Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра строительных материалов

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: "Вяжущие вещества"

на тему "Цех по производству силикатного камня"

Выполнил: ст.гр. 3СТ-302 Салихов Р.Э.

Поверил: доц., к.т.н. Халиуллин М.И.

Казань 2015

Содержание

• Введение
• 1. Сырьевые материалы и их характеристики
• 1.1 Песок
• 1.2 Известь
• 1.3 Вода
• 1.4 Добавки
• 2. Характеристика выпускаемой продукции
• 3. Выбор способа и описание технологического процесса
• 3.1 Выбор способа производства
• 3.2 Описание технологического процесса
• 3.3 Контроль производства
• 3.3.1 Входной контроль
• 3.3.2 Контроль производства
• 3.3.3 Контроль качества готовой продукции
• 3.4 Охрана труда и техника безопасности
• 3.5 Охрана окружающей среды
• 3.5.1 Утилизация твердых отходов
• 4. Технологические расчеты и подбор оборудования
• 4.1 Режим работы цеха
• 4.2 Расчет материального баланса
• 4.3 Расчет потребности цеха в сырье
• 4.4 Расчет и выбор основного технологического оборудования
• 4.5 Расход потребности цеха в электроэнергии
• 5. Основные технико-экономические показатели
• Список использованной литературы

Введение

Силикатный кирпич (камень) - широко распространенный стеновой материал, представляющий собой искусственный камень, получаемый из смеси кварцевого песка и извести путем прессования и последующего твердения в автоклаве под действием пара высокого давления. Он отличается сравнительной износостойкостью и хорошими строительными качествами: правильной формой, точными размерами и необходимой прочностью.

Производство силикатного кирпича имеет ряд преимуществ по сравнению с производством глиняного кирпича. Оно характеризуется более высокой степенью механизации, компактностью технологического оборудования, коротким циклом производства, сравнительно небольшим расходом топлива.[1]

В структуре производства строительного кирпича силикатный кирпич занимает всего 36-38%, остальная доля продукции приходится на керамический кирпич. Даже на фоне интенсивного роста темпов строительных работ в стране в 2005-2007 гг. и роста спроса на строительные материалы темпы увеличения производства силикатного кирпича в этот период времени не превышали 16%. Начиная с 2008 г. отмечается сокращение объемов его производства.

По данным Росстата, падение производства силикатного кирпича в России началось в августе 2008 г. По сравнению с аналогичным периодом предыдущего года выпуск этой продукции сократился на 4,3% по сравнению с предыдущим месяцем - на 8,3%. На протяжении всего 2009 г. наблюдалось дальнейшее снижение объемов производства в сравнении с предыдущим годом. Только начиная с мая 2010 г. в стране отмечается увеличение объемов производства силикатного кирпича по сравнению с аналогичным периодом предыдущего года.

Основной объем производства силикатного кирпича в России традиционно приходится на долю Приволжского и Центрального федеральных округов, где суммарно производится свыше 70% общероссийского выпуска этой продукции. Именно в этих регионах сосредоточены крупнейшие производители силикатного кирпича.

Производство силикатного кирпича в России осуществляют около 100 заводов. По итогам I полугодия 2010 г. в пятерку ведущих производителей вошли следующие предприятия: ОАО "Павашинский завод стройматериалов"; ОАО "Липецкий комбинат силикатных изделий"; ЗАО "Воронежский комбинат строительных материалов"; ООО "Казанский завод силикатных стеновых материалов" и ООО "Инвест-Силикат-Стройсервис", на долю которых пришлось свыше 22% от общего объема выпуска силикатного кирпича в стране. [2]

В последние годы разрабатывается более совершенная технология производственных процессов, позволяющая выпускать высококачественную продукцию, внедряется автоматизированная система управления технологическими процессами.

Силикатный кирпич в широких масштабах используется не только для возведения стен, но и для облицовки фасадов зданий. В последние годы значительно возрос объем индивидуального строительства, а вместе с ним и требования к кирпичу по внешнему виду, прочности и атмосферостойкости. С изменением строительных норм и правил выросла потребность в пористых изделиях с низкой теплопроводностью и высокой прочностью. В производстве силикатных автоклавных материалов этого можно достичь, увеличивая производство пустотелых изделий, масса которых меньше на 25 - 30%, коэффициент теплопроводности на 17 - 33% в сравнении с полнотелыми изделиями. Это достигается правильным выбором сырьевых компонентов и оптимальной технологической схемы производства с использованием современного оборудования. [1]

1. Сырьевые материалы и их характеристики

Технология производства и качество силикатного кирпича во многом зависят от физических и химических характеристик сырья. Отклонение того или иного показателя неизбежно сказывается на параметрах продукции. Поэтому необходимо правильно определять химический, минералогический и зерновой состав сырьевых компонентов, влажность сырьевой смеси, создавать оптимальные условия формования и автоклавной обработки, влияющие на плотность и прочность кирпича и камней.

Для производства силикатного кирпича применяют кварцевый песок, известь, дисперсные или укрупняющие кремнеземистые добавки и воду.

1.1 Песок

Основным компонентом силикатного кирпича (85- 90% по массе) является песок. По ОСТ 21-1-80 "Песок для производства силикатного кирпича и изделий из автоклавных бетонов".

Поэтому заводы силикатного кирпичи 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 искусственны. 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).

В природе встречаются кварцевые пески с примесью долевого шпата и других минералов, реже известняковые и ракушечные пески. Чем больше в песке содержится кристаллического кремнезема и меньше минералов с красящими веществами, тем выше его качество.

Кристаллический кремнезем SiО₂ в природе встречается в виде кварца, который обладает высокой прочностью (R_сж = 1000...2000 МПа) и химической устойчивостью. Для вступления кварца в химическое взаимодействие с известью необходимы водная среда и высокая температура. Практически это достигается применением насыщенного водяного пара под высоким давлением.

Для определения пригодности песка недостаточно выполнить химический анализ. Необходимо знать минералогический, зерновой состав и форму зерен песка, что в совокупности влияет на прессование сырьевой смеси и качество кирпича.

Минералогический состав песков обусловлен природой тех пород, которые являются источником материала, продолжительностью и характером переноса ветром или водой зерен песка.

Различают следующие разновидности песков:

горные и овражные, состоящие из песчинок остроугольной формы с шероховатой поверхностью, что способствует хорошему сцеплению их с известью;

речные и озерные, содержащие песчинки окатанной формы с гладкой поверхностью, которые плохо сцепляются с известью.

Диаметр зерен кварцевых песков, образовавшихся при разрушении горных пород, составляет 0,1...2 мм и более.

Различают следующие виды песков по размеру зерен (мм):

Крупнозернистые до 2...2,5

Среднезернистые от 1 до 0,6

Мелкозернистые от 0,6 до 0,2

Очень мелкозернистые от 0,2 до 0,05

Зерновой состав кварцевого песка имеет большое значение для получения прочного кирпича. Необходимо добиваться максимальной плотности, т.е. минимального количества пустот между песчинками, что достигается при смешивании зерен различной крупности. Для производства силикатного кирпича наиболее благоприятны пески с зернами диаметром 2..0,2 мм. Зерновой состав песка определяют с помощью ситового анализа.

Таблица 1. Зерновой состав песка для производства силикатного кирпича

Размеры отверстий контрольных сит, мм	Число ячеек на 1 см2 сетки	Полные остатки на ситах, % по массе	Размеры отверстий контрольных сит, мм	Число ячеек на 1см2 сетки	Полные остатки на ситах, % по массе.
5.0 2.5 1.25 0.63	- 11.2 37.2 116.0	0…0 0…15 0…20 5…60	0.315 0.14 Проход через сито 0.14	445 1829 -	10…80 30…100 70…0

Органические примеси в песке взаимодействуют химически с известью и снижают прочность кирпича. Кроме того, при автоклавной обработке органические вещества разлагаются, выделяя газы, которые вызывают образование трещин в кирпиче.

Требования к песку для производства кирпича.

Для предварительной ориентировочной оценки кварцевого песка можно руководствоваться следующими общими положениями:

песок должен содержать не менее 50 % кварца;

зерна песка должны быть остроугольной формы с шероховатой поверхностью и разной крупности;

содержание пылевидных, илистых и глинистых частиц размером менее 0,05 мм должно составлять не более 20 %;

в песке не должно быть примесей органических веществ, придающих окраску, которая темнее цвета эталона.

Технические требовании к пескам для производства силикатного кирпича. Указанные требования нормированы ОСТ 21-1-80 "Песок для производства силикатного кирпича и изделий из автоклавных бетонов". Этим стандартом предъявляются требования к содержанию кварца, щелочей и

тонкодисперсных частиц в песке, а также к его гранулометрии. По стандарту, щелочей в пересчете на Na₂О - не более 3,6. Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO₃ не должно превышать 2%, а слюды - 0,5%.

Песок и известь подвергают входному контролю качества продукции по ГОСТ 24297-88.[1]

1.2 Известь

Известь является вторым компонентом силикатной смеси и самым дорогим. По ГОСТ 9179-77 "Известь строительная. Технические условия" воздушная строительная известь по содержанию основных оксидов СаО и MgО в активном состоянии подразделяется на:

* Кальциевую - с содержанием СаО более 70% и MgO не более 5%;

* Магнезиальную - с содержание CаО более 70% и MgО не более 20%;

* Доломитовую - с содержанием MgO не более 40%.

По содержанию активных СаО и MgО кальциевая известь делится на три сорта:

* 1 сорт - с содержанием (СаО и MgО)акт более 90%;

* 2 сорт - с содержанием (СаО и MgО)акт 80-90%;

* 3 сорт - с содержанием (СаО и MgО)акт 70-80%.

Требования к качеству извести изложены в табл. 2.

Показатели	Сорта
	1	2	3
Содержание активных СаО+MgO, считая на сухое вещество, в % (не менее)	85	70	60
Содержание непогасившихся зёрен в % (не более)	10	20	25
Скорость гашения в мин:
быстрогасящаяся (до)	20	20	20
медленногасящаяся (более)	20	20	20

Размеры кусков известняка приведены в Таблице 3.

Показатели	Размеры кусков
	Крупные	Средние	Мелкие
Предельный наибольший размер кусков в мм	400	200	80
Предельный наименьший размер кусков в мм	200	80	30
Допустимое содержание кусков ниже предельного наименьшего размера в %	3	3	3

По фракционному составу известь подразделяют на комовую и порошкообразную. Известковые заводы выпускают негашеную и гидратную (гашеную) известь, получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести.

По размерам кусков известняки для обжига на известь делятся на крупные, средние и мелкие.

Строительная негашеная известь по времени гашения подразделяется на быстрогасящуюся - не более 8 мин, среднегасящуюся - не более 25 мин и медленногасящуюся - более 25 мин. Пережог извести не допускается.

В основном заводы по производству силикатного кирпича применяют комовую негашеную известь как собственного производства, так и привозную. Скорость и полнота гашения определяют длительность отдельных технологических параметров, а условия протекания химической реакции гидратации СаО как температура, водоизвестковое отношение, дисперсность исходного продукта и т.д. - свойства получаемого гидроксида кальция. Все это, в конечном счете, влияет на особенности технологического процесса производства и качество производимых изделий.

В производстве силикатного кирпича сейчас используют практически только кальциевую известь. [1]

1.3 Вода

При производстве строительных материалов по автоклавной технологии вода - не только активный химический компонент сырьевой смеси и своеобразный катализатор, но и важный физический фактор, который разрушает или создает новые структуры. С повышением температуры активность воды увеличивается. Например, повышение температуры с 20 до 100 °С ускоряет процесс гашения извести в несколько десятков раз.

Воду применяют во всех стадиях производства, т.е. при приготовлении смеси, ее прессовании и автоклавной обработке кирпича.

Водяной пар, находящийся в термодинамическом равновесии с водой, называется насыщенным паром. Объем насыщенного водяного пара при температуре 100 °С в 1673 раза больше объема воды при температуре 4 °С. В основном используют насыщенный пар под давлением 0,2...0,9 МПа и при температуре 120... 174,5 °С. Для снижения расхода топлива используют пар под давлением 1... 1,6 МПа.

Общее количество воды, расходуемое на 1000 шт. кирпича, составляет примерно 0,75 м³. Особых требований к воде не предъявляют.

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 мало, поэтому ее называют мягкой. Вода, содержащая большое кол-во углекислых солей кальция и магния называется жесткой. Применяют ее в промышленных целях, для получения технологического пара, без предварительного умягчения ее нельзя, иначе при кипении воды на стеках котлов образуется накипь, которая выводит их из строя. При снабжении котлов мягкой водой удлиняется срок их службы.[1]

1.4 Добавки

Промышленные отходы могут быть использованы при производстве силикатного кирпича в качестве компонентов вяжущего в смеси с известью и дисперсным кремнеземом или в качестве основного сырья. В смесь можно вводить дисперсные и укрупняющие кремнеземистые добавки: молотый песок, глину, шлаки, золы ТЭС, бой кирпича, отсевы молотого известняка. Молотые кремнеземистые добавки, являясь пластифицирующими материалами, улучшают формовочные свойства смеси, ее зерновой состав, заполняют пустоты между зернами песка и повышают прочность кирпича-сырца.

Введение молотых добавок позволяет сократить общий цикл запаривания кирпича без снижения его прочности. При гидротермальной обработке добавки рано вступают в реакцию с известью, быстрее ее связывают, образуя гидросиликаты в кирпиче. Так, добавка в сырьевую шихту 0,25-0,3 т предварительно высушенного и размолотого до дисперсности с остатком на сите № 008 не более 15 % белитового или нефелинового шлама (отходов глиноземного производства) на 1000 шт. кирпича позволяет сократить расход извести в два раза. При этом увеличивается прочность сырца, стабилизируется работа оборудования и повышается марка кирпича.

При работе на намывных (речных) песках ввод в силикатную смесь 3 % глиняного, шликера от объема смеси плотностью 1,33 г/см ³ в качестве пластифицирующей добавки увеличивает прочность кирпича-сырца и повышает марочноеть кирпича.

При производстве пористых или пористо-пустотелых кирпича и камней в качестве добавок применяют пористые заполнители, такие, как керамзитовые гравий и песок, шлаковая пемза, шунгизитовый гравий с размерами зерен менее 5 мм, опока и вулканический туф. [1]

2. Характеристика выпускаемой продукции

Рисунок 1. - Камень (кирпич) 14-пустотный (диаметр отверстий 30-32 мм, пустотность 28-31%)

Силикатный камень производят по ГОСТ 379-2015.

По назначению камни разделяют на рядовой (СКР) и лицевой (СКЛ).

Силикатные изделия могут быть полнотелыми и пустотелыми. Пустоты могут быть сквозными и несквозными. Силикатные пустотелые камни выпускают размерами - размерами 250X120X138.

Число, размеры и форму пустот устанавливает изготовитель.

Пустоты необходимо располагать перпендикулярно к постели и распределять их равномерно по сечению. Толщина наружных стенок пустотелых изделий должна быть не менее 10 мм.

По прочности изделия подразделяют на марки М 100, М 125, М 150, М 175. М 200. М 250, М 300.

По морозостойкости изделия подразделяют на марки F25, F35. F50. F75, F100.В зависимости от предела прочности при сжатии камни, а кирпич при сжатии и изгибе (без вычета площади пустот) подразделяют на марки 300; 250; 200; 150; 125; 100; 75. Лицевой кирпич изготавливают марки не менее 125 и камни не менее 100.

Водопоглощение силикатного кирпича и камней должно быть не менее 6 %. [4]

В зависимости от средней плотности изделия в сухом состоянии подразделяют на классы, приведенные в таблице 2

Таблица 4. Классы средней плотности изделий

Класс средней плотности	Средняя плотность, кг/м3	Класс средней плотности	Средняя плотность, кг/м3
1,0	900-1000	1,8	1601-1800
1,2	1001-1200	2.0	1801-2000
1,4	1201-1400	2,2	2001-2200
1,6	1401-1600

Силикатный кирпич и камни применяют наряду с керамическим кирпичом для кладки каменных и армированно-каменных наружных и внутренних конструкций в наземной части зданий с нормальным и влажным режимами эксплуатации, для изготовления стеновых панелей и блоков в соответствии со строительными нормами и правилами.

Не разрешается применять силикатный кирпич для кладки фундаментов и цоколей зданий ниже гидроизоляционного слоя, подвергающихся воздействию грунтовых и сточных вод. Не допускается использовать силикатный кирпич для стен зданий с мокрым режимом эксплуатации (бань, прачечных, пропарочного отделения) без специальных мер защиты стен от увлажнения.

В этих конструкциях можно применять силикатный кирпич только повышенной морозостойкости от Мрз 50. Силикатный кирпич не используют для кладки печей и труб, так как он не выдерживает длительного воздействия высокой температуры.

Прочностные показатели, точность геометрических размеров, четкость граней, повышенная морозостойкость позволяют применять силикатный кирпич и камни в качестве лицевых материалов для фасадов зданий.[1]

Силикатные изделия хранят технологическими штабелями на пропарочных вагонетках или поддонах на ровных, очищенных от мусора площадках с твердым покрытием, раздельно по видам и маркам, лицевые изделия, кроме того, раздельно по цвету и фактуре лицевой поверхности.

Изделия транспортируют транспортом всех видов в соответствии с Правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта, и требованиями документации по погрузке и креплению грузов, утвержденными в установленном порядке.

Транспортирование изделий осуществляют пакетами. Установку технологических штабелей на средства пакетирования проводят механизированным способом. По согласованию с потребителем допускается транспортировать кирпич технологическими штабелями.

Масса одного пакета не должна превышать номинальную грузоподъемность поддона.

Погрузка кирпича навалом в автотранспорт допускается только по согласованию с потребителем. Погрузка других видов изделий навалом (набрасыванием) и выгрузка их сбрасыванием не допускаются.

Транспортирование изделии автомобильным транспортом осуществляют на поддонах по схеме укладки и видам упаковки, установленными нормативным документом предприятия-изготовителя, в том числе пакетами с использованием в качестве средств пакетирования скрепляющих устройств (съемных или стационарных) по ГОСТ 23421. При использовании скрепляющих устройств скрепление пакетов проводят в кузове автомобильного транспорта.

Транспортирование лицевого кирпича с декоративным покрытием осуществляют автомобильным или железнодорожным транспортом пакетами на поддонах. При укладке на поддоны между лицевыми поверхностями прокладывают картон или бумагу по ГОСТ 8273. При погрузке пакеты с изделиями должны быть упакованы термоусадочной или растягивающейся пленкой и стянуты металлической по ГОСТ 3560 или пластиковой лентой.

Транспортирование изделий железнодорожным и водным транспортом осуществляют с использованием в качестве средств пакетирования поддонов со стяжками в соответствии с требованиями действующей нормативной или технической документации.

Каждая упаковочная единица изделии (пакет, штабель) должна быть промаркирована. Маркировка может быть нанесена на упаковку или этикетку, прикрепляемую к упаковке способом, обеспечивающим ее сохранность при транспортировании.

Маркировка должна содержать:

- наименование или товарный знак предприятия-изготовителя;

- условное обозначение изделия;

- номер партии и дату изготовления;

- число изделий в упаковочной единице, штук.

Изготовитель может включать в маркировку дополнительную информацию, не противоречащую требованиям настоящего стандарта и позволяющую идентифицировать продукцию и ее изготовителя.

Каждое грузовое место (транспортный пакет) должно иметь транспортную маркировку в соответствии с ГОСТ 14192. [4]

3. Выбор способа и описание технологического процесса

3.1 Выбор способа производства

силикатный цех сырье электроэнергия

Производство силикатного кирпича (камня) ведут двумя способами: барабанным и силосным, - отличающимися приготовлением известково-песчаной смеси.

При барабанном способе песок и тонкомолотая негашеная известь, получаемая измельчением в шаровой мельнице комовой извести, поступают в отдельные бункера над гасильным барабаном. Из бункеров песок, дозируемый по объему, а известь - по массе, периодически загружаются в гасильный барабан. Последний герметически закрывают и в течение 3...5 мин производят перемешивание сухих материалов. При подаче острого пара под давлением 0,15...0,2 МПа происходит гашение извести при непрерывно вращающемся барабане. Процесс гашения извести длится до 40 мин.

При силосном способе предварительно перемешанную и увлажненную массу направляют для гашения в силосы. Гашение в силосах происходит 7...12 ч, т.е. в 10...15 раз больше, чем в барабанах, что является существенным недостатком силосного способа.[5]

В соответствии с заданием на курсовую работу выбран силосный способ производства.

3.2 Описание технологического процесса

Схемой технологического процесса производства кирпича силосным способом (рис. 2) предусмотрены добыча и подача песка, дробление и размол извести, смешивание песка с молотой известью и гашение полученной смеси, прессование кирпича и запарка его в автоклавах.

Песок доставляют из карьера автомобильным или железнодорожным транспортом и через приемные устройства подают в расходный склад открытого типа или бункера. В приемном отделении из бункеров песок ленточным питателем 14 и конвейером 13 подается для очистки от камней, включений комьев глины на грохот 12 или вибрационное сито, а конвейером 6 песок подается в бункер 5а на совместный помол с известью и в бункер 15 для подготовки силикатной смеси.

Известью заводы снабжают по двум схемам. По одной схеме получают комовую известь и затем измельчают ее в помольных отделениях. Для хранения нормативного запаса извести сооружают склады силосного типа. На большинстве предприятий известь приготовляют непосредственно на месте. В этом случае (по второй схеме) из карьера известняковый камень доставляют на заводы, которые оборудованы печами обжига 1 и помольным отделением для тонкого измельчения извести. В помольном отделении и на транспортных коммуникациях, как и в отделении для приема и складирования сырья, используют дробилки 3, 12, конвейеры 2, 4, 17, 20, 22, трубные (шаровые) мельницы 8, питатели 9, пневмонасосы 10.

Помол извести производят в трубных и шаровых двухкамерных мельницах непрерывного действия, работающих по открытому способу, методу сухого помола и с центральной загрузкой и разгрузкой через пустотелые цапфы.

Известково-кремнеземистое вяжущее приготовляют совместным помолом в трубных мельницах 8 кварцевого песка и извести. Применение известково-кремнеземистого вяжущего вещества позволяет сокращать удельный расход извести.

Трубная мельница представляет собой цилиндрический барабан из листового железа, закрытый с двух сторон торцовыми днищами. Сырьевые материалы подают в загрузочную течку, откуда они скатываются в полый вал с винтовыми лопастями, установленный в пустотелой цапфе. При вращении мельницы винтовые лопасти вала перемещают материал в первую камеру, загруженную шарами, которые дробят и предварительно мелют материал. Из первой камеры через междукамерную перегородку предварительно размолотый материал подается во вторую камеру, загруженную цильпебсами, для окончательного помола. Через щели загрузочных секторов, установленных в конце второй камеры, диафрагму и разгрузочную воронку, которая своими пазами входит в ребра диафрагмы, материал попадает в разгрузочный патрубок.

Технические характеристики трубной мельницы МС 2х 10,5

Производительность при мокром помоле сырьевых материалов с корректирующими добавками, т/ч - 15 м

Производительность при помоле клинкера с добавками, т/ч - 10 м

Размеры барабана мельницы, мм:

- внутренний диаметр 2000

- длина 10520

Цапфовые подшипники:

- диметр, мм 800

- смазка Жидкая, циркуляционная

Частота вращения мельницы при работе на приводе, об/мин:

- главном 20,97

- вспомогательном 0,224

Электродвигатель главного привода:

- мощность, кВт 500

- частота вращения, об/мин 750

Масса, т:

- мелющих тел 32

- мельницы (без мелющих тел и электрооборудования со 105 стальной бронефутеровкой)

Весовое соотношение между количеством извести и песка перед подачей в мельницу И: П должно составлять от 2:1 до 1:1

В смесеприготовительном отделении, относящемся к основному технологическому комплексу, осуществляют следующие технологические процессы:

- дозирование сырьевых компонентов - песка, извести или известково-кремнеземйстого вяжущего вещества, добавок, воды;

- перемешивание отдозированных компонентов в смесителе;

- гашение (гидратацию) силикатной смеси в реакторах;

- вторичное перемешивание гашеной смеси с доувлажнением в смесителях (растирателях);

- транспортирование готовой смеси в формовочное отделение.

Более всего распространена технологическая схема участка дозирования с непрерывным процессом и применением дозаторов непрерывного действия (или питателей) 7, 19 для песка, извести или другого вяжущего и воды. В этом случае применяют смеситель непрерывного действия.

Особенность силосного способа - тщательная подготовка смеси, предусматривающая ее двухступенчатое смешивание в двухвальных смесителях непрерывного действия 16. [1]

Для первичного смешения вяжущего с песком на всех заводах применяют одновальные или двухвальные лопастные смесители непрерывного действия. Одновальные смесители плохо перемешивают компоненты, с связи с чем большинство заводов используют двухвальные смесители. Цель первичного смешения - относительно равномерное распределение твердых компонентов в смеси и смачивание водой извести для ее гидратации. [3]

В силосном участке смесеприготовительного отделения устанавливают несколько силосов 18 с периодической загрузкой и выгрузкой или реакторов непрерывного действия. Смесь гасят в силосах в течение 1...4 ч (в зависимости от качества и скорости гашения извести), где активный оксид кальция соединяется с водой и переходит в гашеную известь Са(ОН)₂:

CaO + H2O > Ca(OH)₂+65 кДж/моль [1]

Процесс гидратации извести в смеси с песком можно условно разделить на три фазы.

1. Сначала известь впитывает воду через свои поры. В этот период весьма важно обеспечить известь влагой, что достигается тщательным перемешиванием ее с песком, так как вода в основном находится на поверхности его зерен. Количество воды, соприкасающейся с кристаллами окиси кальция, зависит от пористости извести, обусловленной видом известняка и режимом его обжига, а также от тонины ее помола.

2. После впитывания влаги известью начинается взаимодействие между ними на поверхности раздела фаз и образуется промежуточный продукт СаО₂Н₂О, который затем разлагается с образованием Са(ОН)₂, переходящего в раствор при наличии избытка воды. По мере насыщения раствора коллоидные частицы гидрата выпадают на поверхность пор и затрудняют доступ воды к кристаллам СаО, замедляя реакцию. Одновременно смесь постепенно разогревается за счет выделения тепла при гидратации извести, что, наоборот, ускоряет процесс до начала бурной реакции. Длительность этого периода, который можно назвать индукционным, зависит от структуры извести, начальной температуры компонентов и соотношения между ними, так как это обусловливает количество выделяемого тепла, которое расходуется на нагрев смеси и испарение части воды.

3. По достижении определенного температурного уровня происходит процесс гидратации основной части окиси кальция, сопровождающийся дальнейшим повышением температуры и диспергацией извести. Для полной гидратации всей окиси кальция требуется сохранение достаточно высокой температуры в течение определенного промежутка времени, зависящего от свойств извести.[3]

После гашения силикатную смесь вторично перемешивают в смесителе 21 с доувлажнением до требуемой при прессовании влажности 7%.

Далее готовую силикатную смесь передают в прессовое отделение и распределяют в приемные бункера прессов 23, на которых кирпич-сырец прессуют с относительно высоким удельным давлением (до 37 МПа). В результате прессования смесь уплотняется и приобретает форму кирпича. Хорошо уплотнить сырец - значит довести до минимума свободное пространство между частицами сырьевой смеси. От степени уплотнения смеси в процессе прессования в значительной мере зависят в дальнейшем плотность, прочность и другие физико-механические свойства кирпича. В момент прессования смеси зерна песка сопротивляются сжатию. Сила трения смеси о стенки пресс-формы и зерен одно о другое преодолевается давлением, создаваемым прессом. Давление должно распределяться равномерно по всей площади прессуемого кирпича-сырца.

Удельное давление прессования достигает 20...37 МПа. Большое значение имеет скорость, с которой возрастает давление при прессовании. Так, быстрое приложение усилий (ударное прессование) может вызывать не уплотнение, а разрушение структуры кирпича-сырца. Поэтому при преодолении внутренних сил трения давление, создаваемое прессом, должно возрастать плавно, с определенной скоростью.

Процесс прессования кирпича-сырца при одностороннем и одноступенчатом прессовании складывается из следующих основных операций: наполнения прессовых коробок сырьевой смесью, прессования кирпича-сырца, выталкивания его на поверхность стола пресса, снятия со стола и укладки кирпича-сырца на автоклавные вагонетки.

Со стола пресса готовый кирпич-сырец снимают и укладывают на автоклавные вагонетки 25 автоматами-укладчиками 24.

В прессовом отделении электропередаточными мостами 26 выполняют транспортные операции, связанные с подачей к прессу порожних вагонеток и откаткой груженых вагонеток в автоклавное отделение. В этом отделении установлены автоклавы 27 тепло влажностной обработки кирпича-сырца, в которых давление повышают до 0,8...1,6 МПа для ускорения физико-химических процессов твердения силикатного кирпича.[1]

Автоклав представляет собой стальной цилиндр диаметром 2 м и более, длиной до 20 м, с торцов герметически закрывающийся крышками. С повышением температуры ускоряется реакция между известью и песком, и при температуре 174 °С она протекает в течение 8... 10 ч. Быстрое твердение происходит не только при высокой температуре, но и высокой влажности, для этого в автоклав пускают пар давлением до 0,8-1,6 МПа и это давление выдерживают 6...8 ч. Давление пара поднимают и снижают в течение 1,5 ч.

Режим работы автоклава:

- 1,5 час. - подъём пара,

- 5-6 час. - выдержка,

- 1-1,5 час. - спуск пара.

Под действием высокой температуры и влажности происходит химическая реакция между известью и кремнеземом:

Ca(OH)₂+SiO₂+mH₂O=CaSiO₃•nH₂O

Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с зернами песка в прочный камень.[5]

Технологическая схема производства силикатного кирпича на заводах с комплектным оборудованием из ПНР отличается от типовой тем, что каждый пресс установлен на независимой технологической линии, а всем автоматизированным процессом управляет оператор с пульта. Линия включает в себя: реактор непрерывного действия с разгрузочным устройством, выполняющим роль питателя гашеной смеси; стержневой смеситель (растиратель); двухвальный смеситель вторичного перемети вания с доувлажнением; пресс-автомат с укладкой кирпича-сырца на автоклавные вагонетки; устройство для приема порожних и откатки груженых вагонеток; эпектропередаточный мост с программным управлением для доставки груженых вагонеток в накопительную камеру, где формируется поезд из 33 вагонеток. Это дает возможность сократить время загрузки автоклавов. Чтобы предотвратить высыхание кирпича, в накопительных камерах поддерживается режим с определенной относительной влажностью воздуха.

Автоклавное отделение со складом готового кирпича - завершающий участок в общем технологическом комплексе производства.

На складах готового кирпича применяют краны 28 грузоподъемностью 5...10 т, которые оборудованы захватными устройствами для пакетной погрузки кирпича в транспортные средства.

На заводах организован пооперационный контроль на всех стадиях производства.

3.3 Контроль производства

3.3.1 Входной контроль

Стандарт предприятия устанавливает правила и порядок проведения работ по входному контролю сырьевых материалов и взаимоотношения между отделом технического контроля и производственно-техническими службами.

Методы и средства входного контроля выбирают с учетом требований, предъявляемых к точности измерения показателей качества материалов и устанавливаемых стандартами, техническими условиями или стандартами предприятия.

В лаборатории входного контроля проверяют качество материалов, поступающих на предприятие; организуют и контролируют проведение технологического опробования материалов в цехах; оформляют акты на забракованные материалы; контролируют соблюдение правил хранения материалов на складах; информируют цехи о качестве поступающих материалов; извещают поставщиков о некачественных материалах, выявленных при входном контроле и в процессе производства.[1]

Песок. Качество песка по ОСТ 21-1-80 характеризуется минеральным и гранулометрическим составом, содержанием глинистых частиц и органических соединений, насыпной плотностью в рыхлом и уплотненном состоянии и влажностью. Гранулометрия, влажность и насыпная плотность песка подлежат ежедневному контролю.

Гранулометрический состав песка определяют один раз в смену путем просева пробы через стандартный набор сит с отверстиями размером 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315, 0,14 и 0,08 мм на механическом приборе типа "Ратап".

Для определения влажности песка удобно пользоваться прибором МХТИ, представляющим собой комбинацию циферблатных весов и радиационной лампы. При первоначальной массе высушиваемой пробы, равной 20 г, стрелка показывает на шкале соответствующий процент содержания влаги. Обычно высушивание пробы песка до постоянной массы длится 15-20 мин.

Содержание в песке глинистых частиц и его насыпную плотность в сухом состоянии определяют не реже двух раз в неделю по ГОСТ 8735-75. Содержание органических примесей контролируют также по указанному стандарту один раз в неделю и каждый раз при добыче в карьере новых пластов песка.

На некоторых заводах установлены автоматические приборы различной конструкции для определения влажности песка в потоке. Б этих случаях контрольные определения влажности путем высушивания проб производят для проверки правильности показаний автоматических влагомеров.

Известь. В извести контролируют содержание активных окисей кальция и магния, скорость и температуру гашения.

Содержание суммы активных окисей кальция и магния определяют не реже трех раз в смену титрованием по ГОСТ 9179-77. Однако, как показали И.Я. Лейченко и др., точность определения активности лаборантами с помощью мерной бюретки зависит от индивидуальной оценки точки эквивалентности, способа добавления титрованного раствора (по каплям или струей), точности навески, степени усталости лаборанта. Определенная различными лаборантами активность одной и той же пробы извести может отличаться на 5-8%, тогда как параллельные определения, проведенные на полуавтоматическом титраторе, отличались на десятые доли процента.

Авторы рекомендуют использовать агрегативный комплект лабораторного титровального оборудования Т-104, в основу работы которого положен метод объемноаналитического определения концентрации компонентов потенциометрическим титрованием с автоматической фиксацией точки эквивалентности. Этот комплект состоит из pH-метра, милливольтметра pH-340, блока автоматического титрования БАТ-12-ЛМ с мешалкой, автоматической бюретки-дозатора Б-701. Для обеспечения высокой точности определения активности извести поступление кислоты в анализируемую пробу должно производиться с малой скоростью.

Скорость гашения и температуру реакции между известью и водой определяют один раз в смену по ГОСТ 9179-77. Для быстрогасящейся извести стандартное определение скорости гашения (отрезок времени от момента введения воды до достижения максимальной температуры) дает правильную картину гидратации. Если же в извести содержится пережог, то максимальная температура может длительное время держаться на одном уровне, хотя процесс гидратации извести на этом отнюдь не заканчивается, и действительную скорость гашения можно определить лишь по характеру кривой при более длительном испытании, как было нами показано ранее. Поэтому необходимо сравнивать нисходящую ветвь кривой гашения извести в течение 1 ч с тарировочными кривыми остывания реакционного сосуда, в который налито 25 г воды, нагретой до 30-100° С, через каждые 10° С. При одинаковом масштабе, если кривая гидратации извести (пунктирная) идет более полого, чем тарировочная, то в извести содержится пережог, количество которого тем выше, чем больше расхождение обеих кривых.

Для количественного определения пережога в маломагнезиальной свежеобожженной извести, не содержащей Са(ОН)₂ и Mg(ОН)₂, С.А. Кржеминский и Б.С. Зайденберг предложили довольно простой термохимический способ. Он заключается, в определении содержания активной окиси кальция в извести титрованием, времени гашения и максимальной температуры реакции в сосуде Дьюара. Затем расчетным путем общее количество тепла, выделившееся при гидратации извести (с учетом нагрева известкового теста, сосуда Дьюара и потерь на радиацию), сравнивают с теоретическим количеством тепла, которое должна выделить известь при данной активности. Отношение указанных значений теплоты показывает, какая часть извести является пережогом. К сожалению, для извести, часть которой погашена при транспортировании или во время складирования, этот способ не пригоден.

3.3.2 Контроль производства

Дробление извести. Проверяют один раз в смену путем рассева пробы дробленой извести на ситах с отверстиями 5, 10, 20 и 30 мм, используя стандартный набор сит для инертных материалов КСИ. При измельчении в молотковой дробилке вся известь должна проходить сквозь сито с отверстиями 10 мм, а остаток на сите с отверстиями 5 мм не должен превышать 25%. Если на заводе используют щековые дробилки, то вся дробленая известь должна проходить сквозь сито с отверстиями 30 мм, а остатки на остальных ситах должны быть соответственно не более 50, 30 и 20 %.

Шихтовка песков. Эту операцию контролируют в начале каждой смены. В том случае, если крупность песков отличается не более чем в три раза, их шихтовку следует прекратить, так как при этом пористость песков увеличится, что приведет к перерасходу вяжущего.

При грубой шихтовке песков в карьере проверяют, в какой пропорции загружают вагонетки или автосамосвалы песками различной крупности в каждом забое. При наличии нескольких приемных бункеров для разных фракций песка необходимо проверять заданную пропорцию песков в шихте по количеству питателей одинаковой производительности, одновременно выгружающих пески различной крупности. Если же подача разных песков осуществляется только из двух бункеров, то в этом случае проверяют количество песка, выдаваемого каждым питателем, общеизвестными приемами по скорости движения ленты питателя и площади сечения лежащего на ней песка с учетом его насыпной плотности.

Отсев включений из песка. В начале каждой смены проверяют состояние сит на грохотах, так как при разрыве сит крупные включения могут попадать в просеянный песок, а при замазывании - песок может поступать в отсев.

Дозирование компонентов вяжущего. Проверяют ежесменно положение шиберов или отсекающих ножей при использовании объемных питателей и показания регистрирующих приборов при использовании весовых дозаторов. Не реже раза в неделю производят контрольные взвешивания порций компонентов, выдаваемых питателями и дозаторами за определенный промежуток времена (например, за 15-20 с).

Тонкость помола вяжущего. Контролируют не реже одного раза в смену путем просева пробы на механическом приборе для просеивания цемента СЦ и определения удельной поверхности вяжущего на приборе ПСХ-4. Остаток на сите с сеткой № 021 не должен превышать 2%, а на сите с сеткой № 008-10%. Удельная поверхность вяжущего должна быть не менее 4000 см ²/г. В случае недостаточной дисперсности вяжущего необходимо уменьшить подачу материала в мельницы, а в дальнейшем - проверять их загрузку мелющими телами.

Активность вяжущего. Ее определяют три раза в смену титрованием пробы раствором соляной кислоты.

Дозирование компонентов силикатной смеси. Эту операцию проверяют в начале каждой смены аналогично контролю дозирования компонентов вяжущего.

Приготовление смеси. Контролируют увлажнение компонентов, их пароподогрев (в случае его применения) и содержание активной окиси кальция в смеси не реже трех раз в смену. Однородность смеси определяют один раз в неделю путем последовательного отбора за 10 с в стеклянные бюксы с притертыми крышками не менее 15 проб смеси, выходящей из смесителя, и определения содержания в них влаги и активной окиси кальция. Для определения активности следует брать навеску смеси 7 г, так как, по нашим исследованиям [60], при этом получаются наиболее правильные результаты. Затем известными способами подсчитывают коэффициент вариации влажности и активности смеси, который должен быть не выше 0,1. В случае его превышения необходима тщательная регулировка работы дозаторов, проверка состояния лопастей смесителей и частоты вращения их валов.

Гашение смеси. Проверяют температуру поступающей в силосы или реакторы и выходящей из них смеси три раза в смену и степень погашенности извести один раз в смену. Степень погашенности определяют по пробе массой 100 г, помещенной в сосуд Дьюара, непосредственно на месте отбора, сравнивая кривую остывания пробы с тарировочной кривой остывания сосуда Дьюара при одинаковой их начальной температуре. В том случае, когда кривая остывания пробы расположена выше тарировочной кривой, необходимо увеличить сроки гашения смеси.

Обработка гашеной смеси. Проверяют не реже трех раз в смену зерновой состав и влажность гашеной смеси до и после обработки. Визуально под бинокулярной лупой определяют один раз в смену, из чего состоят отсеянные комочки: из скоплений частиц извести, глины, дисперсного кремнезема или же из окатышей хорошо промешанной однородной смеси компонентов. При наличии в смеси отдельных комочков извести, глины и других дисперсных материалов следует проверить правильность и равномерность питания стержневых смесителей, а в случае обработки и доувлажнения смеси в лопастных смесителях - также состояние лопастей и частоту их вращения. Основное значение для качества сырца (особенно пустотелого) имеет соблюдение заданной влажности смеси в узких пределах, в связи с чем доувлажнение в процессе ее обработки следует тщательно контролировать.

Формование и укладка сырца на вагонетки. Необходимо не реже одного раза в смену определять на циферблатных весах массу сырца, сформованного в различных гнездах стола каждого пресса, внешний вид и прочность сырца, наличие в нем дефектов, возникающих при формовании и укладке автоматами на запарочные вагонетки, а также состояние поверхности платформ вагонеток.

В тех случаях, когда при формовании получают сырец с дефектами, нельзя допускать работу агрегатов до ликвидации причин брака.

Транспортирование сырца и загрузка его в автоклавы.

Следует ежесменно проверять состояние откаточных путей и стыков, загрязненность рельсов просыпью, плавность заталкивания запарочных вагонеток в автоклавы, закрывание крышек проходных автоклавов с выгрузочного конца сразу после выкатки состава запаренного кирпича во избежание охлаждения и подсушки загружаемого сырца.

Автоклавная обработка. Ежесменно контролируют правильность проведения заданного режима запаривания сырца по диаграммам на контрольных приборах или же при наличии программных регуляторов по их записям. Одновременно проверяют запись давления пара в магистральном паропроводе, которое должно превышать по крайней мере на 0,05 МПа заданное давление в автоклавах. Необходимо регулярно следить за выпуском воздуха из автоклавов в начале запаривания.[3]

3.3.3 Контроль качества готовой продукции

Качество запаренного силикатного кирпича и камней определяют по ГОСТ 379-2015 для каждой партии изделий, равной вместимости одного автоклава.

Для проверки соответствия изделий требованиям настоящего стандарта проводят приемосдаточные и периодичоские испытания.

Приемо-сдаточные испытания проводят по следующим показателям:

- внешний вид (наличио дефектов внешнего вида);

- наличие дефектов от непогасившейся силикатной массы и проколов постели;

- наличие включений на поверхности и в изломе;

- цвет (оттенок цвета);

- размеры и параллельность опорных граней;

- масса изделия;

- предел прочности при сжатии.

Размеры изделий, параллельность опорных граней, толщину наружных стенок пустотелых изделии, длину трещин, глубину шероховатостей и срыва, глубину отбитостеи и притупленностей углов и ребер измеряют с помощью линейки по ГОСТ 427, штангенциркуля по ГОСТ 166, штангенглубиномера по ГОСТ 162, угольника по ГОСТ 3749 с погрешностью измерения не более 1 мм.

Длину и ширину изделия измеряют в трех местах - по ребрам и середине постели, высоту - посередине тычка и ложка. За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение измеренных величин.

Для определения параллельности опорных граней измеряют четыре ребра изделия по длине, ширине и высоте и вычисляют разность между наибольшим и наименьшим значениями результатов измерений.

Глубину отбитостей и притупленностей углов и ребер измеряют по перпендикуляру от вершины угла или ребра, образованного угольником, до поврежденной поверхности.

Шероховатости и срывы граней определяют измерением зазора между гранью изделия и ребром приложенной к ней металлической линейки.

Число включений и их размер определяют на изломе одной из парных половинок.

Дефекты от непогасившейся силикатной массы определяют визуально.

Цвет (оттенок) объемно окрашенного и декоративного кирпича проверяют сравнением образцов кирпича с двумя образцами-эталонами, один из которых окрашен в допустимо бледный, другой - в допустимо насыщенный тон данного цвета. Кирпич, окрашенный слабее образца-эталона бледного тона и сильнее образца-эталона насыщенного тона, приемке не подлежит. Сравнение с образцами-эталонами проводят на открытом воздухе при дневном свете на расстоянии 10 м от глаз контролера.

Пределы прочности при сжатии камней, блоков и перегородочных плит и при сжатии и изгибе кирпича определяют по ГОСТ 8462.

Допускается определять предел прочности при сжатии изделий ультразвуковым методом в соответствии с ГОСТ 24332.

Для каждого вида изделия строят свою градуировочную зависимость на основании результатов испытания ультразвуковым методом и испытания механическим (разрушающим) методом.[4]

3.4 Охрана труда и техника безопасности

Технологический процесс производства силикатного кирпича должен соответствовать требованиям безопасности по ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ "Процессы производственные, общие требования безопасности". Организация и проведение технологического процесса предусматривает меры безопасности и безвредности для работающего персонала, близ расположенных жилых массивов и окружающей среды. Производственный процесс должен быть взрыво- и пожаробезопасным.

Повышение уровня шума оказывает вредное воздействие на организм человека. Производственные процессы на предприятии по производству силикатного кирпича сопровождаются шумом, не превышающим установленные нормы. Контроль шумового воздействия на производстве осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности" и СН 3223-85 "Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах". Производственное оборудование цеха должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ "Оборудование производственное. Общие требования безопасности". Производственное оборудование должно соответствовать требованиям безопасности в течение всего срока службы. Движущиеся (вращающиеся) части оборудования, являющиеся источниками опасности, должны быть ограждены сетчатыми или сплошными металлическими ограждениями в соответствии с ГОСТ 12.2.062-81.

Эксплуатация оборудования при снятых или неправильно установленных ограждениях запрещается ГОСТ 12.2.061-81.

По электробезопасности цех относиться к категории с повышенной опасностью (2 класс). Для защиты людей от поражения электрическим током производственное оборудование должно удовлетворять следующим требования:

1) токоведущие части производственного оборудования являющиеся источником опасности должны быть надежно изолированы или расположены в недоступных для людей местах;

2) металлические части производственного оборудования, которые вследствие повреждения изоляции токоведущих частей могут оказаться под напряжением опасной величины, должны быть заземлены (занулены). Размещение производственного оборудования в производственных помещениях не должно представлять опасности для персонала и должно соответствовать действующим нормам технического проектирования СНиП и правилам ТБ и ПС в ПСМ, ГОСТ 12.2.061-81.

Контроль температуры воздуха в цеху осуществляется согласно ГОСТ 12.1.005-88 "Воздух рабочей зоны", который устанавливает оптимальные и допустимые микроклиматические условия в зависимости от характера производственных помещений, времени года и категории выполняемой работы. Категория работ в соответствует категории 2а (средней тяжести). Для обеспечения нормальных метеорологических условий должна быть предусмотрена теплоизоляция стенок оборудования и установка вентиляционной системы.

...