Силикатный кирпич

К извести предъявляют следующие  основные требования:

1) известь должна быть быстрогасящаяся,  т. е. время гашения ее не  должно превышать 20 мин.; применение  медленногасящейся извести снижает  производительность гасительных установок;

2) сумма активных окислов кальция  и магния (СаО+МgО) в извести должна составлять не менее 85%;

3) содержание окиси магния в  извести не должно превышать  5%, так как магнезиальная известь  гасится медленно;

4) 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;

5) известь не должна быть пережженной,  так как в таком виде она  медленно гасится и вызывает  растрескивание кирпича в запарочных  котлах (автоклавах).

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.

Погасившаяся известь может  быть использована для производства силикатного кирпича. Однако вследствие того, что она после гашения  превращается в мелкий и очень  легкий порошок (пушонку), применение ее связано с большими затруднениями: увеличиваются потери, повышается расход извести и себестоимость.

В данной курсовой работе разрабатывается  цветной сплошной кирпич. В качестве пигмента используется оксид хрома, придающий зеленый оттенок кирпичу.

 

 

1.3 Выбор и обоснование способа  и технологической схемы производства

 

 

Производственный процесс начинается с добычи и доставки сырья на склады завода. Добыча известняков на карьерах производится буровзрывным способом. Здесь же глыбы известняка подвергаются дроблению до фракции 80-120 мм. На завод  раздробленный известняк доставляют автотранспортом. Где производят дробление  в щековой дробилке, а затем  производят рассев на фракции, фракции 40 - 120 мм подают на склад известняка. Складирование осуществляется на открытой площадке. Далее грейферным мостовым краном известняк загружается в бункер. Из бункера стальным пластинчатым транспортером материал направляется к скиповому подъёмнику. Скиповый подъёмник представляет собой ковш, расположенный на рельсах с большим уклоном (почти вертикальным). Скиповые подъемники загружают известняк в печи. Печь разделена на три зоны: зона подогрева, обжига и охлаждения. После предварительного подогрева известняк попадает в зону обжига. В этой части печи расположены горелки, подающие пламя. В процессе обжига происходит декарбонизация известняка, которая представлена химическим уравнением:

 

СаCО₃   ^{t=110 ºС}       СаO + CO₂

 

Ниже зоны обжига расположена зона охлаждения с трубами, через которые  подаётся воздух. Охладившись, продукт, называемый негашеной известью, разгрузочным устройством подаётся на транспортер, по которому он направляется сначала в щековую, а затем в молотковую дробилку. Раздробленная известь направляется по пневмотранспорту в силос для гашения. 

Доставка песка на завод осуществляется железнодорожным транспортом. Складируется песок на открытой площадке. Со склада песок поступает на грохот для  выделения крупных включений. Из барабанного грохота большая  часть песка (90%) поступает в бункер в качестве заполнителя, а остальная  часть (10%) отправляется в другой бункер, из которого затем поступает в  шаровую мельницу для совместного  помола с известью. Мельница представляет собой цилиндр, вращающийся на полых  втулках. Внутреннее пространство мельницы разделено на  камеры. В первой камере осуществляется грубый помол. Во второй камере происходит более тонкое измельчение. Затем из мельницы по пневмотранспорту измельченная известь направляется в бункер вяжущего. Отделение, где  происходит приготовление известково-кремнеземистого  вяжущего, называют помольным. В зависимости  от мощности  применяют различные  трубные шаровые мельницы.

Во избежание замазывания узких  горловин мельниц влажным песком рекомендуется удалить из передней цапфы мельницы втулку с расположенными внутри нее по винтовой линии невысокими гребнями, а взамен установить и  закрепить шнек, входящий наружу, и  неподвижный корпус. В результате получается винтовой смеситель, в котором  влажный песок подсушивается  мелкодробленной известью, сухая смесь бесперебойно поступает в мельницу и сразу подвергается помолу.

Из расходных бункеров песок (90%), воду и продукт помола весовыми дозаторами подают в лопастной смеситель. Тщательно  перемешанная смесь, с влажностью порядка 7-9%, направляется в реакторы гашения, представляющие собой силосы. Силос  представляет собой цилиндрический сосуд из листовой стали или железобетона. 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. Работа силоса протекает следующим образом. Внутри силос разделен перегородками на три секции. Масса засыпается в одну из секций в течение 2,5 часов, 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. Для облегчения разгрузки периодически включают вибратор, укрепленный на стенке силоса; и этим уменьшают прилипание массы к стенкам. При более серьезных зависаниях массы в силосах ее шуруют ломами через разгрузочные окна.

Прогашеная смесь, с влажностью около 3,5%, поступает в стержневой смеситель. Перемешанная смесь поступает в бункеры прессов. Чаще всего используются прессы с неподвижным столом. Автоматический укладчик раскладывает кирпичи в ряды на подвижную ленту. По мере заполнения ленты рядами отформованного кирпича другой автоматический укладчик укладывает его на вагонетки. Заполненные вагонетки закатываются на общую тележку. Тележка направляет вагонетки в автоклавы. Для придания необходимой прочности силикатному кирпичу его обрабатывают насыщенным паром; при этом температурное воздействие сочетается с обязательным наличием в кирпиче-сырце водной среды, которая благоприятствует протеканию реакции образования цементирующих веществ с максимальной интенсивностью. Насыщенный пар используется с температурой 175⁰С при соответствующем такой температуре давлении в 8 атм.

Автоклав представляет собой трубу  длиной 40,4 м и диаметром 2 м, вместимостью 33 вагонетки. Режим работы автоклава:

• 1,5 час – подъём пара;
• 5-6 час – выдержка;
• 1-1,5 час – спуск пара.

В процессе автоклавной обработки, т. е. запаривания кирпича-сырца, различают  три стадии.

Первая стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и заканчивается при наступлении равенства температур теплоносителя (пара) и обрабатываемых изделий.

Вторая стадия характеризуется постоянством температуры и давления в автоклаве. В это время получают максимальное развитие все те физико-химические процессы, которые способствуют образованию гидросиликата кальция, а, следовательно, и твердению обрабатываемых изделий.

Третья стадия начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и включает время остывания изделий в автоклаве до момента выгрузки из него готового кирпича.

В первой стадии запаривания насыщенный пар с температурой 175⁰С под давлением 8 атм. впускают в автоклав с сырцом. При этом пар начинает охлаждаться и конденсироваться на кирпиче-сырце и стенках автоклава. После подъема давления пар начинает проникать в мельчайшие поры кирпича и превращается в воду. Следовательно, к воде, введенной при изготовлении силикатной массы, присоединяется вода от конденсации пара. Образовавшийся в порах конденсат растворяет присутствующий в сырце гидрат окиси кальция и другие растворимые вещества, входящие в сырец. Известно, что упругость пара растворов ниже упругости пара чистых растворителей. Поэтому притекающий в автоклав водяной пар будет конденсироваться над растворами извести, стремясь понизить их концентрацию; это дополнительно увлажняет сырец в процессе запаривания. И третьей причиной конденсации пара в порах сырца являются капиллярные свойства материала.

С того момента, как в автоклаве  будет достигнута наивысшая температура, т. е. 170 – 200⁰С, наступает вторая стадия запаривания. В это время максимальное развитие получают химические и физические реакции, которые ведут к образованию монолита. К этому моменту поры сырца заполнены водным раствором гидрата окиси кальция Са (ОН)₂, непосредственно соприкасающимся с кремнеземом SiO₂ песка.

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.

 Растворимость СаО в воде составляет 1 г/л. Растворимость же SiO₂ всего 0,0002 г/л. Однако при повышении температуры его растворимость увеличивается до 0,5 г/л. Для этой цели и используют автоклав.

После выравнивания температур условия  твердения во всех зонах становятся одинаковыми. В этот период происходит пропаривание кирпича под давлением  до 12 атмосфер и температуре 180-210°С, образуются гидросиликаты кальция, отличающихся высокой прочностью:

 

nCaO + SiO₂ + Н₂О       ^{t=180-210 Сº, P=8-12 атм}          nCaO · SiO₂ · Н₂О

 

Как только давление начинает снижаться, тотчас же находящаяся в порах кирпича  вода становится перегретой по отношению  к теоретической температуре  жидкости и бурно вскипает. Цикл запаривания длится до 10 часов. После  этого вагонетки с кирпичами  из автоклава отправляются на склад. В течение некоторого времени  нахождения на воздухе продолжается рост прочности кирпича, что обусловлено  высыханием, а также, тем что не вступившая в реакцию с кремнезёмом  Са (ОН)₂ реагирует с СО₂ воздуха, образуя СаСО₃. Это объясняется происходящей карбонизацией гидрата окиси кальция за счет углекислоты воздуха:

 

Са (ОН)₂ + СО₂                       СаСО₃ +H₂O

 

Для контроля за режимом запаривания на автоклавах установлены манометры и самопишущие  дифманометры, снабженные часовым механизмом, записывающим на барограмме полный цикл запаривания кирпича.

Из автоклава  силикатный кирпич поступает на склад. [5]

Рисунок 2- Технологическая схема производства

1.4 Режим работы и фонд рабочего  времени

 

 

Режим работы следует принимать  в соответствии с нормами технологического проектирования и технологическими регламентами.

 

Таблица 7- Режим работы

Наименование отделений и переделов  производства	Количество рабочих смен в сутки	Количество рабочих дней в году	Номинальный фонд раб времени	Коэффициент использования, Ки	Фактический раб фонд времени
Прием сырья (автотранспортом)	1	253	2024	1	2024
Отделение обжига извести	3	365	8760	0,95	8322
Помольное отделение	2	253	4048	0,9	3643
Смесеприготовительное отделение	2	253	4048	0,9	3643
Формовочное отделение	2	253	4048	0,82	3319
Запарочное отделение	3	253	6072	0,95	5768
Склад готовой продукции: -по приему	3	253	6072	0,95	5768

 

Продолжительность рабочей смены - 8 часов.

Годовой фонд работы оборудования определяется путем умножения нормативного фонда  рабочего времени  на коэффициент  использования оборудования.

 

Т_Г= N n t                                                    (2)

 

где N - количество рабочих дней в году;

n - количество рабочих смен в сутки;

t - продолжительность  рабочей смены.

Прием сырья: ч;

                         ч;

Отделение обжига извести: ч;

                                               ч;

 

Помольное отделение: ч;