Виробництво керамічної цегли 3

04.10.2015

Виробництво керамічної цегли 3

1.1 Вибір та обґрунтування методу виробництва

Механічна обробка глинистих матеріалів робить істотний вплив на якість керамічної цегли. Тому при влаштуванні обладнання для переробки керамічних мас слід вибирати машини в точній відповідності з відмінними властивостями сировинних матеріалів і вимогами, що пред’являються до готових виробів.

Питання рівномірного зволоження та ретельного перемішування маси з добавками у виробництві цегли відіграють вирішальну роль. Якісним буде тільки той цемент, який виготовлений з однорідної по складу і вологості глиняної маси. Для цієї мети служать одне і двухлопастні горизонтальні змішувачі. Частіше використовують двохвальні, як більш продуктивні. Шихта поступає на два послідовно встановлених лопатевих змішувачів. Глиниста сировина і добавка в заданій пропорції безперервно розвантажуються в змішувачі і змішуються насадженими на вали обертовими лопатями. Продуктивність і якість обробки глинистої маси залежать від кута нахилу лопатей — чим кут більше, тим більше продуктивність змішувача, погіршується якість переробки. Оптимальне перемішування забезпечується кутами повороту лопатей в межах 10-300.

Сушка є дуже відповідальною операцією, порушення її режиму може призвести до розтріскування виробів. Основою сушіння повинен бути режим, що забезпечує рівномірне видалення вологи по всій товщі сирцю, — при різній вологості шарів створюються усадочні напруги, що викликають тріщинуватість і деформацію. Особливо небезпечно утворення поверхневої сухої кірки за рахунок інтенсивного висихання поверхні. При сушінні виробів прагнуть створити оптимальний режим, тобто режим, при якому отримують якісні вироби без тріщин в мінімальні терміни при можливо менших витратах тепла та електроенергії.

Для сушіння цегли-сирцю краще вибирати противоточно-прямоточні тунельні сушарки. Противоточного називаються, так як теплоносій рухається назустріч до виробу. Прямоточними називаються, так як при використанні рециркуляційних вентиляторів теплоносій рухається у напрямку руху виробу. Для економії електроенергії сушарки можна використовувати тільки як протиточні (не включаючи рециркуляційних вентиляторів). Але недолік сушильних потужностей призводить до збільшення тріщинуватості виробів при форсованих режимах сушіння або підвищення залишкової вологості сирцю після сушіння, що неминуче призведе до зростання браку при випаленні. Отже, що входять в тунель гарячі гази омивають насамперед майже висохлий сирець, який може віддавати залишки вологи з будь-якою швидкістю, без небезпеки утворення тріщин. Кілька охолоджені гази, частково вже насичені вологою, просуваючись по тунелю назустріч вагонеткам з сирцем, омивають сирець, встиг трохи підсохнути. Нарешті, гази, які втратили значну частину свого тепла і насичені вологою, досягають свежеотформованного сирцю. Це створює сприятливі, «м’які» умови сушіння.

Тунельні сушила, порівняно з камерними, є більш механізованими і сушіння цегли виробляється майже без регулювання при встановленому режимі. І, нарешті, на відміну від камерних сушив, в тунельних сушилах створюються більш сприятливі, м’які умови для сушки: сформований цегла-сирець потрапляє в середу вологого з невеликою температурою теплоносія. По мірі висихання цегли-сирцю і просування вагонеток до выгрузочному кінця цегла зустрічає теплоносій з більш високою температурою і менш насиченою вологою. Терміни сушіння в тунельних сушарках менше, проте все це досягається підбором температури, вологості, швидкості і кількості теплоносія.

Однак тунельні сушарки мають ряд недоліків, основними з яких є: збільшена металоємність, вимагають стабільного завантаження і вивантаження протягом доби (яка неможлива при однозмінній роботі); забезпечує випуск якісної продукції тільки при рівності температур завантажуваного сирцю і мокрого термометра психрометра відпрацьованого теплоносія сушарки.

У технології керамічного цегли випал є завершальною і найбільш відповідальною стадією його виготовлення. Процес випалювання керамічної цегли полягає у високотемпературній обробці сформованного і висушеного цегли-сирцю при заданих температурах в певній газовому середовищі. Під впливом теплового впливу в керамічних масах відбувається ряд фізико-хімічних процесів, в результаті яких формуються найбільш важливі властивості і структура цегли, визначають її технічну цінність — міцність, щільність, морозостійкість та ін

Режим випалу являє собою комплекс взаємопов’язаних чинників: швидкості підйому температури, кінцевої температури випалу, тривалості витримки при кінцевій температурі, характеру газового середовища і швидкості охолодження. В процесі нагрівання при різних температурах в матеріалі керамічних виробів відбувається ряд складних фізико-хімічних явищ, що викликають зміну його властивостей.

У процесі випалу можуть використовуватися різні види печей, однак у сучасній індустрії виробництва цегли, безумовно, основне положення займають тунельні печі. Основними перевагами роботи на тунельних печах є поліпшення умов праці робітників і економія палива. Невисокий витрата палива пояснюється тим, що в тунельній печі зони нерухомі і, будучи одного разу нагріті, зберігають свою температуру і не вимагають поперемінного нагрівання і охолодження, як це має місце в кільцевих печах. Серйозною перевагою тунельної печі є можливість автоматизації керування тепловим процесом. Продуктивність печі 25 млн.шт. умовної цегли в рік. Піч являє собою прямий канал утворений стінами і плоским покриттям з збірних елементів жаростійкого бетону.

1.2 Проектні пропозиції

Основний забруднюючий фактор у впливі силікатної промисловості на навколишнє середовище – це пил, що виникає при приготуванні сировинних сумішей, дозуванні, перемішуванні, тонкому подрібненні і особливо при сушінні та випалюванні сипучих матеріалів. Пил силікатних виробництв має високу дисперсність (кількість частинок менше 5 мкм доходить до 60%) і містить значну кількість вільного оксиду кремнію.

У той же час, наприклад, при виробництві цегли пиловиділення в смесеприготовительном відділенні в 12-15 разів перевищує допустимі норми. Навіть на ділянках навантаження і розвантаження цегли запиленість в 2-3 рази вище допустимих концентрацій. Причини підвищеного забруднення повітря – відсутність надійної герметизації технологічного обладнання, місцевих відсмоктувачів, вакуумної пылеуборки, ефективної загальнообмінної вентиляції. На мій погляд, потрібно берегти здоров’я робочого персоналу і встановлювати як можна більше пиловловлювачів, принцип дії яких заснований на використанні гравітаційних, інерційних і електростатичних сил. Такі, наприклад, як пылеосадительные камери (груба очистка), сухі і мокрі циклонні апарати (перша ступінь очищення), тканинні рукавні фільтри і електрофільтри (остаточна очистка).

Тепер що стосується виготовлення цегли, відомо кожному, що керамічна цеглина високої якості може бути отриманий тільки при повному руйнуванні вихідної структури глин, тонкому подрібненні та ретельному перемішуванні витратних матеріалів до отримання однорідної маси. Як мені здається, в технологічну схему виготовлення керамічної цегли слід додати ще і бігуни для більш ретельного подрібнення глини. Хоча на заводі вибраний найкращий спосіб приготування глиняних мас.

2.1 Теоретичні основи процесів

Механічна обробка глинистих матеріалів робить істотний вплив на якість керамічної цегли. Тому при влаштуванні обладнання для переробки керамічних мас слід вибирати машини в точній відповідності з відмінними властивостями сировинних матеріалів і вимогами, що пред’являються до готових виробів. Щоб отримати вироби необхідної якості, необхідно зруйнувати її природну структуру, отримати пластичну масу, однорідну по речовинному складу, вологості і структурі, а так само надати масі належні формувальні властивості.

Процес подрібнення матеріалів є досить складною операцією і залежить від їх однорідності, густини, в’язкості, твердості, форми шматків, вологості і т. д.

Процес формування можна розділити на три операції: отримання з керамічної маси бруса необхідного поперечного перерізу, розрізання суцільного глиняного брусу на частини, перекладка сформованного цегли-сирцю на транспортні пристрої для направлення в сушарки.

Цегла, виготовлений пластичним пресуванням, містить вологу, яка повинна бути видалена, щоб надати цегли механічну міцність і підготувати до випалу. Сушкою називається процес видалення вологи з матеріалів шляхом її випаровування.

Сушка є дуже відповідальною операцією, порушення її режиму може призвести до розтріскування виробів. Основою сушіння повинен бути режим, що забезпечує рівномірне видалення вологи по всій товщі сирцю, — при різній вологості шарів створюються усадочні напруги, що викликають тріщинуватість і деформацію. Особливо небезпечно утворення поверхневої сухої кірки за рахунок інтенсивного висихання поверхні. При сушінні виробів прагнуть створити оптимальний режим, тобто режим, при якому отримують якісні вироби без тріщин в мінімальні терміни при можливо менших витратах тепла та електроенергії. Сушіння цегли виробляють конвективним методом, тобто методом, при якому волога випаровується в наслідок теплового обміну між виробами і теплоносієм. В якості теплоносія використовується гаряче повітря із зони охолодження печі. Гаряче повітря є одночасно і теплоносієм, і вологопоглиначем, так як передає цегли-сирцю тепло і поглинає його вологу.

Режим випалу являє собою комплекс взаємопов’язаних чинників: швидкості підйому температури, кінцевої температури випалу, тривалості витримки при кінцевій температурі, характеру газового середовища і швидкості охолодження. В процесі нагрівання при різних температурах в матеріалі керамічних виробів відбувається ряд складних фізико-хімічних явищ, що викликають зміну його властивостей.

В інтервалі температур 0-150°С відбувається досушка — видалення фізично зв’язаної води. Тиск водяних парів всередині нагрівається цегли досягає значних величин вже при температурі 70°С і зростає з підвищенням температури.

Видалення хімічно зв’язаної води (дегідратація) відбувається в зоні випалу в інтервалі температур 150-8000С. На початку зони випалу при нагріванні сирцю до 300-4000С видаляється хімічно зв’язана вода з гіпсу, водних оксидів заліза та інших сполук.

При нагріванні до 500-6000С починається руйнування каолініту (Аl2О3* Si02*2Н20).У цей же період вигорають органічні домішки. Внаслідок розкладання каолініту та вилучення з сирцю хімічно зв’язаної води відбувається повна втрата пластичності.

Аl2О3* Si02*2Н20 = Аl2SiО5 + 2Н20

При нагріванні до 600-7000С з вуглекислого кальцію СаСО3 і магнію MgCO3, якщо вони містяться в глині, видаляється вуглекислий газ (С02). Реакція відбувається спокійно, при цьому обсяг вироби не зменшується і дещо збільшується пористість цегли, яка сприяє безперешкодному видаленню води та летючої частини органічних речовин. Цей період нагріву, включаючи період дегідратації і модифікаційних змін кварцу, є практично безпечним і його можна виробляти з високою швидкістю (100-2000С/год).

СаСО3 = СаО + СО2; MgCO3 = МдО + СО2

При нагріванні понад 700?З починається ущільнення черепка виробу, його спікання і зміна кольору. Процес спікання полягає в тому, що деякі мінерали, що знаходяться в глині, під дією високої температури вступають в хімічні взаємодії один з одним, утворюючи легкоплавкі з’єднання. До таких мінералів в першу чергу відноситься кремнезем (Si02), що вступає в хімічні з’єднання з лугами (К20, Na20, CaO, MgO) і оксидами заліза (FeO, Fe203).

При цьому утворюється скловидну речовину, яка частково заповнює порожнини (пори) в цеглі і цементує частки інших мінералів. Отже, механічна міцність цегли залежить від кількості розм’якшеною склоподібної маси, отримуваної при випаленні. У залежності від хімічного складу сировини температура випалу цегли коливається між 950 1100?С. Підйом температури слід припиняти на етапі, що забезпечує появу мінімально необхідної кількості рідкої фази для утворення спайок і зв’язок між частинками глинообразующих мінералів.

Цей період нагріву, пов’язаний з руйнуванням кристалічної решітки глинистих мінералів і значними структурними змінами цегли, небезпечний щодо тріщиноутворення.

Після узвару слід витяг обпаленої цегли при високій температурі для вирівнювання температури по всій товщі цегли протягом 4-8 годин, що забезпечує рівномірний розподіл рідкої фази, більш повного дозрівання черепка і протікання реакцій.

Пройшовши зону випалу, пічна вагонетка з цеглою надходить у зону охолодження. У цій зоні відбувається охолодження цегли по заданої кривої від 1000°С до 50°С.

При 800-750°С керамічна цегла знаходиться в тугопластичном стані і переходить в твердий стан і в початковий період при падінні температури на 100-200°С керамічні матеріали зазнають термічне стиснення і пластично деформуються, зазнаючи незначних навантажень, тому необхідно уповільнювати охолодження щоб уникнути появи напруги, при швидкому охолодженні в цеглі можуть з’явитися тріщини. При цьому допустима величина температурного перепаду по товщі цегли не повинна перевищувати 300С. Небезпечним періодом також вважаються ділянку температурної кривої 650-500°С у зв’язку із зворотним перетворенням а-?-кварц. Допустима швидкість охолодження на цій ділянці становить для повнотілої цегли 250-300°С, для цегли з порожнечами 350-400 ?С.

Охолодження виробів в інтервалі 650-5000С характеризується модификационным зміною кварцу (5730С) із зменшенням об’єму на 0,82%. Швидкість охолодження в цьому інтервалі не повинна перевищувати 150°С/год. Подальше охолодження виробів (від 5000С і нижче) обмежується лише умовами зовнішнього теплообміну.

Окисне початок випалу рекомендується з метою спалювання природних органічних домішок глини та введених в масу вигоряючих добавок, незгорілі залишки яких при закінченні спікання виробів можуть перешкоджати їх ущільненню або навіть викликати спучування. Тому при температурі 800-850 ?З выдержаивают виріб в окислювальному середовищі до повного вигоряння коксового залишку. Після досягнення матеріалом цієї температури і при подальшому її нагріванні позитивний вплив на якість готової продукції та активізацію процесу випалу надає відновлювальна середовище. Це пояснюється присутністю закису заліза (FeO), яка на відміну від окису заліза (Fе2O3) володіє високою реакційною здатністю по відношенню до основних компонентів глини. Закисные сполуки заліза при температурі вище 6000С зв’язуються з іншими окислами і сприяють виведенню окису алюмінію (глинозему) з кристалічної решітки глинистих мінералів. Це призводить до більш раннього дозрівання матеріалу, підвищенню міцності та морозостійкості керамічних виробів.

2.2 Характеристика сировини та готової продукції

Дослідження на глину були проведені в Центральній лабораторії Середньо-Волзької геологічної експедиції (р. Нижній Новгород), напівзаводські — в Уфимском філії «Госоргтехстрома.

Таблиця 2.2.1 — Зведення вимог до цегельної сировини по ОСТ 21-78-88 і результати випробування

Найменування показників

Короткий опис статті: керамічна цегла Реферат: Виробництво керамічної цегли 3 реферат, завантажити, Виробництво керамічної цегли 3

Джерело: Виробництво керамічної цегли 3 — реферати — 2dip.uk

Також ви можете прочитати