Загрузка...Технологические процессы производства силикатного кирпича
Основные технологические этапы производства силикатного кирпича
Начало производства силикатного кирпича, как и любой другой производственный процесс, начинается с подготовки и предварительной обработки всех сырьевых компонентов.
Подготовка силикатной массы для изготовления кирпича начинается с дозировки компонентов, которые затем войдут в состав сырья. Содержание извести в смеси определяют в зависимости от показателей ее активности, т.е. содержания в ее составе действующего вещества окиси кальция, при этом масса самой извести роли не играет. На каждом из предприятий по производству силикатного кирпича процент содержания извести в смести устанавливают расчетным путем, обычно его доля составляет около 6-8%. Если на производство поступает свежеобожженная известь, то ее требуется меньше, а если известь долго хранилась или имеет в своем составе большое количество примесей, то необходимое количество увеличивают. Как уменьшение массы извести, так и ее передозировка негативно влияют на качество кирпича: снижается его прочность, растет себестоимость, а качество при этом не становится лучше. Поэтому перед добавлением извести в смесь проводится контроль ее активности, этот процесс в течение всей подготовки силикатной массы осуществляется несколько раз.
Известь добавляют в силикатную смесь, отмеривая ее по объему. Песок, необходимый для производства, отвешивают на бункерных весах. Для окончательного приготовления смеси требуется вода: она завершает реакцию гашения извести и помогает сформировать силикатную смесь, пластичную и легко подвергающуюся формованию готовых изделий. Кроме того, она обеспечивает правильное протекание химических процессов в структуре кирпича при запаривании.
Как и объемы прочих составляющих смеси, количество воды в ней должно быть четко нормированным: здесь вреден как ее избыток, так и нехватка. Если воды будет недостаточно, то процесс гашения извести не сможет завершиться в полном объеме, а если чересчур много, силикатная масса будет сильно мягкой, что затруднит процесс ее формования. Определить точное количество воды поможет показатель влажности песка, который поступает в производство, его замеряют в лабораторных условиях. Расчет количества воды производят на единицу готовой продукции, это может быть или 1000 in готового кирпича, или 1 кубометр силикатной массы.
Весь объем воды, поступающий в смесь, распределяется в ней согласно пропорции: на гашение извести уходит 2,5%, на испарение в процессе реакции гашения – 3,5%, а на увлажнение получившейся массы – около 7%.
Силикатная масса может быть приготовлена барабанным или силосным способом. Силосный способ экономически более выгоден, т.к. при этом не требуется большое количество пара, да и сама технология процесса значительно проще. Поступая на одновальную мешалку, известь и песок тщательно перемешиваются и увлажняются, а затем выдерживаются в течение 4-10 часов, где за этот промежуток времени известь подвергается реакции гашения. В процессе разгрузки силоса в окружающий воздух выделяется большое количество взвешенных частиц и пыли, что создает неблагоприятные условия работы для обслуживающего персонала. Поэтому в процессе разгрузки силоса запрещается нахождение в помещении людей, а совершенствование производства направлено на полную автоматизацию процесса, чтобы исключить роль человека в этой технологической операции.
После окончательного составления силикатной смеси она поступает на прессование. Показатели давления, которому подвергается силикатная смесь, напрямую влияет на качество кирпича. Чем более сильное давление оказывается на смесь, тем меньше пустот и отверстий остается в ее структуре и тем плотнее будет готовый кирпич. Основные частицы структуры кирпича должны быть соединены между собой лишь вяжущим веществом, без пор воздуха и капель влаги – только на этих условиях качество готового продукта будет наилучшим.
Важное значение приобретает показатель скорости приложения давления на массу. Если оказанная сила будет резкой и значительной, то вместо формования произойдет разрушение структурного состава кирпича. Поэтому давление на массу должно увеличиваться постепенно, доходя до показателя в 150-200 кг на 1 куб см.
В процессе производства на каждом его этапе осуществляется контроль уровня влажности силикатной массы. В процессе прессования этот показатель не должен превышать 7%. Увеличение или уменьшение этого показателя нежелательно: в первом случае масса с трудом будет подвергаться формовке, а во втором кирпич будет разламываться из-за недостаточной эластичности.
Прессование – многоступенчатый процесс, основными составляющими которого являются: наполнение силикатной массой прессовых форм, собственно прессование, выталкивание сырца из формы и укладка его на вагонетки для запаривания. По размерам силикатный кирпич должен полностью соответствовать требованиям ГОСТа, в противном случае вся партия бракуется и отправляется на переработку. Плотность сырца можно регулировать путем контроля степени наполнения прессовых коробок: чем больше силикатной массы поместить в форму, тем выше будет плотность сырца, и наоборот. В процессе прессования следует контролировать одинаковое наполнение всех форм – это позволит сделать весь кирпич партии одинаково плотным.
После окончания процесса прессования сырец поступает для прохождения тепло-влажной обработки в автоклав. Процесс запаривания сырца состоит из трех последовательных стадий. Первая начинается с поступления смеси в аппарат и выдерживается до выравнивания показателей температуры пара и самого изделия. Во время прохождения второй стадии температура и уровень давления поддерживаются на постоянном уровне, чтобы в толще кирпича правильно начались и своевременно завершились все физико-химические процессы, а именно: выпаривание излишнего количества влаги и образование вещества гидросиликата кальция. На этом этапе происходит затвердевание кирпича. Третий этап – это остывание готового продукта после прекращения теплового воздействия на него. После окончания процесса остывания готовый силикатный кирпич поступает на склад для хранения и упаковки.
1.3 Основы технологии производства силикатного кирпича
Производство силикатного кирпича отличается от производства керамического следующими технико-экономическими показателями:
— относительная простота технологического процесса производства;
— высокий уровень механизации и автоматизации производства;
— меньший расход энергоресурсов;
— длительность технологического процесса изготовления кирпича по сравнению с керамическим от 5 до 10 раз;
— себестоимость силикатного кирпича в 2 раза ниже по сравнению с керамическим.
Производство силикатного кирпича состоит из следующих технологических переделов:
1) складирование и подготовка сырьевых компонентов;
2) получение известково-кремнеземистого вяжущего (ИКВ);
3) приготовление силикатной смеси и гашение извести в ней;
4) формование кирпича-сырца;
5) автоклавная обработка кирпича;
6) упаковка и складирование готовой продукции.
Кварцевый песок складируется на складах бункерного типа. Запас песка должен обеспечивать бесперебойную работу предприятия в течение 2 часов.
Подготовка песка заключается в оттаивании мерзлых песков в зимний период и выделении посторонних включений в виде крупных кусков щебня и гальки. Для снижения пористости смеси желательно производить шихтовку песка, используя пески различной крупности. Шихтовка песка осуществляется в приемных отделениях (складах), оборудованных бункерами, ленточными питателями и смесителями.
Подготовка комовой извести заключается в дроблении ее кусков, причем куски размером менее 80 мм подвергают одностадийному дроблению в молотковых дробилках. Куски крупнее 80 мм дробятся в две стадии: в щековых, а затем в молотковых дробилках. После этого известь дозируется в мельнице для совместного помола.
Для получения ИКВ перед помолом извести и песка их смешивают в определенном соотношении в лопастной мельнице, затем смесь выдерживают в расходных бункерах перед мельницей.
Негашеная дробленая известь и песок карьерной влажности 5 – 7 % смешиваются в соотношении ИКВ=И:П=1:1 – 2:1. Часть влаги, находящейся в песке (примерно 50 %), расходуется на гашение извести, остальная влага испаряется за счет прохождения экзотермической реакции гидратации извести.
Не рекомендуется смешивать известь и песок одновременно с помолом в мельницах, так как испаряющаяся влага, как правило, конденсируется в рукавных фильтрах и выводит их из строя.
Затем смесь поступает на совместный сухой помол в шаровых мельницах непрерывного действия. Удельная поверхность ИКВ составляет 400 – 450 м 2 /кг.
Приготовление силикатной смеси включает дозирование ИКВ и оставшегося песка, смешивание их, увлажнение смеси до необходимой влажности и гашение извести в смеси.
ИКВ и песок дозируют по массе, предварительно расчетным путем установив их соотношение с учетом активности (5 – 8 %) и влажности смеси (4 – 8 %).
Первичное перемешивание смеси осуществляется в тихоходных или быстроходных двухвальных смесителях периодического или непрерывного действия. Смесители снабжены перфорированными трубками или специальными распылительными устройствами для подачи воды и острого насыщенного пара, необходимого для получения оптимальной влажности и улучшения качества силикатной смеси. После смешивания ИКВ и песка силикатную смесь из смесителей подают в гасильные аппараты для гашения извести.
Процесс гашения извести протекает по следующей химической реакции:
, (1)
в результате которой выделяется примерно Q=65 кДж/моль.
Гашение извести в смеси происходит в аппаратах периодического (гасильных барабанах) или непрерывного действия (в силосах-реакторах). В гасильных барабанах известь гасится в течение 50 – 60 мин и при повышенном давлении насыщенного пара – в течение 30 – 35 мин.
На предприятиях, как правило, используют силосы-реакторы, позволяющие производить гашение извести и одновременно ее усреднение за счет специальных перемешивающих лопастей, установленных в силосах-реакторах.
Кроме этого, силосы-реакторы являются бункерами промежуточного хранения, обеспечивающими постоянное поступление смеси в прессы.
Гашение извести в силосах-реакторах производится от 1 до 4 часов.
Интенсифицировать время гашения извести можно следующим образом. Например, можно гасить известь при повышенном давлении насыщенного пара pиз=0,7 МПа и при повышении температуры до t=130 –
150 ºС. Длительность гашения при этом составляет в среднем 30 мин. Также применяется способ повышения удельной поверхности ИКВ до 450 –
500 м 2 /кг. Можно также вводить в смесь хлористые соли.
После гашения производят повторное перемешивание смеси для более тщательного усреднения и разрушения агрегированных частиц извести (комочков).
Для гарантии полной гидратации извести при перемешивании в лопастных смесителях вводят дополнительно некоторое количество воды или острого пара для получения оптимальной влажности формовочной смеси.
В результате данной операции
— перераспределяется влага между зернами смеси;
— улучшается формуемость сырца и увеличивается его прочность;
— повышается прочность и морозостойкость кирпича.
Перемешивание происходит в лопастных или стержневых смесителях.
Формование кирпича-сырца осуществляется на гидравлических прессах.
Силикатная смесь засыпается в гнезда станины пресса с избытком. Например, для получения кирпича толщиной 88 мм в гнездо засыпается слой смеси толщиной 130 – 140 мм.
Одновременно прессуются два кирпича под давлением pуд=20 –
40 МПа с целью получения кирпича-сырца прочностью не менее 0,3 МПа.
На прочность оказывают влияние следующие факторы:
1) формовочное давление (с увеличением давления до 40 МПа коэффициент уплотнения сырца стремится к единице и прочность увеличивается на 35 – 50 %);
2) длительность прессования (положительно влияет на прочность сырца при более малых давлениях);
3) содержание в смеси тонкодисперсной составляющей (с увеличением удельной поверхности до 550 – 600 м 2 /кг получается сырец прочностью 0,5 – 0,6 МПа).
После прессования автоматом-укладчиком кирпич-сырец по 2 шт. снимается со стана пресса и укладывается на накопитель. Затем автомат-укладчик перекладывает кирпич-сырец на автоклавные вагонетки, которые передвигаются в автоматическом режиме по рельсам и через систему передаточных мостов заполняют автоклавы.
Автоклавная обработка – завершающий этап получения кирпича, в процессе которого формируются все основные свойства силикатного кирпича.
Применяются тупиковые и проходные автоклавы, выбор которых обуславливается технико-экономическими показателями, мощностью завода и принятой технологией. Запаривание кирпича происходит в среде насыщенного пара при температуре t=174,5 – 200 ºС и избыточном давлении pиз=0,8 –
1,2 МПа, а также при влажности 100 %.
Время запаривания устанавливается экспериментально непосредственно на предприятии с учетом требуемых свойств кирпича, объема наполнения вагонеток, способа укладки кирпича на вагонетки.
Роль пара высокого давления и температуры состоит в создании и сохранении в порах сырца жидкой фазы – влаги, при участии которой происходит растворение гидроксида кальция и песка и их химическое взаимодействие, приводящее к образованию и кристаллизации гидросиликатов кальция различной основности и в конечном итоге к образованию тоберморита, который формирует все необходимые строительно-эксплуатационные свойства кирпича.
Образование гидросиликатов кальция происходит по следующей реакции:
. (2)
Процесс автоклавной обработки можно условно разделить на три периода.
1) Первый период начинается с момента впуска горячего пара до момента выравнивания температуры теплоносителя и самих изделий, давление сохраняется на уровне атмосферного до достижения t=100 ºС.
Влажность сырца возрастает и происходит стадия пропаривания сырца. Этот период длится от 0,5 до 0,75 ч. В этот период начинается растворение Ca(OH)2 и в небольшом количестве SiO2 и их взаимодействие с образованием высокоосновных гидросиликатов кальция – C2SiH2, которые придают кирпичу высокую морозостойкость (до 100 циклов), но низкую прочность (до 1 МПа).
2) Период изотермической выдержки при максимальной температуре и давлении с сохранением 100 %-ной влажности.
В первые 1,5 ч продолжается поступление конденсата от поверхностных слоев кирпича к центральной части кирпича. Концентрация свободной растворенной извести уменьшается, и продолжается более интенсивное растворение SiO2; в результате химической реакции образуются низкоосновные гидросиликаты – CSiH, которые формируют высокую прочность (до 30 МПа), но низкую морозостойкость (до 10 циклов).
При дальнейшей выдержке образуются смешанные гидросиликаты кальция и в конечном итоге образовывается тоберморит C5Si6H5.
3) Охлаждение начинается с момента снижения температуры и давления, в результате чего происходит остывание кирпича до 100 ºС.
За счет разницы температур кирпича (100 ºС.) и окружающей среды (15 – 20 ºС.) происходит резкое испарение влаги из кирпича (до 10 – 12 %).
Существует несколько путей интенсификации автоклавной обработки.
1) Экономически выгодно проводить автоклавную обработку при t=203 – 205 ºС. и при избыточном давлении pиз=1,2 – 1,6 МПа. Такая обработка длится от 4 до 5 ч.
2) Введение в силикатную смесь и ИКВ более активных кремнеземистых компонентов (трепел, зола-унос, тонкомолотый керамический лом, керамический гравий и щебень).
3) Введение кристаллических «заправок» (от 1 до 3 %) – отходов силикатного производства.
Силикатный кирпич будут производить в Саянске
Саянск укрепляет строительную базу Приангарья. Здесь на протяжении ряда лет выпускают газобетон, востребованный при возведении жилья и социальных объектов. А с 2022 года на рынок региона будет поставляться высококачественный силикатный кирпич. Он позволит строить здания с особым архитектурным эффектом. О преимуществах стройматериала и технологии его производства газете «Областная» рассказал Артем Минеев, исполнительный директор ООО «Саянскгазобетон».
Силикатный кирпич в Иркутскую область завозят из других регионов. Этот материал очень востребован на строительном рынке. Его применяют при фасадных работах домов, построенных из сборного или монолитного железобетона, газобетона или дерева. В Сибирском и Дальневосточном федеральных округах всего пять предприятий выпускают силикатный кирпич.
– Завод построим на той же производственной площадке, где уже выпускается газобетон. Мы очень внимательно изучили потребности строительного рынка. В нашем регионе в основном производят керамический кирпич. У этого материала два главных недостатка – узкая цветовая гамма (это обусловлено технологией производства) и менее точные геометрические размеры, из-за чего порой теряется эстетический вид новостроек, – объясняет Артем Минеев. – Облицовочный силикатный кирпич привлекает своей идеально правильной формой – геометрические пропорции на высоте. А за счет использования пигментных красителей можно создавать широкие гаммы оттенков. Кроме того, потребителю мы предоставим значительный выбор размеров, благодаря чему можно будет воплощать различные архитектурные решения. Это еще и экологически чистый строительный материал. Он состоит из извести, воды и песка.
Все сырьевые материалы добываются способом, безопасным для окружающей среды. Технология его производства проста. Изготавливают силикатный кирпич путем смешивания основных компонентов сырья, затем следует процесс прессования, после чего его отправляют в автоклав, где при высоком давлении и температуре происходит окончательное затвердевание. Потребитель получает продукт высокого качества.
– Рассматривая поставщиков оборудования, мы объездили много заводов, изучили отечественный и зарубежный опыт. В итоге остановили свой выбор на российском производителе – компании «Инвест-Технология», выпускающей оборудование для заводов силикатного кирпича с глубокой автоматизацией всех технологических процессов. Компания разработала и запатентовала уникальную технологию, превосходящую зарубежные аналоги, – сообщил Артем Минеев.
В чем ноу-хау? Благодаря инновационной гидравлической системе существенно снижаются энергозатраты. Также при производстве используются интенсивные смесители, обеспечивающие оптимальную гомогенизацию сырьевых компонентов.
– Помимо применения запатентованной технологии, у нас введен контроль качества на каждом этапе производства газобетона – от получения сырья до выпуска готовой продукции. На заводе есть своя сертифицированная лаборатория. На каждую партию мы выдаем паспорта качества. Тот же подход будет у нас и к производству силикатного кирпича, – подчеркнул Артем Минеев.
Первый силикатный кирпич на заводе в Саянске планируют выпустить летом 2022 года. На первоначальном этапе производительность составит 35 млн штук в год, если рынок потребует, производитель готов увеличить выпуск до 70 млн штук.
Технологический процесс изготовления силикатного кирпича. Обожженная в известковой печи комовая известь-кипелка
Страницы работы
Содержание работы
Технологический процесс изготовления силикатного кирпича
Добыча песка для изготовления силикатного кирпича на месторождении производится в открытом карьере, который находится на территории силикатного завода, в 350-400 м от последнего. Длина карьера несколько десятков метров (рис. 1). Строительный песок залегает у самой поверхности земли, непосредственно под почвенным покровом. Разработка песка механизирована. В карьере имеется шаро-фрезерная лопата, которая копает и нагружает песок на автомашину — самосвал (рис. 1). Производительность этой машины очень высокая. Она может нагружать песка до 80 куб. метров в час. Добытый песок на автосамосвале, как это видно из схемы производства силикатного кирпича по силосному методу отвозится на завод, к приемному бункеру для песка. Из приемного бункера по системе элеваторов (грузоподъемных аппаратов) и транспортеров (широких бесконечных лент) песок подается в песочный бункер, установленный на пятом этаже заготовительного отделения.
Одновременно с заготовкой песка (его добычей и подачей в бункер) на заводе ведется приготовление и другой важной части, необходимой для изготовления силикатного кирпича, — извести. Для приготовления извести силикатный завод использует маломагнезиальный и довольно чистый известняк. Привезенный известняк на силикатном заводе рабочий разбивает стальным молотом на небольшие куски. После этого мелкие куски известняка подвергаются обжигу, с целью получения комовой, негашеной извести — «кипелки» (CaO). Обжиг известняка производится в известково-обжигательной печи, называемой шахтной печыо. Куски известняка в шахтной печи пересыпают углем высокого качества (антрацитом), что и обеспечивает хороший обжиг известняка. Сама шахтная печь делится условно на 3 зоны (части): верхнюю, среднюю и нижнюю. Верхняя часть печи называется зоной подогрева, здесь температура около 300º выше 0º; средняя — зоной обжига, здесь температура достигает 1100º и нижняя — зона охлаждения, в которой температура падает до 50-60º. Следовательно, в верхней зоне происходит подогрев кусков известняка, в средней — его обжиг и разложение, заключающееся в том, что из известняка (CaCO3) получается известь-кипелка (CaO), и в нижней — куски извести-кипелки медленно охлаждаются. Полный цикл обжига известняка для получения комовой извести длится около суток.
Обожженная в известковой печи комовая известь-кипелка поступает в дробильное отделение на шаровую мельницу, где дробится до тонкого помола, не свыше 0,7 мм в диаметре. Для проверки тонкости помола комовой извести-кипелки порошок ее просеивают через сито с очень мелкими отверстиями. После просева на ситах молотая известь по системе транспортеров и элеваторов, как можно видеть на «Схеме производства силикатного кирпича по силосному методу», также, как и песок, поступает в бункер, расположенный рядом с песчаным бункером. Песок и известь из бункеров ссыпаются на дозирующий аппарат (дозер), в котором составляется смесь из этих веществ в пропорции 92% песка и 8% молотой извести. Эта смесь, пройдя через дозер, поступает в мешалку, где перемешивается и увлажняется. Затем из мешалки по массовому транспортеру она передается в один из силосов (больших бетонных ящиков) емкостью до 70 куб. м каждый. В силосах, под влиянием влажности песка и дополнительного увлажнения, происходит гашение молотой извести, т. е. переход ее из окиси кальция (CaO) — негашеной извести — в гашеную известь — «пушонку», или гидрат окиси кальция (Ca(OH)2). При этом процесс гашения извести в силосах сопровождается выделением большого количества тепла, что способствует испарению излишней влаги. Благодаря этому смесь извести и. песка становится сыпучей, что очень важно при дальнейшей ее транспортировке. В силосах указанная масса выдерживается около 6 часов (в зависимости от качества извести), затем по системе транспортеров и элеваторов подается в бункера над прессами. Здесь она распределяется по прессам, поступает в питатель пресса, дополнительно увлажняется, перемешивается и прессуется в формах под давлением до 200 атмосфер в кирпичи. Пресс — высокопроизводительная машина, он дает до 3000 штук кирпичей в час. Вручную сырец-кирпич укладывается на вагонеточные площадки и перевозится в запарочные котлы (автоклавы). В автоклавах кирпич-сырец при температуре 174º запаривается насыщенным паром под давлением 8 атмосфер в течение 8-9 часов. В процессе запарки образуется гидросиликат кальция, склеивающий песчинки между собой в монолитную компактную массу, вследствие чего силикатный кирпич приобретает большую механическую прочность. После запарки кирпич выгружается на склад и отпускается потребителям.
