Технологическая схема производства керамического кирпича пластическим способом

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

   Институт управления бизнес-процессами и экономики 

Кафедра экономики  и управления в строительном комплексе 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Технологическая схема производства керамического  кирпича пластическим способом

Технологическая схема производства фаянсовых глазурованных  плиток

 

 

 

 

     Руководитель                                     __________                 Г.В. Василовская

подпись, дата

Студент  ЭА 10-11                          __________         А.М. Щепетова

подпись, дата

 

 

 

 

 

                                               Красноярск 2013

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Характеристики и технологическая схема производства керамического кирпича пластическим способом  5
2. Классификация керамической плитки. Технологическая схема производства фаянсовых глазурованных плиток 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 24

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Одним из самых распространенных материалов, традиционно используемым при возведении зданий и сооружений, является кирпич. Более чем тысячелетняя практика применения кирпича позволяет однозначно отнести его к категории наиболее долговечных строительных материалов. Обеспечивая надежную защиту от воздействия  внешних факторов, обладая высокой  огнестойкостью и сравнительно низкой теплопроводностью, кирпич предопределяет высокий уровень безопасности и  комфорта как жилых, так и промышленных зданий и сооружений. Строительный керамический кирпич позволяет сэкономить при строительстве дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%. Кирпич, накапливая солнечную энергию, медленно и равномерно отдает тепло, что защищает от чрезмерного  нагревания летом и сохраняет  тепло зимой. Кирпичная стена  «дышит», пропуская испарения сквозь свою толщу. В результате в помещениях поддерживается уровень равновесной  влажности

В данный момент в производстве строительного  керамического кирпича сосредоточено  внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой  продукции и расширении ассортимента.

Основой технологического процесса производства плитки является формование и обжиг  керамической массы, которая состоит  из глины(обычно каолиновой), шпата, песка  и других природных компонентов( шамот, доломит, мел, магнезит и т.д.) в зависимости от типа плитки.

Для производства керамической плитки используют три вида глин: красную, белую и фарфоровую.

Развитие отрасли керамической плитки не стоит на месте – совершенствуются технологии производства и это даёт возможность  постоянно  улучшать  и разнообразить ее свойства, а  также расширять область применения в архитектуре и строительстве.

Среди строительных материалов, предназначенных для облицовки стен, полов и фасадов, существует немало альтернатив керамической плитке.  К примеру, при выборе напольного покрытия можно рассматривать множество вариантов: камень, дерево, текстиль, линолеум, пластик, композитные материалы, причем в каждой из этих категорий имеется большое количество разнообразных вариантов. Но ни один из отделочных материалов не выдерживает конкуренцию с керамической плиткой. Керамическая плитка обладает достаточной твёрдостью, прочностью, огнеупорностью, также ещё одним фактором является её гигиеничность и то, что она легко очищается. В данной работе рассматривается технологическая схема производства фаянсовой глазурованной плитки в частности.

 

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ  И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА ПЛАСТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

 

На сегодняшний день самым  популярным материалом в строительстве  считается обожженный или керамический кирпич. Производят такой кирпич двумя  способами. Первый – это пластическое формование. Второй – полусухое  или сухое прессование. Эти методы отличаются тем, что в сырьевой массе  содержится различное количество влаги. Однако, самым распространенным является производства кирпича методом пластического  формования.

Надо заметить, что изготовленный  этим способом кирпич может быть как  полнотелым, так и пустотелым. По существующим стандартам кирпичи могут  быть нескольких размеров и форматов. Так, различают кирпич нормального  формата или одинарный (размер 250х120х65), несколько меньшие размеры имеет  кирпич «Евро», а вот кирпич утолщенный и модульный одинарный слегка крупней.

Полнотелым кирпич считается, если объем пустот не превышает 13 процентов  от объема всего кирпича. Если таких  пустот больше, то кирпич уже называют пустотелым. Как показывает практика, в пустотелом кирпиче, как правило, пустоты составляют от 25 до 45 процентов. При этом пустоты могут быть различных  форм и размеров. Однако, толщина  внешних стенок с пустотами, распложенными  вертикально, должна быть не меньше 12 миллиметров, а ширина одной такой пустоты  не должна превышать 16 миллиметров. Изготовление и пустотелых кирпичей, и полнотелых практически одинаковое. Отличие  только в подготовке сырья. Для производства пустотелых кирпичей глина подготавливается тщательнее, а пустоты делаются при  помощи специальных кернов на выходе из пресса.

Начало производства

На первом этапе производства керамических или обожженных кирпичей происходит подготовка сырья, в качестве которого может быть глина и суглинки, содержащие карбиды кальция, магния и оксиды алюминия. В процессе подготовки сырья приготовляется такая глиняная масса, которая содержит до 20 процентов  влаги. В смесь могут быть включены различные добавки. Ими служат всевозможные отходы, как углеобогащения, так  и другие местные отходы. Например, это могут быть золошлаки и  отходы от добычи угля. В составе  глиняной смеси для производства качественного кирпича добавки  могут занимать до 30 процентов.

Итак, процесс подготовки сырьевой массы представляет собой  измельчение кусков глины. Сначала  размер кусок доводят до 100-150 миллиметров, а затем измельчают массу при  помощи специальный конвейеров и  вальцов до такой степени, чтобы  размеры частиц составляли 1 миллиметр. На этом же этапе подготовки сырьевой массы из смеси удаляются вкрапления камня.

После такой подготовки, глиняный порошок увлажняют и перемешивают в специальном фильтрующем смесителе. Надо отметить, что влаги в этой глиняной массе должно быть от 18 до 25 процентов. В это же время к  глине добавляют необходимые  добавки. После тщательного замеса, глину формуют в брус. Этот брус и является своеобразной заготовкой для будущих кирпичей.

На втором этапе производство необходимо заготовленный бурс разрезать  на отдельные части, которые называют кирпич-сырец. Делается это конвейерным  способом при помощи автоматических резаков. Можно подумать, что вот  он, готовый кирпич – клади в  печь и дело сделано. Однако кирпич-сырец  нельзя обжигать сразу после нарезания. Сейчас в нем содержится очень  много влаги. Поэтому при быстром  обжиге изделие растрескается.

Поэтому следующим этапом производства стала сушка кирпича-сырца. В процессе высушивания, влага перемещается изнутри изделия на поверхность и испаряется, в результате чего изменяется объем кирпича, происходит так называемая усадка.

Очень важную роль в производстве кирпича играет температура. Она  должна быть определенной и постоянной как при сушке изделия, так  и при обжиге. Нарушение температурного режима может привести к возникновению  брака. Таким образом, влага испаряется из кирпича-сырца при изменении  температуры от 0 до 150 градусов. Однако, нагревание должно быть плавным и  постепенным. Потому что, как только температура достигнет 70 градусов, давление водяных паров в изделии  достигает критических значений. А это, в свою очередь, увеличивает  риск появления трещин. Поэтому, рекомендуется  повышать температуру на 50-80 градусов за час. Только в этом случае влага  будет испаряться правильно, без  плачевных последствий для будущего кирпича. После того, как влажность  достигнет 8-12 процентов, кирпич-сырец  считается высушенным, и его можно  отправлять в специальные печи для  обжига.

Завершающий этап производства кирпича

Обжиг является завершающим  этапом в производстве кирпичей способом пластического формования. Итак, кирпич-сырец, который имеет 8-12 процентов влажности, отправляется в специальную печь. Так он сначала досушивается. И  только после этого температура  поднимается до 550-800 градусов, при  которой происходит дегидратация минералов  глины. Под воздействием таких высоких  температур кристаллическая решетка  молекул глины распадается, в  результате чего пропадает пластичность. Снова происходит усадка будущего кирпича. После того, как температура поднимается  свыше 200 градусов, появляются летучие  органические примеси и добавки. Следует отметить, что в процессе обжига кирпича скорость роста температуры  достигает 300-350 градусов в час. Температуру  некоторое время держат постоянной. До тех пор, пока окончательно не выгорит  углерод. И только после этого  изделие нагревают более чем  на 800 градусов. Под воздействием таких  температур производит структурное  изменение продукции. Сейчас температуру поднимают на 100-150 градусов в час для полнотелых кирпичей и на 200-220 градусов в час для пустотелый. Предельную температуру некоторое время выдерживают, чтобы прогреть кирпич равномерно. А затем начинают постепенно снижать температуру. Сначала скорость понижения температуры составляет 100-150 градусов в час. А после того, как температура достигнет 800 градусов, темп увеличивается до 250-300 градусов в час. На рисунке 1 приведена одна из технологических схем производства кирпича пластическим способом.

1. карьер глины; 2- экскаватор; 3- глинозапасник; 4- вагонетка; 5 - ящичный подаватель; 6- добавки; 7 - бегуны; 8 -вальцы; 9 -ленточный пресс; 10- резак; 11- укладчик; 12- тележка; 13- сушильные камеры; 14- туннельная печь; 15- самоходная тележка; 16- склад

Рисунок 1 - Технологическая схема производства керамического кирпича пластическим способом

Одна партия кирпича в  таких условиях обжигается примерно от 6 до 8 часов. В процессе обжига изделие  несколько раз меняет свою структуру  и усаживается. В результате получается прочный, водостойкий материал, устойчивый к температурным изменениям, обладающий звуко- и теплоизоляционными свойствами.

Технология производства керамического кирпича предполагает, что затраты на подготовку и формование сырья составляют примерно 3-4% всех затрат на производство готового продукта. Однако, если эти операции не будут  произведены правильно, они могут  вызвать заметное увеличение затрат на самых дорогостоящих фазах  производственного процесса, таких  как сушка и обжиг.

Существуют два вида факторов, которые влияют на результат экструзии:

• факторы, что имеют отношение к сырью для производства кирпича;
• факторы, зависящие от используемого оборудования.
1. Факторы, связанные с исходным материалом

Первым условием получения  хорошего кирпича пластического  формования является то, чтобы экструдированный материал представлял собой как  можно меньше разнообразия в своём  составе. Это касается как структуры (пластичности), так и степени  подготовки (более или менее мелкая гранулометрия) и, конечно же, содержания влаги.

2. Влияние влажности на консистенцию сырья 

В сырье для производства керамического кирпича, кроме глиняных частиц, пластичных, содержатся также  и сопутствующие элементы, не пластичные, такие как кварц, полевой шпат, карбонат кальция и далее, которые  ведут себя по отношению к воде иначе, чем сама глина.

Для определения формовочной  влажности при пластическом формовании строятся кривые по В.Е. Броуэлу, полученные с помощью пластографа Брабендера, которые отражают зависимость консистенции от содержания влаги. Данный аппарат  состоит, в основном из маленького смесителя, куда укладывается сухой материал и  постепенно добавляется вода. Полученная консистенция измеряется моментом или  усилием, приложенным смесителем.

При добавлении воды к глинам не отмечается существенного возрастания  консистенции до тех пор, пока не будет  достигнут относительно высокий  процент содержания влажности: от 18 до 20%.

На начальной стадии вода притягивается поверхностью частиц глины, образуя жесткую оболочку, которая ведёт себя как плотная  плёнка.

С увеличением количества слоёв воды, окружающих частицу глины, они теряют свою плотность, и при  содержании влаги выше 18% между частицами  глины появляются молекулы свободной  воды.

Капиллярное притяжение между  свободной водой и водой, притянутой к поверхности частиц глины, обусловливает  быстрое возрастание сцепления  или связи между частицами, вплоть до достижения точки максимальной консистенции. Если продолжать добавлять воду, сечение  капилляров увеличивается, а капиллярное  притяжение станет слабее.

Выше 30-31% влажности образуется барботин (суспензия) с консистенцией, близкой неувлажнённой глины.

Кварц – материал, не обладающий пластичностью, и электрический  заряд его поверхности незначительный в сравнении с кристаллами  глины. Количество воды, притянутой к  поверхности кристалла кварца, минимально, и поэтому даже при низком содержании влаги уже присутствуют молекулы свободной воды, которые создают  очень низкую консистенцию. Силы капиллярного притяжения сохраняют этот низкий уровень  консистенции в широком интервале  процента влажности (вплоть до заполнения всех пор).