того или иного производства.

Подводя итоги, можно сказать, что использование кирпича в строительстве будет актуальным на протяжении еще долгих лет.

1. Общая характеристика предприятия

Энемский кирпичный завод находится в Тахтамукайском районе, Республики Адыгея. Завод начал работать в 1933 году. В годы войны и оккупации завод был полностью разрушен. Однако его быстро восстановили и стали расширять, так как стране требовалось много строительных материалов. Энемские глины как нельзя лучше по своим качествам подходили для производства кирпича, а позже керамзита.

Уже к 1958 году предприятие отправляло на стройки страны 10 миллионов штук красного кирпича. К 1968 году - уже 17 млн. штук. После того, как строители перешли на крупноблочное строительство, потребовался в больших количествах новый строительный материал - керамзит. На Кубани и в Адыгее его не производили, и тогда энемцы первыми решили освоить выпуск новой продукции. Не было опыта, знаний, пришлось первопроходцам сесть за учебники и чертежи. Пришло новое оборудование, смонтировали печи обжига и уже в 1961 году освоили выпуск керамзита. Его тогда выработали 25,9 тысяч кубометров, а в 1966 году уже было произведено 65 тысяч кубометров. В 1968 году были введены в действие три камеры туннельных сушилок и холодильный барабан, реконструировано формовочное отделение кирпичного цеха. Кирпично-керамзитовый завод превратился в ведущее предприятие строительных материалов не только в Адыгее, но и по всей Кубани.

В настоящее время на нем выпускается только полнотелый кирпич марок 75 и 100. За годы длительной эксплуатации производство было механизировано, но не отвечает современным требованиям: большая часть оборудования изношена, низкая конкурентоспособность, а годовая производительность снизилась с проектной мощности завода в 20 млн. шт. усл. кирп. до 12 млн. шт. усл. кирп.

2. Сырьевая база Энемского кирпичного завода

Энемский кирпичный завод в качестве основного сырья для производства керамических изделий использует глину Энемского месторождения, расположенного на удалении 2-х километров от предприятия. Глина - полидисперсная, хорошо размокающая в воде, с небольшим количеством примесей известняка, соединений железа и кварца. Состав и основные свойства приведены в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав глинистого сырья

Содержание компонентов, %
Al2O3	SiO2	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O	Na2O	ППП	Гидрослюда
12,99	67,84	5,29	2,14	1,29	0,29	1,1	1,33	5,64	2,09
±2,1	±5,7	±1,02	±0,22	±0,1	±0,03	±0,11	±0,2	±1,8	±0,19

Для получения эффективного кирпича и камня высокого качества используются: Молотый уголь - комплексная добавка, которая улучшает спекаемость керамической массы. При его использовании в толще обжигаемого материала создается восстановительная среда, благодаря чему железистые окислы из окисного состояния переходят в закисное состояние, и приобретают большую реакционную способность. В результате интенсифицируются процессы спекания, и происходит упрочнение керамического черепка.

Песок и молотый брак из сушки - смешанная отощающая добавка, которая благоприятно влияет на сушильные и обжиговые процессы, также повышается трещиностойкость кирпича-сырца. Брак из сушки используется для создания замкнутого цикла производства и вводится в шихту в измельчённом виде после двух стадий дробления на этапе грубого измельчения из совместного расходного бункера;

Лузга - выгорающая добавка, призванная обеспечить повышение формовочных характеристик шихты, трещеностойкость при сушке и поддержать окислительно-восстановительную среду при обжиге. Она является отходами сельского хозяйства.

Для получения лицевого эффективного кирпича и камня применяются:

Шамот - отощающая добавка, улучшает сушильные и обжиговые, а иногда и формовочные свойства глины. Он является браком от обжига, который используется для создания замкнутого цикла производства и вводится в шихту в измельчённом виде после двух стадий дробления на этапе грубого измельчения из расходного бункера;

Известняк и МР "ЮНС" - комплексная добавка, вводимая в виде шликера. МР "ЮНС" представляет собой тонкодисперсный порошок смеси минеральных компонентов.Модифицирующий реагент с каталитическим эффектом МР "ЮНС" позволяет достигать заданного светлого цвета черепка при введении в глиняную массу относительно небольшого количества карбонатной породы.

Марганцевая руда - объёмно-окрашивающий рудный компонент, вводимый в виде шликера. Добавка снижает водопоглощение и повышает прочность обожженных изделий.

Таблица 2. Принятый состав шихты

Наименование	Содержание, %
Глина	87
Песок и брак из сушки	5
Уголь (каменный)	5
Лузга	3
Глина	87
Шамот (измельченный брак от обжига)	5
Марганцевая руда	8
Глина	82
Шамот	5
МР "ЮНС"	3
Известняк	10

3. Перечень основных и вспомогательных цехов

Энемский кирпичный завод условно можно разделить на предзаводскую, подготовительную и производственную зоны. Вспомогательные и складские помещения расположены в разных местах по принципу максимальной рациональности. Остальная территория предприятия отведена под места отдыха и благоустроенные зеленые зоны.

В предзаводскую зону входят: административно-бытовой корпус и общежитие, совмещенное со столовой. Предусмотрена автостоянка на 13 автомобилей.

Подготовительное отделение включает в себя 5 зданий, связанных галереями, которые оборудованы ленточными конвейерами. Главный производственный корпус состоит из отделений формовки и ремонтно-монтажного отделения, а также сушки и обжига. К нему примыкает склад готовой продукции с башенным краном. Котельная дислоцируется отдельно и находится на безопасном удалении от других зданий и сооружений.

Вспомогательные производства включают в себя: гараж, отдел главного механика, ремонтно-монтажный цех, блокированный к главному производственному корпусу, столярный и упаковочный цеха и лабораторию. Складские помещения можно условно поделить на 4 типа: отделение добавок, глинохранилище, материальный склад и склад горюче-смазочных веществ.

4. Описание процесса производства

Добыча, транспортирование и складирование материалов

Глина добывается на карьере экскаватором и доставляется на завод к глинозапаснику самосвалами, где создаётся запас данного сырья в виде сооружения "Конус" для естественного вылёживания, при помощи бульдозера. На данном этапе, под влиянием естественных погодных условий, происходит улучшение физико-механических свойств глины. Далее, по мере необходимости, глина подаётся многоковшовым экскаватором в массоподготовительное отделение.

Складирование материалов осуществляется в бункерах призматического типа, которые оснащены автоматическими весовыми дозаторами. Для создания запаса воды предусмотрен бак цилиндрической формы. Подача компонентов в массоподготовительное отделение производиться на наиболее оптимальных этапах, согласно принятой технологической схеме.

Массоподготовительное отделение

Для создания качественной шихты используется следующее оборудование:

Ящичный подаватель - устройство для подачи к перерабатывающим или транспортирующим машинам определенных объемных порций сыпучих материалов - устанавливается в начале технологической линии производства. Регулированием скорости движения пластинчатого конвейера и высоты подъема шибера на выходном отверстии изменяется производительность подавателя. Добавку лузги к глине вводят с помощью того же ящичного подавателя, которым дозируют глину, для чего в него монтируют соответствующие отсеки и устанавливают шиберы. Дозирование происходит по объему.

Глинорыхлитель двухвальный - используется для рыхления глины и проталкивания её через колосниковую решетку ящичного подавателя, в комплексе к которым он работает. Такое приспособление может обеспечить равномерную подачу глины в любое время года. Схема действия глинорыхлителя, с общим количеством бил - 14 штук (7 бил на каждом валу) предельно проста и заключается в грубом измельчении глины.

Вальцы камневыделительные с ребристым валком - предназначены для грубого помола глины и выделения каменистых включений. Вальцы состоят из гладкого валка, ребристого валка, привода гладкого валка и ребристого валка, рамы, устройства для защиты вальцов от перегрузки, для очистки гладкого и ребристого валков. Допускаемый максимальный размер поступающих в вальцы кусков глины лимитируется глинорыхлителем.

Бегуны мокрого помола - предназначены для измельчения путем раздавливания тяжелыми катками, растирания, а также для перемешивания компонентов пластической массы. От вертикальной оси катки находятся на различном расстоянии. Один из них, вращаясь по дну чаши из сплошных плит, перемешивает, раздавливает и растирает массу, передаваемую скребком под второй каток, вращающийся по дну из перфорированных плит, через которые масса продавливается на разгрузочный диск и очищается скребками. Воду подают через согнутые в кольцо перфорированные трубы; можно подавать и пар.

Бегуны целесообразно применять для подготовки массы в производстве эффективных пустотелых изделий, хотя они и имеют недостатки - металлоемки, требуют много электроэнергии, громоздки. Привод может осуществляться дистанционно, с помощью автоматики. Бегуны мокрого помола являются в технологическом отношении наиболее эффективной машиной для тонкого измельчения пастообразных глиняных масс.

В процессе бегунной обработки одни и те же кусочки глины подвергаются многократному раздавливающему и истирающему воздействию тяжелых катков, что и обеспечивает тонкое измельчение глины. Их достоинства доказаны исследованиями технологической эффективности обработки глины.

Вальцы тонкого помола - после вальцов грубого помола и бегунов глина поступает на вальцы тонкого помола. В отличие от вальцов грубого помола они имеют зазор между валками 0,8-3 мм, который можно регулировать. Наибольшая величина загружаемых кусков- 30 мм. Их назначение сводится к более тонкому измельчению глинистого сырья.

Шихтозапасник- он предназначен для хранения, перемешивания и пароувлажнения шихты. Опытом подтверждено, что кратковременное вылеживание глины в силосах улучшает ее технологические свойства и качество готовой продукции. Силосы устраиваются со стальными или железобетонными стенками. Выгрузка массы осуществляется вращающимся шнеком, расположенным на дне силоса. Во время гомогенизации (вылеживания) повышается качество глины. Для подогрева и увлажнения глины по кольцевым трубопроводам подается пар. Опытные данные показывают, что улучшение свойств керамических масс достигается преимущественно за первые 10 ч. Это промежуток времени обеспечивает дополнительные гарантии ритмичности завода.

Смеситель с фильтрующей решеткой - предназначен для перемешивания керамической массы, очистки ее от корней и других инородных включений и продавливания через отверстия решетки. Глиняная масса с добавками через загрузочное отверстие в крышке попадает в закрытую полость смесителя, где перемешивается и перемещается к фильтрующей решетке, где удаляются посторонние включения.

Формовочно-перегрузочное отделение

Для получения кирпича-сырца применяется существующий цикл:

Ленточный пресс СМК-28А, предназначенный для пластического формования глиняного бруса, который уплотняет массу и выдавливает её непрерывно через шнековую насадку, которая формирует пустоты. Резательный автомат СМ-678А осуществляет фрагментацию с высокой точностью, в соответствии с программой, для получения изделий требуемых размеров. Следующей операцией кирпич-сырец укладывается автоматом СМК-127 на сушильные вагонетки с технологическими интервалами.

Сушильно-перегрузочное отделение

Для процесса сушки и создания пакетов заложен индивидуальный подход:

Сформованный и уложенный кирпич-сырец содержит влагу, которая должна быть удалена по мягкому режиму, продолжительностью 36 часов. Это делается для того, чтобы на изделиях не возникали трещины и иные усадочные деформации.

На Энемском кирпичном заводе сушка осуществляется в туннельных сушилках, которые объединены в 3 совместных блока. Транспортировка на шестиполочных консольных вагонетках производиться по системе рельсовых путей с шириной колеи 750 миллиметров по круговому принципу с возвратом к исходному пункту. Перемещение и сопутствующие операции выполняются при помощи передаточных тележек и толкателей. Разгрузка сушильных вагонеток производится вручную, один рабочий перекладывает кирпич-сырец на ленту вспомогательного транспортера, а другой формирует пакеты на обжиговых вагонетках. Садка - ёлочная с зазорами между кирпичами, которые должны укладываться особым образом в 12 вертикальных рядов.

Обжиговое отделение

Для обжига подготовленного кирпича-сырца используется туннельная печь:

Печные вагонетки с пакетами двигаются по рельсовым путям, а промежуточное транспортирование осуществляется передаточными тележками СМ-522. Подача в форт-камеру выполняется толкателем, имеющего мощность 100 тонн, с электрическим двигателем в 12 кВт. Он смещает весь поезд, состоящий из 33 вагонеток, на одну позицию, тем самым, выталкивая замыкающую с готовым кирпичом к складу готовой продукции.

Печь ТПСУ-13М оснащена вентиляторами ВВД для подачи воздуха на горелки, а также вентиляторами Ц-70 для охлаждения и отбора горячего теплоносителя, который поставляется в сушильные каналы.

Грузоподъёмность электрических лафет-платформ составляет 16 тонн, скорость движения - 0,8 км/час ширина колеи - 2,4 метра, мощность двигателя каждой 2,7 кВт. Рельсы колеи со стороны загрузки и выгрузки должны быть очищены от мусора.

Для заключительных операций применяется усовершенствованная методика:

Печные вагонетки с пакетами разгружаются вручную. Готовые изделия укладываются на поддоны типа ПБ и упаковываются термоусадочной плёнкой. Продукция хранится на складе открытого типа - плац, а все транспортные операции выполняются подвижным башенным краном КБ-100-1А с грузоподъёмностью 5 тонн. ОТК следит за качеством и снабжает каждый пакет сопроводительной документацией с необходимыми данными в соответствии с требованиями государственных стандартов. Брак отправляется в расположенный на этой же бетонированной площадке отвал, а затем автотранспортом доставляется в дробильно-сортировочное отделение, где измельчается до требуемого размера и в последующем храниться в расходном бункере шамота.

5. Технологическая схема производства керамического кирпича

1 - глинохранилище

2 - экскаватор

3 - приемный бункер с рыхлительной машиной

4 - закрытый склад с железнодорожными эстакадами

5 - приемные бункеры

6 - ленточный питатель

7 - конвейер

8 - инерционный грохот

9 - расходные бункеры

10 - система весовых дозаторов

11 - дезинтеграторные вальцы

12 - вальцы тонкого помола

13 - сушильный барабан

14 - бегуны мокрого помола

15 - циклон

16 -рукавный фильтр

18 - винтовом конвейер

19 - система ленточных конвейеров

20 - мостовой кран

21 - промежуточный питатель

22 - ленточный конвейер

23 - глиномешалка двухвальная

24 - вальцы тонкого помола

25 - ленточный конвейер

26 - расходный бункер

27 - питатель

28 - всмеситель пресса ленточного вакуумного пластического формования

29 - мундштук

30 - автомат многоструйной резки и укладки

31 - сушильная вагонетка

32 - туннельная сушилка

33 - туннельная печь

6. Физико-механические и физико-химические процессы при производстве кирпича

Для получения эффективного керамического кирпича высоких марок со щелевидными пустотами и улучшенными теплоизоляционными свойствами очень важно провести усиленную механическую обработку глины перед формованием. Глину подвергают такому воздействию для выделения из неё каменистых включений либо их измельчения, разрушения текстуры глины, гомогенизации массы и улучшения ее формовочных свойств. Выделение каменистых включений из глины осуществляют винтовыми камневыделительными вальцами. Первой стадией грубого дробления является рыхление кусков глины, которое осуществляют глинорыхлителем, установленным над ящичным подавателем.

Второй стадией грубого дробления является измельчение глины до кусков величиной 10-15 мм. Вязкие пластичные глины дробят на гладких дифференциальных вальцах грубого помола, в которых дробление происходит за счет раздавливания и разрыва глиняной лепешки. После грубого дробления глину подвергают тонкому измельчению. Целью тонкого измельчения является разрушение водопрочных оболочек, цементирующих отдельные зерна глинообразующих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение, в конечном счете, молекулярных связей.

За счет их глина будет гидратироваться, присоединяя к себе большое количество связанной воды. Последнее обстоятельство обусловит повышенное сцепление глиняной массы при одновременном сохранении ее подвижности. Разрушение этих оболочек оказывает существенное влияние на улучшение сушильных свойств шихты. При полном отделении от глинистого минерала водопрочной оболочки, освободившиеся молекулярные силы его поверхности обусловят создание гидратной пленки. Последняя, уменьшая свою толщину во время сушки и снижая тем самым экранирование молекулярных сил, способствует возникновению при сушке прочных связей между отдельными глинистыми зернами, повышая трещиностойкость изделий в сушке. Наличие не разрушенных водопрочных оболочек мешает развитию этих связей и, следовательно, понижает трещиностойкость изделий в сушке. У глин с водонеустойчивыми и малоустойчивыми агрегатами их связи разрушаются в результате расклинивающего действия воды, а агрегаты глин с водопрочными оболочками необходимо разрушать интенсивным механическим растиранием.

Бегуны мокрого помола являются в технологическом отношении наиболее эффективной машиной для тонкого измельчения глин с высокой влажностью. В процессе бегунной обработки одни и те же кусочки глины подвергаются многократному раздавливающему и истирающему воздействию тяжелых катков, что и обеспечивает тонкое измельчение глины. Прочность сырца, изготовленного из глины, обработанной бегунами, возрастает более чем в два раза.

После механической обработки глину подвергают вылеживанию. При этом помимо ее набухания происходит также релаксация напряжений в глине, возникших при механической обработке, благодаря чему улучшаются ее формовочные и сушильные свойства.

Вылеживание замоченной глины с одновременным прогревом заметно интенсифицирует процесс набухания. Глину подвергают вылеживанию в механизированных хранилищах, оборудованных специальными устройствами и транспортирующими агрегатами. Это даёт возможность глиноподготовительному отделению работать в одну смену при круглосуточной работе основных отделений.

Кроме того, они дают возможность не нарушать непрерывную ритмичную работу формовочного отделения при каких-либо перебоях в работе глиноподготовительного оборудования. Для суточного запаса обработанной глины строят хранилища башенного типа с механизированным разгрузочным устройством. Вылеживание глины увеличивает прочность изделий на 20-30%.

Шихтозапасник, помимо своих основных функций, обеспечивает независимую и ритмичную работы глиноподготовительного и последующих отделений, создавая небольшой буферный запас глины.

После тонкого измельчения глиняная масса выходит из помольных машин в виде отдельных, не связанных между собой кусочков: лепешек, жгутов и т. п. До подачи в формовочный пресс из них нужно образовать сплошной массив глиняного теста с влажностью, при которой формуется изделие. Двухступенчатое увлажнение, при котором глина увлажняется паром, удлиняет период взаимодействия глины с водой. Кроме того, переработка предварительно увлажненной глины непрерывно обнажает новые поверхности глинистых частиц для взаимодействия с водой и тем самым интенсифицирует этот процесс. Исследования показали, что при двухступенчатом увлажнении повышается влажностная однородность глиняной массы и улучшаются ее пластические и прочностные свойства. Окончательная переработка шихты производится на двухвальном смесителе с фильтрующими решётками. Паровое увлажнение глины существенно улучшает ее технологические свойства по сравнению с водяным увлажнением. Водяной пар не только конденсируется на поверхности куска глины, но, проникая в его мельчайшие поры, конденсируется в них. Тем самым вовлекаются большие поверхности глины в процесс взаимодействия с водой. Экспериментально установлено, что капиллярная конденсация пара частично вытесняет из глины воздух. Повышение температуры глиняной массы при её паровом увлажнении интенсифицирует процессы взаимодействия глины с влагой. В результате перечисленных факторов при паровом увлажнении глины возрастают пластичность, липкость и прочность глиняной массы. Практическими данными установлено, что паровое увлажнение глины увеличивает производительность ленточных прессов и снижает потребляемую ими мощность на 15-20%.

Для увлажнения глины используют пар низкого давления 0,05--0,07 МПа. Теоретически наиболее выгодно подавать для увлажнения сухой, насыщенный пар, но его транспортирование от котельной неминуемо сопровождается частичной конденсацией в паропроводах. Это снижает его греющую способность при увлажнении глины, так как 1 кг пара выделяет при конденсации 2500 кДж тепла, а 1 кг горячей воды при охлаждении выделяет всего лишь 210-250 кДж. Поэтому практически для увлажнения глины необходимо использовать пар, перегретый на 20-30°С.

Формование изделий стеновой керамики в настоящее время производят на ленточных вакуумных шнековых прессах. Данное решение рационально и модернизация этого этапа не требуется.

Мероприятия по предотвращению брака при формовании по пластической схеме сводятся к увеличению прочности сырца, как основной причины образования дефектов из-за того, что обтекаемые воздухом наружные поверхности изделий сохнут быстрее. Влага по их сечению распределяется неравномерно и сокращение размеров элементов массы внутри образца для различных слоёв будут разные. Внешние участки достигают равновесной влажности к началу сушки и стабилизируются в размерах, а внутренние в последующем подвергаются усадочным деформациям. Возникающие при этом напряжения могут привести к появлению нежелательных трещин различного вида (свилеватых, S-образных и других). Для исключения этих дефектов необходимо обеспечить интенсификацию потока влаги изнутри материала снижение влагоотдачи от его поверхности.

Формовочная влажность изделии стеновой керамики находится в пределах 18-25%. Перед обжигом их необходимо высушить до максимального содержания влаги не более 5%. Процесс сушки необходимо провести по оптимальному режиму, под которым понимают сочетание возможно малой его длительности, минимальных затрат энергии и высокого качества полуфабриката -- отсутствие коробления, трещин и скрытых напряжений, могущих обусловить появление трещин в обжиге. Процесс сушки происходит в три этапа: сначала влага в жидкой фазе перемещается внутри изделия к поверхности испарения (внутренняя диффузия), затем она испаряется, и водяные пары поглощаются окружающим воздухом или газами (внешняя диффузия).

Для повышения трещиностойкости в сушке изделий стеновой керамики применяют следующие мероприятия:

1) паровое увлажнение глины. Оно сокращает длительность сушки сформованного изделия. Эффект парового увлажнения заключается в предотвращении конденсации влаги в начальный момент сушки. В проекте предусмотрено увлажнение паром в две стадии: на бегунах мокрого помола и в шихтозапаснике, а также резервное - на формовочном прессе, где интегрирована функция ввода добавок (ПАВ или керосин).

2) добавка лузги является одним из наиболее эффективных средств повышения трещиностойкости кирпича-сырца в сушке. Её благоприятное влияние, по-видимому, объясняется их армирующим действием, поскольку длина частиц больше, чем длина глинистых минералов.

3) вакуумирование глины обусловливает возрастание ее прочности и растяжимости, что дает возможность применять более "жесткие" режимы, ускоряющие процесс сушки, хотя коэффициент диффузии уменьшается;

4) добавка среднезернистых отощающих добавок с модулем крупности Мк=2 (брак из сушки, крупный песок) актуальна для повышения трещиностойкости кирпича-сырца в сушке и при формовании, так как данная мера улучшает влагообменные процессы с окружающей средой.

5) орошение мундштука влагозадерживающими составами с добавками ПАВ понижает коэффициент влагоотдачи, снижая далее тем самым величину перепадов влагосодержания в толще бруса.

В технологии керамических изделий обжиг является завершающей и наиболее ответственной стадией их изготовления. В процессе обжига формируются наиболее важные свойства керамического материала, определяющие его техническую ценность -- прочность при сжатии и изгибе, плотность, водостойкость, морозостойкость и т.д. Пороки обжига являются необратимыми дефектами изделий. Они не поддаются последующему устранению и потому в большинстве случаев дефекты обжига определяют качество готовой продукции - его сортность и количество брака. Важнейшим результатом взаимодействия различных компоненте керамической массы при ее обжиге является процесс спекания, формирующий свойства керамического черепка Спекание керамических масс может происходить под воздействием нескольких процессов: цементирующего действия эвтектических реакций в твердой фазе и кристаллизации различных новообразований. Жидкостное спекание является при обжиге керамических масс наиболее важным процессом, обусловливающим придание камнеподобных свойств керамическим изделиям. Образование жидкой фазы, то есть стекловидных расплавов, в обжигаемых изделиях начинается уже с температуры порядка 700оС и в последующем интенсивно развивается по мере возрастания температуры обжига. Стекловидные расплавы, по образному выражению акад. А.А. Байкова, являются "цементами высоких температур", которые склеивают в единый монолит отдельные зерна керамической массы. С образованием стекловидных расплавов в них начинают действовать, как и во всякой жидкости, силы поверхностного натяжения, в результате чего отдельные зерна массы сближаются, обусловливая огневую усадку изделий. Образовавшийся стекловидный расплав разъедает зерна более тугоплавких компонентов, вовлекая, таким образом, новые порции твердого вещества в расплав. По мере увеличения количества стекловидного расплава керамическая масса начинает размягчаться, не теряя способности сохранять форму, приданную ранее изделию. Это состояние соответствует понятию пиропластического состояния керамической массы, но не следует доводить до пережога. Наиболее важным кристаллическим новообразованием при обжиге керамических масс является муллит, который играет роль микроарматуры.

Восстановительная газовая среда резко интенсифицирует процессы спекания и понижает их начало на 100-- 150°. Аналогичным образом действует, и среда водяного пара при обжиге изделий стеновой керамики из легкоплавких глин. Восстановительная среда способствует разложению глинистых минералов и карбонатов, повышает активность освободившихся окислов и создает благоприятные условия для протекания твердофазовых реакций.

Комбинированный обжиг при низких температурах в восстановительной, а при высоких - в окислительной среде повышает механическую прочность и морозостойкость изделий. Для предотвращения возникновения в изделиях напряжений при охлаждении в результате перехода материала из пиропластического состояния в хрупкое, требуется контролируемое снижение температуры по наиболее щадящему режиму особенно в интервале 600-550° С.

Весь процесс обжига можно разделить на три периода:

нагрев до конечной температуры;

выдержка при максимальной температуре;

остывание.

Начальный участок температурной кривой следует растягивать во времени по мере возрастания влажности сырца, поступающего в обжиг. Давление водяных паров внутри нагреваемого изделия достигает значительных величин уже при температуре 70°С и прогрессирующе возрастает с повышением температуры. Если скорость парообразования внутри материала будет опережать скорость фильтрации паров через его толщу, то возникающее при этом давление водяных паров внутри материала может привести к появлению в изделии дефектов.

Опасным в этом отношении следует считать процесс нагрева на участке температурной кривой от ее начала до 250°С, так как удаление физически связанной воды может привести к аналогичным последействиям.

При температурах дегидратации глины черепок является пористым, однако его фильтрационная способность при этом ограничена и чрезмерное форсирование нагрева изделия в этот период, может привести к его взрыву, что особенно характерно для скоростных режимов обжига. Следовательно, в проекте разумно назначить срок обжига - 36 часов.

Выгорание органических компонентов шихты, а также диссоциация карбонатов и других соединений, выделяющих летучие газы, должны заканчиваться до начала интенсивного спекания черепка во избежание его вспучивания и разрывов. Максимальная скорость выгорания наступает обычно при температуре на 50-100°С меньшей конечной температуры обжига. Скорость повышения температуры в период интенсивной усадки для масс, у которых в этот период возникают разрушающие напряжения, необходимо подбирать с таким расчетом, чтобы они не приводили к появлению трещин в обжигаемом изделии. В остальных случаях нужно руководствоваться соображением, согласно которому скорость нагрева не должна вызывать большого небаланса в интенсивностях внешнего и внутреннего теплообмена. Длительность выдержки изделий при конечной температуре зависит от размеров изделия, требуемой степени водопоглощения черепка, и её подбирают опытным путем. При охлаждении изделий необходимо замедлять процесс при температурах перехода материала из пиропластического в хрупкое состояние и при температурах модификационных превращений кварца.

7. Загрязняющие вещества, образующиеся в процессе производства керамического кирпича

В процессе переработке глины появляется пыль. Сушка, измельчение (дробление, помол), рассев, смешение и транспортировка смесей приводят к образованию особо тонкой пыли. Некоторое количество пыли выделяется при обжиге изделий. Выбросы пыли могут быть связаны не только с сырьевыми материалами, но и со сгоранием топлива.

Газообразные соединения в основном выделяются из сырьевых материалов при сушке и обжиге, хотя при сжигании различных видов топлива также образуются загрязняющие газы, в частности,CO2, SOx, NOx, HF. Вода расходуется в основном при роспуске глинистых материалов в процессе производства или при промывке оборудования, сбросы в воду также имеют место при работе скрубберов мокрой очистки газов. Вода, добавляемая непосредственно в сырьевую смесь, испаряется при сушке и обжиге.

Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" Энемский кирпичный завод относится к IIIклассу опасности, следовательно санитарно-защитную зону нужно установить на расстоянии 300 метров.

Загрязняющие вещества, образующиеся в процессе производства также имеют клаас опасности. Класс опасности, периодичность контроля загрязняющих веществ и ПДК приведены в таблице 3.

Таблица 3. Классификация отходов Энемского кирпичного завода

Название вещества	Класс опасности	Место образования	Периодичность контроля	ПДКвредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3
Глиняная пыль		Карьер	Не требуется	--
Кирпичная пыль	IV	Подготовка сырца	1 раз в квартал	Более 10,0
Оксиды серы	III	Сушильные камеры, обжиговые печи	1 раз в месяц	1,1-10,0
Оксиды углерода	IV		1 раз в квартал	Более 10,0
Фторид водорода	I		1 раз в 10 дней	Менее 0,1
Хлорид водорода	II		1 раз в месяц	0,1-1,0
Оксиды азота	II		1 раз в месяц	0,1-1,0

Устройства, используемые для мониторинга загрязняющих веществ, образующихся в процессе производства керамического кирпича

Для мониторинга загрязняющих веществ существует множество газоанализаторов. Для Энемского кирпичного завода были подобраны различные типы газоанализаторов. Подробные сведения приведены в таблице 2.

Таблица 4. Устройстра мониторинга

Загрязняющее вещество	Название прибора	Место установки
Кирпичная пыль	Переносной анализатор пыли "ИКП-5", переносной анализатор пыли "ДАСТ-1"	Массоподготовительное отделение, туннельная печь
Оксиды серы	SWG 300, MRU Sigma газоанализатор дымовых газов, ГАНК-4 газоанализатор переносной универсальный	Сушильно-перегрузочное отделение, обжиговое отделение
Оксиды углерода	SWG 300, MRU Sigma газоанализатор дымовых газов, ГАНК-4 газоанализатор переносной универсальный, УПГК-ЛИМБприбор газового контроля универсальный	Сушильно-перегрузочное отделение, обжиговое отделение
Фторид водорода	SPC-63-1182, ГАНК-4 газоанализатор переносной универсальный	Сушильно-перегрузочное отделение, обжиговое отделение
Хлорид водорода	ГАНК-4 газоанализатор переносной универсальный, УПГК-ЛИМБприбор газового контроля универсальный	Сушильно-перегрузочное отделение, обжиговое отделение
Оксиды азота	SWG 300, MRU Sigma газоанализатор дымовых газов, ГАНК-4 газоанализатор переносной универсальный, УПГК-ЛИМБприбор газового контроля универсальный	Сушильно-перегрузочное отделение, обжиговое отделение

8. Обзор основных характеристик используемых приборов

Переносной анализатор пыли "ИКП-5"

Преимущества:

Время установления показаний прибора составляет не более 10 секунд

Не менее 5 часов автономной работы без подзарядки аккумуляторов

Длительный срок эксплуатации прибора без замены чувствительного элемента

Возможность хранения в памяти прибора до 10-ти градуировочных коэффициентов

Внутренняя энергонезависимая память прибора, рассчитанная на запись и хранение 999 результатов измерений

Передача результатов измерений на персональный компьютер в аналоговой форме или по стандартному цифровому интерфейсу типа RS-232.

Талица 5. Технические характеристики

Диапазон измерений	от 0 до 30 мг/м3
Пределы допускаемой основной погрешности:
-- на участке диапазона измерений 0-0,1 мг/м3 -- на участке диапазона измерений 0,1-30 мг/м3	±20 % приведенной ±20 % относительной
Время установления показаний	не более 10 с
Способ отбора проб	встроенный насос
Время работы без подзарядки аккумуляторной батареи	не менее 120 мин
Габаритные размеры:	250 х 120 х 105 мм (Д х Ш х В )
Масса:	не более 1,7 кг
Электрическое питание	от сети переменного тока 220 В, 50 Гц или от встроенной аккумуляторной батареи 12 В
Параметры анализируемой пробы и окружающей среды:
-- температура окружающей среды	от +10 до +40 °C
-- относительная влажность	от 10 до 80 % при +20 °С
-- атмосферное давление	от 84,0 до 106,7 кПа

Переносной анализатор пыли "ДАСТ-1"

Преимущества

Соответствие всем санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к приборам с радиоизотопным принципом измерений

Непродолжительное время прогрева и выхода на рабочий режим измерений, составляющее не более 10 мин

Оперативное измерение массовой концентрации пыли

Не менее 90 минут автономной работы без подзарядки аккумуляторов

Длительный срок эксплуатации прибора с заменой чувствительного элемента один раз в 5 лет

Внутренняя энергонезависимая память, рассчитанная на запись и хранение 999 результатов измерений

Передача результатов измерений на персональный компьютер в аналоговой форме или по стандартному цифровому интерфейсу типа RS-232

Таблица 6. Технические характеристики

Способ отбора проб	встроенный насос
Объемный расход отбираемой пробы воздуха	от 15 до 20 дм3/мин
Время прогрева анализатора	не более 10 мин
Объем встроенной памяти результатов измерений	999 записей
Время работы без подзарядки аккумуляторной батареи	не менее 90 мин
Габаритные размеры	не более 400 х 310 х 170 мм (Д х Ш х В )
Масса	не более 8 кг
Электропитание:	от сети переменного тока 220 В, 50 Гц или от встроенной аккумуляторной батареи 12 В
Условия эксплуатации:
-- температура окружающей среды	от +5 до +35 °C
-- относительная влажность	от 20 до 80 % при +25 °С
-- атмосферное давление	от 84,0 до 106,7 кПа

SWG 300 - стационарная система мониторинга

Функции о конструктивные особенности:

Одновременное измерение концентраций 6 газов. Измерительные сенсоры: О2 - электрохимический, циркониевый или парамагнитный (по выбору); СО, СО2, NO, NO2, SO2, СН4 (или С3Н8) - инфракрасные.

Русская версия экранного меню прибора.

Каждая система максимально адаптируется под место проведения замеров.

Постоянный контроль за расходом газа через прибор обеспечивает диагностику состояния встроенных фильтров.

Обогреваемый шланг предотвращает образование конденсата и обеспечивает точные измерения концентраций NO2 / SO2.

Охлажденная элементом Пельтье и сконденсированная влага удаляется с помощью дополнительного насоса.

Мониторинг уровня конденсата

При работе системы вне помещения она комплектуется обогревателем и, при необходимости, кондиционером для ее охлаждения.

Специальный пробоотборный зонд для проведения измерений при высоком содержании пыли и сажи, который вместе с предварительным фильтром автоматически продувается сжатым воздухом.

Прибор может оснащаться интерфейсом RS 232 / RS 485 для передачи данных на ПК, с программным обеспечением для обработки данных на ПК, а также 8-ми канальным блоком унифицированных аналоговых выхода 4...20 мА

Электромагнитный клапан позволяет периодически переключать газовый тракт анализатора с анализа газа на продувку и калибровку свежим воздухом. Это обеспечивает возможность работы системы по программе в автоматическом режиме.

Зонд с платинородиевыми термопарами позволяет осуществлять отбор газов при высоких температурах: до 1700°C

Блок коммутации газов из баллонов обеспечивает возможностьавтоматической калибровки прибора поверочными газами для поддержания максимальной точности измерений



MRU Sigma газоанализатор дымовых газов

Достоинства:

Измерение 2, 3 или 4-х параметров одновременно

Графическое определение центра потока газа

Измерение дифференциального давления

Погрешность по NO 5% от измеряемеряемых значений

Антиударный корпус со встроенным держателем на ремень и магнитом

Дополнительный насос для продувки сенсора СО

Защитное отключение СО

Четкий графический дисплей

Питание от сети и от аккумуляторов

По заказу различные длины зондов, а также рукоятка для взаимозаменяемых трубок и трубки зонда различной длины

Уловитель конденсата с фильтрами

Интерфейс RS 232

ИК интерфейс для принтера

Встроенная память на 100 измерений

Защитный чехол с магнитами

Звуковая сигнализация превышения порога СО

Таблица 8. Технические характеристики

Параметр	Диапазон измерений	Погрешность	Разрешение
Кислород (O2)	0... +21 об.%	±0.2 % абс.	0.1 %
СО (с компенсацией по H2)	0... 4000 ппм	±20 ппм или ±5% от изм. зн.	1 ппм
Диоксид углерода (СO2)	0... 20 %	±0.3% абс. расчетн.	0.1 %
(расчет)
Температура газа	0... +650 °C	1 °C или ±1 % от изм. зн.	0.1 °C
Температура воздуха	0... +100 °C	1 °C или ±1 % от изм. зн.	0.1 °C
КПД	0... 100 %
Потери	расчет
Тяга/разрежение	-5... +35 гПа	±0.02 гПа или ±1 % от изм. зн.	0.01 гПа
Рабочая температура	+5... +45 °C
Питание	от NiCd аккумуляторных батарей или блока питания от сети 230 В
Габариты	210 х 75 х 55 мм
Вес	0,75 кг

ГАНК-4 газоанализатор переносной универсальный

Таблица 9. Технические характеристики

Характеристики	Значения
Диапазоны измерения вредных веществ, мг/м3 (% об.):
- в атмосферном воздухе	0,5 ПДКсс - 0,5 ПДКр.з.
- в воздухе рабочей зоны	0,5 ПДКр.з. - 20 ПДКр.з.
- промышленные выбросы и технологические газы	более 20 ПДКр.з. с разбавителями
Предел допускаемой основной погрешности, % не более	± 20
Предел допускаемой дополнительной погрешности, обусловленной влиянием температуры и давления, а также содержанием неизмеряемых компонентов газовой смеси от основной погрешности, не более	± 0,6
Температура окружающего воздуха, °С:
- без применения термостата	от +5 до +50
- с использованием термостата	от -50 до +50
Относительная влажность окружающего воздуха	до 80 % при температуре +35°С
Атмосферное давление	от 66 до 106,7 кПа
Напряжение питания:
- от сети переменного тока, В, частотой, Гц	220+22-33, 50 ± 1
- от встроенного аккумулятора, В	12+1,2-1,8
Температура анализируемого воздуха на входе газоанализатора	не более +50 °С
Время прогрева газоанализатора после включения, мин не более	15
Продолжительность отбора пробы с использованием встроенных датчиков, с, не более	20
Продолжительность отбора пробы с использованием сменныххимкассет, с, не более	30
Количество разовых измерений концентраций одной химкассетой, раз не менее	1000
Потребляемая мощность, В·А, не более	8
Время непрерывной работы газоанализатора от аккумулятора, ч	4 - 5
Время зарядки аккумулятора, ч	5 - 6
Объем памяти, записей не более	10000
Габаритные размеры газоанализатора без сумки-кофр, мм	250Ч200Ч150
Масса газоанализатора без сумки-кофр, кг, не более	3,5
Габаритные размеры газоанализатора с сумкой-кофр, мм	450Ч350Ч250
Масса газоанализатора с сумкой-кофр, кг, не более	5

кирпич строительство глинистый керамический



SPC-63-1182 - Сигнализатор газа HF, газоанализатор стационарный фтороводорода

Особенности:

Непрерывный мониторинг;

Встроенный газовый сенcор

- хорошая сопротивляемость к внешним воздействиям

- долгий срок служб;

Модульный дизай;

Стандартная версия с дисплеем (или светодиодной индикацией), клавиатурой и внутренним сигнальным устройством - зуммером;

Защита от неправильного подключения по питанию, перегрузки и короткого замыкания;

Аналоговый выходной сигнал (0) 4...20 мА или (0) 2...10 В;

2 релейных выхода 30 VAC/DC, 0,5A;

1 цифровой выход, 30 VDCё 0,05;

Вход для любого внешнего датчика 4...20 мA;

Различное корпусное исполнении;

Подсветка (опция);

230 VAC источник питания (опция);

До 3 силовых реле (без потенциала, 250 VAC/DC 5A) (опция);

Источник бесперебойного питания (опция);

Подогрев (опция);

Канальное исполнение (опция).

Таблица 10. Спецификация

УПГК-ЛИМБ прибор газового контроля универсальный

Комплект поставки прибора:

1. блок управления (БУ);

2. блок пробоотбора (БП);

3. блок измерительный (БИ);

4. пневмоэлектрокабель;

5. блок комбинированный (БК);

6. устройство питающее(УП);

7. индикаторные трубки (ИТ).

Преимущества:

широкий перечень измеряемых вредных веществ:

с блоком измерительным определяет более 60 веществ;

с блоком пробоотбора более 250 веществ;

автономность, портативность и быстродействие;

специфичность: прибор УПГК-ЛИМБ с блоком комбинированным (БК) позволяет идентифицировать ОВ типа зарин, зоман, V-газы и люизит с высокой специфичностью на фоне бензина, дизельного топлива и других примесей;

автоматическая установка и прокачивание требуемого расхода воздуха;

прибор УПГК-ЛИМБ имеет возможность комплектоваться датчиками зарубежного производства: электрохимическими, термокаталитическими, инфракрасными и ионизационными;

режим "ОТБОР", позволяющий выполнять отбор нормированной пробы с расходом от 0,5 л/мин до 4,5 л/мин;

нагрев БП с индикаторными трубками (ИТ) позволяет расширить использование ИТ в широком климатическом диапазоне;

возможность применения ИТ зарубежного и российского производства с различными типоразмерами и сопротивлением;

возможность прибора с блоком пробоотбора проводить анализ проб грунта, поверхностей, спецодежды, воды;

возможность проведения нормированного пробоотбора на местности на поглотительный патрон с сорбентом для последующего.

Таблица 11. Технические характеристики

Характеристики	Значения
Время непрерывной работы от блока аккумуляторов, ч	4 - 8
Напряжение питание прибора, В:
- от блока аккумуляторов (ток постоянный)	12 ± 2,0
- от бортовой сети (ток постоянный)	12+3-2
- от сети переменного тока через питающее устройство	220, 50 Гц
Масса, кг, не более:
- прибора в упаковке (кейсе)	5,8
- комплекта ЗИП в упаковке (кейсе)	2,4
Габаритные размеры, мм, не более:
- прибора в упаковке (кейс)	72Ч370Ч395
- прибора в сборе	118Ч265Ч340
Межповерочный интервал, лет	1
Гарантийный срок эксплуатации, лет	1

Список литературы

1. http://www.kirpich1000.ru/ar.html

2. http://www.vvkz.ru/article/house_bricks.shtml

3. http://enems.ru/i.htm

4. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов"

5. http://rudocs.exdat.com/docs/index-95124.html

6. http://rudocs.exdat.com/docs/index-95124.html?page=2

7. http://www.fkko.ru/3140140211004

8. http://www.ngpedia.ru/id022897p3.html

9. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

10. http://www.ooo-monitoring.ru/products/equip/dust/ikp-5/

11. http://www.mru-rus.com/download/leaflet_swg_200_300.pdf

12. http://energoaudit-spb.ru/gazoanalizatoryi-dlya-kontrolya-prom-vyibrosov-perenosnyie/gazoanalizatoryi-MRU/MRU-Sigma-gazoanalizator-dyimovyih-gazov.html

13. http://www.energometrika.ru/catalog/992/

14. http://www.analytpribor.ru/catalog/pribory-bezopasnosti/gank-4.htm

15. http://www.analitpribors.ru/YPGK-LIMB.html

16. http://www.ooo-monitoring.ru/products/equip/dust/dust-1/

Размещено на Allbest.ru

...