Пресс порошок для кирпича

Технология изготовления кирпича методом полусухого прессования

В отличие от метода пластического формования, при изготовлении кирпича способом полусухого прессования, количество влаги в сформованной массе не превышает 8%, что дает возможность пропустить фазу сушки и сразу перейти к обжигу кирпича.

Рассмотрим основные этапы изготовления кирпичей методом полусухого прессования.

Первый этап — приготовление пресс-порошка. Пресс-порошок — это дисперсная, глинистая система с низким содержанием влаги. Такой массе не свойственна связанность, что обуславливает ее сыпучесть — скорость стечения через определенное отверстие под действием собственной массы. Для того, чтобы получить максимально уплотненный порошок при минимальном давлении ( прессуемость порошка) , он должен иметь определенный зерновой состав ( гранулометрический) и влажность. В результате приготовления порошка масса должна иметь однородную пофракционную влажность и минимальное содержание пылевидной фракции.

При приготовлении керамических порошков используют два способа: шликерный и сушильно-помольный.

Сушильно-помольный способ предусматривает дробление, сушку, помол, просев и увлажнение глиняной массы. Для дробления используют валковые дробилки. Затем глину перемалывают стержневыми мельницами. После этого она поступает в сушильный барабан.

Входящая температура газов в сушильных барабанах должна быть в пределах 600-800°C. Если температура будет ниже, это приведет к увеличению однородности пофракционной влажности, при этом снизиться производительность барабана. Повышение показателя теплового состояния повлечет за собой дегидратацию мелкой фракции глины и уменьшит срок службы входной секции сушильного барабана. Температура выходящих газов находится в диапазоне 110-120°C. Ее увеличение будет означать пересушку глины. Необходимо отметить, сушат глину прямотоком. При осуществлении данного процесса глина перегреется, произойдет частичная дегидратация и, как следствие, потеря пластических свойств. В результате сушки получается масса с влажностью 9-11% и температурой 60-80°С.

После сушки глина поступает в стержневой смеситель на помол. Перед этим ее просеивают для отделения крупных зерен и каменистых включений, что предотвращает преждевременный износ стержней смесителя. Не всегда после помола достигается необходимая влажность порошка. Поэтому сушат и перемалывают глину при пониженной влажности. Затем содержание влаги увеличивают паром или распылением воды. Для того, чтобы порошок не переувлажнялся, вода распыляется, а масса его тщательно перемешивается. Увлажнение паром позволяет улучшить качество кирпича. После этого порошок подвергают вылеживанию в бункерах для выравнивания влажности.

Шликерный способ предусматривает роспуск глины горячей водой в шликер, влажность которого составляет 40-45%. Для отделения мелких камней шликер закачивают в дуговые сита под давлением 0,25 МПа, а затем сливают в шламбассейны. После шламбассейна шликер попадает в распределительные сушилки, где его влажность понижается до 10%. Далее через контрольное сито шликер отправляется в расходный бункер.

Шликерный способ приготовления пресс-порошка намного выгодней сушильно-помольного. Кроме того, что сокращается количество производимых операций ( в распылительной сушилке глина сушится и гранулируется) , появляется возможность полной автоматизации этого процесса. Пресс-порошок получается более высокого качества. Увеличивается влажностная однородность, почти отсутствует пылевая фракция.

Второй этап — это прессование. При прессовании керамический порошок проходит несколько стадий. Сначала происходит уплотнение — сближение частиц вещества друг к другу, при этом часть воздуха удаляется. На второй стадии увеличивается поверхность контакта частиц друг с другом путем пластической деформации. При этом на поверхность такой частицы выдавливается влага. Все это приводит к усилению сцепления между частицами вещества. На третьей стадии в результате уплотнения частицы подвергаются упругой деформации. И последняя стадия прессования происходит при очень высоком давлении и вызывает хрупкое разрушение частиц порошка.

После прекращения воздействия на порошок давления происходит упругое расширение материала ( иногда до 8%). Различие между исходной высотой порошка ( до пресса) и высотой получившейся массы после прессования называется « осадкой». Для каждого порошка есть определенное давление, по достижению которого материал больше не уплотняется.

Большое значение при осуществлении прессования имеет одинаковая плотность прессовки, что обуславливается режимом процесса. Режимы прессования разделяются по направлению ( односторонние и двусторонние) , кратности ( однократные и многократные) и по интенсивности приложенных усилий ( ударные и плавные).

Третий этап — сушка полученного кирпича-сырца. Кирпичи сушат в туннельных сушилках, в которых теплоносителем является горячий воздух с начальной температурой 120-150°C. Продолжительность сушки составляет примерно 16-24 часа. После нее влажность изделия составляет 4-6%.

И, наконец, заключительный этап производства – обжиг. Необходимо отметить, что в сырце при полусухом прессовании коллоидная фракция действует внутри частиц вещества. Поэтому она не цементирует частицы, а агрегирует зерна минералов в глинистую частицу. Как следствие этого, жидкая фаза при обжиге развивается внутри глиняных агрегатов, а на их поверхности образуется малое количество жидкой фазы. Сцепление частиц при этом носит характер контактного спекания.

Изделия, изготовленные методом полусухого прессования, имеют низкое сопротивление на изгиб, обладают повышенной водопроницаемостью, низкой морозоустойчивостью. При таком производстве кирпича требуется более высокая температура обжига. Надо учитывать большие потери на брак (10 -20%) , хотя качество внешнего вида кирпича очень высокое.

Модернизация технологической линии по производству керамического кирпича

Перевооружение действующих предприятий является всемерная интенсификация производства, увеличение производственных мощностей, выпуска продукции и улучшение ее качества при обеспечении роста производительности труда и сокращения рабочих мест, снижения материалоемкости и себестоимости продукции, экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов, улучшения других технико-экономических показателей работы предприятия в целом

Ключевые слова: Модернизация, технологическая линия, производство, керамический кирпич, действующее предприятие

Техническое перевооружение действующих предприятий осуществляется по проектам и сметам на отдельные объекты или виды работ[1], разрабатываемым на основе единого технико-экономического обоснования и в соответствии с планом повышения технико-экономического уровня отрасли. Целью перевооружения действующих предприятий является всемерная интенсификация производства, увеличение производственных мощностей, выпуска продукции и улучшение ее качества при обеспечении роста производительности труда и сокращения рабочих мест, снижения материалоемкости и себестоимости продукции, экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов, улучшения других технико-экономических показателей работы предприятия в целом [2]. При этом допускаются частичная перестройка и расширение существующих производственных зданий и сооружений, обусловленные габаритами размещаемого нового оборудования, и расширение существующих или строительство новых объектов подсобного и обслуживающего назначения.
Пресс СМ-1085 предназначенный для полусухого прессования кирпича комплектуется блоком пресс-форм. Пресс-форма представляет собой стальную отливку с четырьмя отверстиями прямоугольного сечения, стенки которых офутерованы пластинами и имеют небольшой уклон 0,4 – 0,5% на сторону для облегчения выталкивания изделий [3].
В отверстия вставляются боковые пластины до упора в нижнюю опорную плиту, прикрепленную к корпусу. Торцевые пластины забиваются подгонкой их вертикальных торцевых плоскостей. В верхней части пластины прижимаются к корпусу опорной плитой. Блок пресс-формы вставляется выступами в пазы стола и прикрепляется к нему двумя горизонтальными шпильками. Этим достигается его быстросъемность и возможность установки в стол блока пресс-форм для другого типоразмера.
Прессование изделий происходит за счет перемещения верхних штемпелей (вращение коленчатого вала), которые постепенно опускаются в пресс-форму и сжимают массу (пресс-порошок) [4]. При этом прессующий механизм с жестко прикрепленными к траверсе нижними штемпелями опирается на поршень регулятора глубины засыпки. При дальнейшем повороте коленчатого вала происходит окончательное прессование изделий, отрыв нижних штемпелей от изделий. В это время верхние штемпели опираются на изделия. Затем копир поднимает раму прессующего механизма. При этом верхние штемпели отрываются от изделий, а нижние подходят к изделиям и выталкивают их до уровня стола. Затем изделия кареткой сталкиваются на конвейер [5].
Основная конструкция пресса не могла обеспечить, качественное прессование фасонного кирпича и поэтому она была модернизирована до получения более совершенного оборудования с возможностью программного управления. Централизованная система смазки была преобразована в одномагистральные питатели, применяемые взамен двухлинейных, позволяют осуществлять смазку всех точек пресса по одной магистрали, а не по двум линиям, как было ранее. Электрическая система управления смазкой позволяет программировать (дозировать) подачу смазки в нужном количестве. Блок переключения БПС-21 аннулирован, а его функции входят в программу контроллера.
Емкость для консистентной смазки выполнена нами в виде бака. Из бака через фильтр смазка попадает в насос поршневого типа. Давление масла на входе в насос контролируется манометром низкого давления. Из насоса, через фильтр тонкой очистки, смазка попадает на центральный, а далее – на вторичные питатели. Давление при подаче на центральный питатель контролируется манометром высокого давления. Предлагаемая система смазки менее емкая, в отличии от старой, проста в работе и надежная.
Управление работой электрооборудования осуществляется посредством микропроцессорной системы. Подробней об рассказывается в раздели автоматизации где и приведен комплекс оборудования для выполнения данных работ [6].
Усовершенствована система подачи материала в бункер пресса. Было поставлен датчик уровня в бункере пресса для контроля уровня пресс-порошка и обеспечения рабочего количества.Система подогрева штемпелей работающая без контрольно была снабжена датчиком температуры для сигнализации при перегреве или слабом нагреве штемпелей что улучшило эксплуатацию штампов [7].
Существующая технология производства имеет следующие недостатки: из-за низкодисперсности сырья без его предварительного гранулирования процесс сушки протекает неравномерно из-за налипания сырья, что приводит к дополнительнымэнергозатратам; система сит и дезинтегратора себя не оправдывает для данного вида сырья [8]. Недостатки дезинтеграторов: быстрый износ пальцев и нарушение балансировки, сравнительно большой расход электроэнергии, распущенность глины после помола, что затрудняет прессование. Недостатки сит – быстрая изнашиваемость струн, расширение зазора; отсутствие накопительного бункера с запасом сырья на сутки работы прессов в случае непредвиденной остановки процесса сушки; неавтоматизированы процессы сушки и обжига, что приводит к повышенным энергозатратам, перерасходу топлива, отсутствию возможности своевременного контроля процессов сушки и обжига и принятия управленческих решений для снижения брака; не оптимизирован состав шихты [9]. Отсутствует возможность улучшения качества готовой продукции за счет изменения состава пресс-порошка.
В ходе анализа проблем при производстве кирпича керамического полнотелого с несквозными пустотами в условияхЗАО «ЧПКПСМ» предлагаются следующие мероприятия по перевооружению технологической линии.
1.Установка глинорыхлителяСМ-1031Б производительностью 30м3/ч., который будет разрушать комья глины, тем самым обеспечит уход от ручного труда и однородность подаваемой глины.
2.Установка смесителя двухлопастного СМК 125А для смешивания пресс-порошка перед прессом-гранулятором, что позволит получать гранулы однородного химического состава.
3. Установка пресса-гранулятора УСМ -12 для формирования гранул пресс-порошка. Гранулирование исходного сырья перед сушильным барабаном обеспечивает улучшение условий сушки, снижение потерь с выносами (унос пыли), повышение однородности по химическому и минеральному составам глинистого сырья, размерам и влажности кусков, что, в конечном счете, способствует существенному повышению качества кирпича [10].
4. Установка стержневого смесителя АПП 30 после сушильного барабана для выравнивания влажности гранул. Смеситель не только удовлетворительно гомогенизирует массу, но и обеспечивает уплотнение и частичную грануляцию порошковых масс. Последнее улучшает сыпучесть порошка и заполнение пресс-форм, облегчая прессование и получение качественных изделий. При этом высушенные гранулы перед подачей их в стержневой смеситель не менее 12 часов должны вылеживаться в бункерах-накопителях.
5. Установка накопительного бункера гранул пресс-порошка для создания условий выравнивания влажности и запаса гранул пресс-порошка на сутки работы прессов; установка к прессам бункера — смесителя с запасом сырья на час работы.
6. Модернизация пресса СМ-1085. Проведение автоматизации печи.

Прессы полусухого прессования

Для формования шамотных огнеупорных изделий и строительного керамического кирпича (одинарного и полуторного) применяют прессы полусухого прессования (коленно-рычажные). Такие прессы как СМ 1085 и СМК 491 обладают высоким усилием прессования (600 т), высокой производительностью (до 5000 шт. в час) и широкой номенклатурой изделий: кирпич одинарный и полуторный, полнотелый и пустотелый, пустоты сквозные и несквозные конусные. Выбор пресса для решения конкретных задач лучше выполнять после проведения исследования сырья, которые мы можем выполнить в нашей лаборатории.

Технология прессования полусухим методом.

Технология прессования керамического кирпича полусухим методом сегодня распространена повсеместно. Наиболее распространенными моделями прессов полусухого прессования являются СМ1085, СМК 491 и СМК 503, которые позволяют выпускать кирпич полнотелый и пустотелый, от одинарного до двойного. Наша компания имеет опыт поставки и ввода в эксплуатацию всех перечисленных машин.

Модернизированные прессы СМ 1085М и СМК 491 позволяют формовать полуторный кирпич со сквозными пустотами. Они оснащены новыми системами смазки, управления, регулирования глубины засыпки, изменения цикла прессования и т.д. Применение оригинальных пресс-форм со сквозными пустотами позволило всем заводам полусухого прессования Украины и юга России улучшить показатели производительности (прессование 5 кирпичей вместо 4-х), повысить качество изделий, снизить производственные затраты (уменьшение количества пресс-порошка, снижение затрат при обжиге продукции).

Полусухое прессование с использованием данных машин может быть применимо и для других видов сырья: гипса, отходов углеобогащения, угля, шамотных масс и других полусухих смесей.

Приготовление пресс-порошка

Основным признаком полусухого прессования керамических изделий является формование их из порошков путем компрессионного прессования под значительным Удельным давлением 15—40 МПа.

Технологический процесс изготовления изделий этим способом включает следующие группы операций: карьерные работы, приготовление пресс-порошка, прессование, сушку и обжиг изделий. Карьерные работы не имеют в этом случае какой-либо специфики и выполняются соответственно горно-эксплуатационным условиям месторождения глин.

Приготовление пресс-порошка

Керамическими пресс-порошками называют высококонцентрированные (мало влажные) дисперсные глинистые системы, не обладающие связностью. Отсутствие связности обусловливавливает наиболее характерное свойство порошков—их сыпучесть, т. е. псевдотекучесть в исходном состоянии. Ее характеризуют скоростью истечения порошка под действием собственной массы через отверстие определенного диаметра. Глиняные порошки должны иметь заданный зерновой (грапулометрический) состав и влажность, должны обладать однородной пофракционной влажностью и содержать минимальное количество пылевидной фракции. Все эти характеристики влияют на прессусмость порошка — его способность к максимальному уплотнению при минимальном давлении с образованием при этом изделий, обладающих однородной плотностью, минимальным упругим расширением и отсутствием трещин расслаивания.

Керамические порошки готовят сушино-помольным и шликерным способами.

При сушильно-помольном способе глину подвергают последовательно грубому дроблению, сушке, помолу просеву и увлажнению. Дробят глину на дезинтеграторных вальцах, а сушат в сушильных барабанах прямотоком, так как при противотоке возникает опасность сильного перегрева глины, частичной ее дегидратации, и большой потери пластических свойств. Температура газов t1, поступающих в барабан, составляет обычно 600—800°С. Снижение t1 обеспечивает более однородную пофракционную влажность, но уменьшает производительность барабана. Повышение t1 сверх указанного предела нецелесообразно, так как оно приводит к дегидратации мелкой фракции глины и обусловливает быстрый выход из строя входной секции барабана. Нормальная температура отходящих газов t2 должна быть 110—120 °С. Резкое повышение t2 свидетельствует о перересушке глины. Температура глины, выгружаемой из сушильного барабана, составляет 60—80 °С. Конечная влажность 9—11%.

При прохождении глины через барабан изменяется ее гранулометрический состав. Мелкие фракции, быстро высыхая, истираются до пылевидного состояния, а крупные куски, распариваясь, слипаются и окатываются в крупные комья. Это обусловливает большую влажностную неоднородность высушенной глины, затрудняющую работу помольных машин. Так, при средней влажности 8,5—12% влажность наиболее крупных кусков достигает 15,5—19%. К тому же и в пределах одного куска отмечается значительный перепад влажности. Некоторое повышение равномерности сушки достигается устройством цепных завес в сушильных барабанах, которые частично измельчают глину, создавая тем самым условия для более равномерной ее сушки. Но даже и с наличием цепных завес сушильный барабан нельзя считать достаточно совершенным в технологическом отношении агрегатом.

Для помола глины в производстве кирпича применяют корзинчатые дезинтеграторы. Они работают устойчиво при влажности глины не выше 10%. При более высоком влажности глина налипает па кожух и на пальцы дезинтеграторов. При наличии в глине каменистых включений пальцы корзин быстро изнашиваются и их необходимо менять через 200—300 ч работы.

Тонина помола зависит от частоты вращения корзин дезинтегратора, расстояния между пальцами и влажности глины. Выход мелких фракций возрастает с увели­чением частоты вращения корзин и уменьшением расстояния между пальцами. С повышением влажности глины возрастает количество крупных фракций. Так, на­пример, при влажности 10% сумма крупных фракций (остаток на сите 25 отв. на 1 см2) составляет 96%, а при влажности 6% — всего лишь 66%.

Из дезинтеграторов получают рыхлый порошок малой объемной массы, что затрудняет прессование из него изделий.

Просеивают глину для отделения крупных зерен порошка. Для этого используют струнные сита, барабанные грохоты (бураты), качающиеся и вибрационные сита. На струнных ситах можно отделять только очень крупные куски глины, так как расстояние между сильно натянутыми струнами значительно изменяется вследствии их изгибания.

При подготовке пресс-порошков не всегда удается после помола получить порошок с влажностью, необходимой и достаточной для прессования. Чтобы обеспечить производительную работу помольных машин и необходимую тонину помола, приходится иногда сушить и молоть глину при влажности несколько ниже прессовоч­ной, а затем порошок вновь увлажнять. Такое увлажнение осуществляют распылением воды в глиномешалках или паром в специальных аппаратах.

Основное требование, которое предъявляют к увлажняющему аппарату, сводится к тому, чтобы при увлажнении порошка глины не образовались комочки переув­лажненного материала, так называемой «изюм». Для этого воду подают в тонко распыленном состоянии, а весь материал при этом перемешивают. Хорошие резуль­таты получаются при увлажнении глины во взвешенном состоянии, т. е. в момент, когда она выходит из бункера в смеситель. При увлажнении глиняного порошка паром качество кирпича намного улучшается: не появляются трещины расслаивания, возрастают прочность и морозостойкость.

Во всех возможных случаях необходимо избегать повторного увлажнения глиняного порошка, так как добиться при этом равномерной влажности его весьма трудно по следующим причинам: в высушенном порошке крупные зерна являются влажными, а мелкие—более сухими. Влажная поверхность имеет всегда более низкую температуру, чем сухая. Поэтому пар в первую очередь конденсируется на более холодной влажной поверхности крупных кусочков глины. Мелкая ее фракция, наиболее сухая, или совсем не увлажняется, или увлажняется в меньшей мере, в результате чего пофракционная влажность порошка не только не вырав­нивается, но иногда даже возрастает.

Для выравнивания влажности подвергают порошок вылеживанию в бункерах. Однако этот процесс протекает довольно медленно. В течение суток практически вы­равнивание влажности достигается в пределах одного зерна, а между отдельными зернами оно еще не наступает вследствие относительно небольшой контактной поверхности между ними. Кроме того, увлажнение поверхности зерен порошка снижает его сыпучесть, что в последующем затрудняет его хранение в бункерах и транспортирование. Поэтому процесс вылеживания порошка следует считать полезным, улучшающим его прессовочные свойства, но нужно стремиться осуществ­лять этот процесс по возможности без предварительного увлажнения порошка.

Оптимальная влажность порошка зависит от приложенного прессового давления. Экстремум на кривой «объемная масса прессовки — влажность» соответствует оптимальной влажности при данном давлении. Пониженная (против оптимальной) влажность обусловит сухой контакт частиц порошка, повышенное внутреннее трение и пониженную плотность прессовки, а превышение оптимальной влажности—образование водных пленок между прессуемыми частицами и исключит их непо­средственное контактирование, что в конечном счете также понизит плотность прессовки.

При шликерном способе подготовки пресс-порошка глину в глиноболтушках распускают горячей водой в шликер влажностью 40—45%. Затем его под давлением 0,25 МПа накачивают для отделения каменистых включений в дуговые сита, откуда очищенным он сливается в открытые шламбассейны вместимостью 2500 или 6000 м3, оборудованные крановыми мешалками. В них также поступает для барботажа компрессорный воздух. Из шламбассейна шликер насосом подают в распылительную сушилку, откуда порошок с влажностью 10% поступает через контрольное сито в расходные бункера.

Шликерный способ имеет большие преимущества перед сушильно-помольным. При нем в одном агрегате— распылительной сушилке — совмещаются процессы сушки и грануляции глины, резко улучшаются условия производственного комфорта, процесс может быть автоматизирован.

Пресс-порошок, полученный в распылительных сушилках, обладает большой влажностной однородностью, практически не содержит пылевидной фракции, по гранулометрическому составу приближается к монофракционному, из него при прессовании легко удаляется воздух, вследствие чего порошок равномерно пропрессовывается при более низких давлениях. Свойства его стабильны благодаря полной автоматизации процесса.

Новые заводы полусухого прессования кирпича строятся только на основе шликерного способа подготовки пресс-порошка.