Технология производства силикатного кирпича

Технология производства силикатного кирпича Выполнил: Студент 1 курса МЭО, ДАЗ-1 Белокрилык Евгений Руководитель Ковган И.П. МИНСК, 2007 СОДЕРЖАНИЕ Введение… 1. Описание технологических процессов производства силикатного кирпича 1.1 Характеристика получаемой продукции…1.2 Характеристика используемого сырья…1.3 Характеристика технологии производства продукции….8 2.

Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса производства силикатного кирпича… 3. Уровень технологии технологического процесса производства силикатного кирпича…4. Структура технологического процесса …. 20 Заключение… 26 Литература…27 ВВЕДЕНИЕ Экономика Республики Беларусь представляет собой многоотраслевой народнохозяйственный комплекс, основой которого является индустрия. Быстрые темпы развития индустрии обусловлены широким

применением достижений науки, техники и передовой технологии. Повышается технический уровень промышленного производства, расширяется номенклатура выпускаемых машин, станков, агрегатов, поточных линий, материалов, улучшается качество промышленной продукции, облегчаются условия труда, и растёт его производительность. В современных условиях производство строительных материалов является одним из важнейших направлений нашей отечественной промышленности.

Это объясняется ежегодно повышающимися темпами строительства и дефицитом высококачественных стройматериалов. В решении этой проблемы важное место принадлежит производству силикатного кирпича, применение которого в строительстве уменьшает расход металла и дерева, обеспечивает высокую огнестойкость и долговечность зданий и сооружений, снижает стоимость и повышает технический уровень строительного производства. Стеновые пролеты, возведенные из ячеистого силикатного кирпича, характеризуются сравнительно небольшой

плотностью, достаточной прочностью, обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами. Производство ячеистого силикатного кирпича позволяет снизить удельный расход сырья и материалов, затраты на которые составляют около 40% стоимости конструкции. Учитывая широкий диапазон применения в строительстве, достаточно низкую себестоимость при изготовлении, производство силикатного кирпича экономически оправдано.

В строительном комплексе выделяют производство силикатного кирпича силосным способом. Именно этот вид производства и будет рассмотрен в данной работе. 1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКих ПРОЦЕССов ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА 1.1 Характеристика получаемой продукции Силикатный кирпич – искусственный камневидный материал, получаемый путем прессования увлажненной смеси

кварцевого песка и извести с последующим запариванием в автоклаве. [1] Силикатный кирпич имеет форму прямоугольного параллелепипеда с размерами 250×120×65 мм. Его изготавливают как сплошным, так и пустотелым. Выпускают также крупноразмерный кирпич (250 ×120×88 мм) с пустотами. В зависимости от предела прочности при сжатии и изгибе силикатный кирпич делят на марки 75, 100, 125, 200, 250

и 300. Обычно предел прочности при сжатии и изгибе составляет 7,5 – 35 МПа. Средняя плотность у силикатного кирпича несколько выше, нежели у обычного глиняного, и составляет 1800 … 1900 кг/м3; теплопроводность находится в пределах 0,81 … 0,87 Вт/(м•с). Водопоглощение кирпича должно быть не более 16% по массе. Насыщенный водой силикатный кирпич должен выдерживать 15 циклов переменного замораживания при температуре

не менее -15°С и оттаивания в воде при температуре 15 ± 5°С.[1] При насыщении водой прочность силикатного кирпича снижается по сравнению с его прочностью в воздушно-сухом состоянии так же, как и у других строительных материалов, и это, снижение обусловлено теми же причинами. Коэффициент размягчения силикатного кирпича при этом зависит от его макроструктуры, от микроструктуры цементирующего вещества и составляет обычно не менее 0,8.[6]

Силикатный кирпич имеет светло-серую окраску. При использовании чистого кварцевого песка и щелочестойких пигментов можно получить изделия голубого, зеленоватого, желтого и других цветов. Себестоимость силикатного кирпича примерно на 25 … 35% ниже глиняного. Он широко применяется для кладки несущих стен промышленных и гражданских зданий, для столбов, опор и т.д. Однако по сравнению с обычным глиняным кирпичом силикатный кирпич имеет пониженную стойкость

против воздействия некоторых агрессивных сред. Такой кирпич не следует использовать для кладки фундаментов и особенно в тех случаях, когда они подвержены воздействию сточных и грунтовых вод, содержащих активную углекислоту, т. к. под воздействием СО2 углекислый кальций, содержащийся в кирпиче, переходит в легкорастворимый бикарбонат: СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2 Силикатный кирпич нестоек против содержащихся в воздухе агрессивных газов, паров и пыли при относительной влажности воздуха более 65%.

Запрещается применять силикатный кирпич в изделиях и конструкциях, подверженных длительному воздействию нагрева до температур свыше 500°С Однако, разрешается применять силикатный кирпич марки 150 для кладки дымовых каналов в стенах, в том числе от газовых приборов, для разделок, огнезащитной изоляции и облицовки; марки 150 с морозостойкостью Мрз35 – для кладки дымовых труб выше чердачного перекрытия. При длительном нагреве силикатный кирпич разрушается вследствие дегидрации гидросиликата и гидрооксида

кальция. [1] Теплопроводность сухих силикатных кирпичей и камней колеблется от 0,35 до 0,7 Вт/(м 'С) и находится в линейной зависимости от их средней плотности, практически не завися от числа и расположения пустот. Испытания в климатической камере фрагментов стен, выложенных из силикатных кирпичей и камней различной пустотности, показали, что теплопроводность стен зависит только от плотности последних. Теплоэффективные стены получаются лишь при использовании многопустотных силикатных кирпичей и камней

плотностью не выше 1450 кг/м3 и аккуратном ведении кладки (тонкий слой нежирного раствора плотностью не более 1800 кг/м3, не заполняющего пустоты в кирпиче).[6] Силикатный кирпич обладает значительными технико-экономическими преимуществами, по сравнению с глиняным кирпичом; цикл его производства 15-18 ч (при барабанном способе), тогда как глиняного 5-6 дней и больше; расход условного топлива и трудовые затраты благодаря почти полной механизации процессов производства

меньше примерно в 2 раза, а стоимость ниже на 15-40%.[1] 1.2 Характеристика используемого сырья Сырьем для производства силикатного кирпича служат кварцевый песок (92 … 94% от массы сухой смеси) и воздушная известь (6 … 8%, считая на активную СаО). Перед прессованием в изделия известково-песчаную смесь увлажняют до 7 … 9% по массе.[1] Кварцевый песок в производстве силикатных изделий применяют немолотый или в виде смеси немолотого и

тонкомолотого, а также грубомолотого с содержанием кремнезема не менее 70%. Наличие примесей в песке отрицательно влияет на качество изделий: слюда понижает прочность, и ее содержание в песке не должно превышать 0,5%; органические примеси вызывают вспучивание и также понижают прочность; содержание в песке сернистых примесей ограничивается до 1% в пересчете на SO3. Равномерно распределенные глинистые примеси допускаются в количестве не более 10%; они даже несколько

повышают удобоукладываемость смеси. Крупные включения глины в песке не допускаются, так как снижают качество изделий.[2] Форма и характер поверхности песка имеют большое значение для формуемости силикатной смеси и прочности сырца, а также влияют на скорость реакции с известью, начинающейся во время автоклавной обработки на поверхности песчинок. Форма зерен песка может быть окатанной (близкой к шарообразной).; полуокатанной (более волнистые очертания); полуугловатой (неправильные очертания, острые ребра и углы

притуплены); угловатой (острые ребра и углы). Поверхность песчинок может быть гладкой, корродированной и регенерированной. Последняя получается при нарастании на песчинках однородного материала, например кварца на кварцевых зернах.[6] Для производства силикатного кирпича лучше применять горные (овражные) пески. Горные пески, состоящие из зерен острогранной формы с шероховатой поверхностью, более плотно соединяются с известью, чем речные, имеющие гладкую поверхность и окатанную форму зерен.[1]

Прежде чем приступить к добыче песка, место добычи – карьер – необходимо предварительно подготовить к эксплуатации. Для этого снимают верхний слой, содержащий землю, посторонние предметы, глину, органические вещества и т. п. Добыча песка начинается после снятия вскрышных пород и производится одноковшовыми экскаваторами, оборудованными прямой лопатой с различной емкостью ковша. Песок, поступающий из забоя до его употребления в производство, должен быть отсеян от посторонних примесей

– камней, комочков глины, веток, металлических предметов и т. п. Эти примеси в процессе производства вызывают брак кирпича и даже поломки машин. Второй составной частью сырьевой смеси, необходимой для изготовления силикатного кирпича является известь.[6] Известь применяют в виде молотой негашеной, частично загашенной или гашенной гидратной с содержанием не более 5% MgO, так как магнезиальная известь гасится медленно.

Пережог замедляет скорость гашения извести и даже вызывает появление в изделиях трещин, выпучиваний и других дефектов, поэтому для производства автоклавных силикатных изделий известь не должна содержать пережога.[2] Обычно используют быстрогасящуюся известь с содержанием около 70% активной СаО, время ее гашения не превышает 20 мин. Применение медленногасящейся извести снижает производительность гасительных установок. Содержание недожженной извести не должно превышать 7%, так как она не активна

и не влияет на твердение кирпича при запаривании, а является балластом, увеличивающим расход извести и удорожающим себестоимость готовой продукции Известь нужно хранить только в крытых складских помещениях, предохраняющих ее от воздействия влаги. Не рекомендуется длительное время хранить известь на воздухе, так как в нем всегда содержится небольшое количество влаги, которая гасит известь. Содержание в воздухе углекислого газа приводит к карбонизации извести, т. е. соединению с углекислым

газом и тем самым частичному снижению ее активности. На всех стадиях производства силикатного кирпича применяют воду: при гашении извести, приготовлении силикатной массы, прессовании и запаривании кирпича-сырца, получении технологического пара. Причем применять жесткую воду, содержащую большое количество углекислых солей кальция и магния в промышленных целях, например для получения технологического пара, без предварительного ее умягчения нельзя, иначе

при кипении воды на стенках промышленных котлов образуется накипь, которая выводит их из строя. При снабжении котлов мягкой водой удлиняется срок их службы. Вода при нагревании превращается в пар; если воду нагревать в закрытом сосуде, например в котлах, то она будет испаряться с поверхности и пар будет накапливаться в пространстве над поверхностью воды до тех пор, пока между водой и образующимся из нее паром не установится динамическое равновесие, при котором

в единицу времени столько же молекул воды испаряется, сколько и переходит обратно в жидкость. Пар, находящийся в равновесии с жидкостью, из которой он образовался, называется насыщенным. В производстве силикатного кирпича для гашения силикатной массы и для запаривания кирпича-сырца применяется насыщенный пар, который производится в котельных.[6] 1.3 Характеристика технологии производства продукции Производство силикатного кирпича ведут двумя способами:

барабанным и силосным отличающимися приготовлением известково-песчаной смеси. В данной курсовой работе будет рассмотрен силосный способ производства силикатного кирпича.[2] Для получения сырьевой смеси (силикатной массы) требуемого качества необходимо правильно дозировать их. Дозу извести в силикатной массе определяют не по количеству извести в ней, а по содержанию той ее активной части, которая будет участвовать в реакции твердения, т. е. окиси кальция.

Поэтому норму извести устанавливают в первую очередь в зависимости от ее активности. Молотую негашеную известь вводят в смесь в количестве 5-8% кварцевого песка – 92-95 %. При употреблении свежеобожженной извести без посторонних примесей и недожога количество ее может быть уменьшено; если же в извести содержится большое количество недожженного камня и посторонних примесей, а также если известь долго хранилась на воздухе, норма ее в смеси должна быть увеличена.

Как недостаточное, так и излишнее количество извести в силикатной массе влечет за собой нежелательные последствия: недостаточное содержание извести снижает прочность кирпича, повышенное содержание удорожает себестоимость, но в то же время не оказывает положительного влияния на качество. Перед прессованием известково-песчаную смесь увлажняют небольшим количеством воды (до влажности 7%) Недостаток воды приводит к неполному гашению извести; избыток воды, хотя и обеспечивает полное гашение,

но создает не всегда допустимую влажность силикатной массы. Иногда для повышения прочности кирпича в силикатную массу вводят различные добавки в виде молотого песка, глины и др. [6] При силосном способе предварительно перемешанную и увлажненную массу направляют в силосы. Силос представляет собой цилиндрический сосуд из листовой стали или железобетона; высота силоса 8 – 10 м, диаметр 3,5 – 4 м. В нижней части силос имеет конусообразную форму.

Силос разгружается при помощи тарельчатого питателя на ленточный транспортер, при этом происходит большоё выделение пыли. При вылеживании в силосах масса часто образует своды; причина этого – относительно высокая степень влажности массы, а также уплотнение и частичное твердение ее при вылеживании. Наиболее часто своды образуются в нижних слоях массы, у основания силоса. Для лучшей разгрузки силоса необходимо сохранять как можно меньшую влажность массы.

Гашение в силосах происходит 7 … 12ч это в 10…15 раз больше, чем в барабанах, что является существенным недостатком силосного способа. Работа силоса протекает следующим образом. Внутри силос разделен перегородками на три секции. Масса засыпается в одну из секций в течение 2,5 час столько же требуется и для разгрузки секции. К моменту заполнения силоса нижний слой успевает вылежаться в течение того же времени, т.е. около 2,5

час. Затем секция выстаивается 2,5 часа, и после этого ее разгружают. Таким образом, нижний слой гасится около 5 час. Так как разгрузка силосов происходит только снизу, а промежуток между разгрузками составляет 2,5 часа, то и все последующие слои также выдерживаются в течение 5 час в непрерывно действующих силосах. В случае образования свода при разгрузке силоса и прекращении поступления массы на ленточный транспортер категорически запрещается рабочим находиться в силосе.

Хорошо загашенную в силосе известково-песчаную массу подают в лопастный смеситель или на бегуны для дополнительного увлажнения и перемешивания и далее на прессование. Прессование кирпича производят на механических прессах под давлением до 15…20 МПа, обеспечивающим получение плотного и прочного кирпича. Отформованный сырец укладывают на вагонетку, которою направляют в автоклав для твердения.

Автоклав представляет собой стальной цилиндр диаметром 2м и более, длиной до 20 м, с торцов герметически закрывающийся крышками.[2] Вместимость автоклава 12 вагонеток (V=5965 м3). Режим работы автоклава: - 1,5 час – подъём пара, - 5-6 час – выдержка, - 1-1,5 час – спуск пара. [6] Запаривание сырца в автоклаве (по П.И. Боженову) условно состоит из пяти этапов:

1) от начала пуска до установления в автоклаве температуры 100°С; 2) от начала подъема давления пара до установления максимально заданного; 3) выдержка изделия при постоянной температуре и давлении; 4) этап начинается с момента снижения давления и температуры до 100°С; 5) предусматривает остывание изделий до температуры 18 …20°С. [5]

На первом этапе запаривания насыщенный пар с температурой 1750 под давлением 8 атм. впускают в автоклав с сырцом. При этом пар начинает охлаждаться и конденсироваться на кирпиче-сырце и стенках автоклава. На втором этапе после подъема давления пар начинает проникать в мельчайшие поры кирпича и превращается в воду. Образовавшийся в порах конденсат растворяет присутствующий в сырце гидрат окиси кальция и другие растворимые вещества, входящие в сырец. Роль пара при запаривании сводится только к сохранению воды

в сырце в условиях высоких температур. При отсутствии пара происходило бы немедленное испарение воды, а следовательно, высыхание материала и полное прекращение реакции образования цементирующего вещества – гидросиликата. На третьем этапе под действием высокой температуры и влажности происходит химическая реакция между известью и кремнеземом по схеме: Ca(OH)2 + SiO2 = CaO•SiO2•H2O Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с зернами песка в прочный

камень. Однако твердение силикатного кирпича на этом не прекращается, а продолжается после запаривания. На четвертом этапе происходит снижение температуры изделия и обеднение его водой, т. е. вода испаряется и повышается концентрация раствора, находящегося в порах. С повышением концентрации гидрата окиси кальция и снижением температуры цементирующего вещества силикаты кальция становятся более основными. В результате усиливается твердение гидросиликатов кальция и, следовательно,

повышается прочность силикатного кирпича. Прочность, водостойкость и морозостойкость силикатного кирпича увеличивается также при высыхании. Таким образом, полный технологический цикл запаривания кирпича в автоклаве состоит из операций очистки и загрузки автоклава, закрывания и закрепления крышек, перепуска пара; впуска острого пара, выдержки под давлением, второго перепуска, выпуска пара в атмосферу, открывания крышек и выгрузки автоклава. Совокупность всех перечисленных операций составляет цикл работы автоклава,

который равен 10 – 13 час. Запаривание кирпича в автоклавах требует строгого соблюдения температурного режима: равномерного нагревания, выдержки под давлением и такого же равномерного охлаждения. Нарушение температурного режима приводит к браку. Из автоклава силикатный кирпич поступает на склад.[6] Рисунок 1 Рисунок 1.1 Блок-схема технологического процесса производства силикатного кирпича 1 – подготовка

сырьевых материалов; 2 – приготовление известково-песчаной смеси; 3 – формирование (прессование) кирпича; 4 – выдерживание отформованных изделий в автоклаве. - предмет труда и побочные продукты на всех стадиях переработки - стадии переработки продукции (операции) - технологические (предметные) связи 2. ДИНАМИКА ТРУДОЗАТРАТ ПРИ РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНОГО

КИРПИЧА Исходя из динамики трудозатрат, различают два возможных варианта развития технологического процесса – ограниченное и неограниченное. Для определения того, какой из вариантов реализуется, по имеющимся зависимостям Тж(t)=2500/(27t^2+2700) и Тп(t)=0,004t^2+0,4 , необходимо построить график изменения затрат живого, прошлого и совокупного труда. Для этого составим таблицу значений для Тж, Тп и Тс: Таблица № 2 Тж(t)= 2500/(27t^2+2700) Тп(t)= 0,004t^2+0,4

Тж(0)=2500/2700=0,93 Тп(0)=0+0,4=0,4 Тж(1)=2500/2727=0,92 Тп(1)=0,004+0,4=0,404 Тж(2)=2500/2808=0,89 Тп(2)=0,016+0,4=0,416 Тж(3)=2500/2943=0,85 Тп(3)=0,036+0,4=0,436 Тж(4)=2500/3132=0,8 Тп(4)=0,064+0,4=0,464 Тж(5)=2500/3375=0,74 Тп(5)=0,1+0,4=0,5 Тж(6)=25003672=0,68 Тп(6)=0,144+0,4=0,544 Тж(7)=2500/4023=0,61

Тп(7)=0,196+0,4=0,596 Тж(8)=2500/4428=0,56 Тп(8)=0,256+0,4=0,656 Тж(9)=2500/4887=0,51 Тп(9)=0,324+0,4=0724 Тж(10)=2500/5400=0,46 Тп(10)=0,4+0,4=0,8 Зависимость Тж, Тп , Тс от времени t, где Тс = Тж + Тп : Таблица № 3 t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Тж(t) 0,93 0,92 0,89 0,85 0,8 0,74 0,68 0,61 0,56 0,51 0,46

Тп(t) 0,4 0,404 0,416 0,436 0,464 0,5 0,544 0,596 0,656 0,724 0,8 Тс(t) 1,33 1,324 1,306 1,286 1,264 1,24 1,224 1,206 1,216 1,234 1,26 Динамика трудозатрат при развитии технологического процесса Рисунок 5