Технология производства силикатного кирпича

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

 

       По  графику видно, что вариант  развития технологического процесса  – ограниченный. Значит, можно сделать вывод, что данный технологический процесс имеет рационалистическое развитие. Графически найдем экономический предел накопления прошлого труда. Он приблизительно равен 0,6. А граница рационалистического развития, до которого целесообразно накапливать прошлый труд, приблизительно равна 7.

      Теперь  найдем экономический предел накопления прошлого труда аналитически:

      Тж(t)=2500/(27tˆ2+2700) ,                   Тп(t)=0,004t^2+0,4

      Тж’(t)=-2500*27*2t/(27t^2+2700)^2      Тп’(t)=0,008t

Тс = Тж + Тп

Тс’ = Тж’+ Тп’

Тс’ = 0,008t – 135000t/(27t^2+2700)^2

      Т.к. Тс’ = 0, то      0,008t - 135000t/(27t^2+2700)^2 = 0;

      0,008t = 135000t/(27t^2+2700)^2;

      0,008t*(27t^2+2700)^2 = 135000t;

(27t^2+2700)^2 = 16875000;

27t^2+2700 = 4108;

27t^2 = 1408;

 

t^2 = 52,15 ;

t1 =-7,2 (не подходит по условию);

t2 = 7,2 ;

            t*≈7,2 – граница рационалистического развития, до которого целесообразно накапливать прошлый труд.

        Тп = 0,004*(7,2)^2+0,4 = 0,207+0,4 = 0,607 – экономический предел накопления прошлого труда.

       По  графику определим, что процесс  развития имеет трудосберегающий характер, т.к. происходит экономия затрат живого труда за счет роста затрат прошлого труда.

Важно также установить, в какой степени снижаются  затраты живого труда по мере роста затрат прошлого труда, т.е. определить тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда. Нужно сравнить величину прироста прошлого труда и соответствующего уменьшения труда живого. Для этого необходимо исследовать характер экономии живого труда от величины прошлого труда.

Для начала найдем явный  вид функции Т_ж=f(Т_п):

Тп = 0,004t^2+0,4   =>     t = √ ((Тп – 0,4)/0,004)= √(250 Тп -100) ;

Тж = 2500/(27t^2+2700) = 2500/(27(250Тп - 100)+2700) = 2500/(6750Тп -2700+2700) =2500/6750Тп ;

Тж’ = (2500/6750 Тп)’ = -(2500*6750)/(6750 Тп)^2 = -16875000/(6750Тп )^2;

Знак « – » означает убывание значения живого труда. Чтобы этот знак не ввел нас в заблуждение, необходимо взять модуль производной.

Тж’ = │-16875000/(6750Тп )^2 │= 16875000/(6750Тп )^2;

Т.к. значение модуля производной  уменьшается с ростом Т_п, что равнозначно уменьшению времени, - реализуется убывающий тип отдачи от дополнительных затрат прошлого труда.

На основе вышеприведенных  параметров можно дать следующую  оценку перспектив технологического развития. Такое развитие, при котором происходит экономия труда живого за счет увеличения труда прошлого, будет целесообразным до момента времени, равного 7,2 года. Т.к. мы предположили, что предприятие уже развивается 3 года, то это означает, что экономически целесообразно увеличивать использование труда прошлого за счет уменьшения использования труда живого еще 4,2 лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА

Ограниченный вариант  динамики трудозатрат обеспечивается рационалистическим развитием. Он связан с уменьшением затрат живого труда за счет роста прошлого труда.

         Необходимо помнить, что, с  позиции внедренческих затрат, путь  рационалистического развития всегда  предпочтительнее по сравнению  с эволюционным и революционным  развитием технологического процесса. Это связано с большими дополнительными затратами на научно-исследовательские работы при реализации эволюционного или революционного пути развития. Однако путь рационалистического развития принципиально ограничен экономической целесообразностью реализации уже с позиции снижения функциональных технологических затрат.

       Найдем  производительность живого труда  (L), технологическую вооруженность (B) и уровень технологии (Y), который показывает, насколько эффективно используется живой и прошлый труд при решении проблемы повышения производительности технологического процесса, а также является показателем “качества” технологического процесса и определяет его производительную способность.

    L = √Y*B, где    В = Тп/ Тж и Y = (1/ Тп)*(1/ Тж),

Значит      L = 1/ Тж.

Зная  Тж(t)=2500/(27tˆ2+2700) и Тп(t)=0,004t^2+0,4 , находим производительность:

L = 1/ Тж = (27tˆ2+2700)/2500.

    Т.к. мы предположили, что предприятие развивается  3 года (t = 3 года), то

L = (27*(3)^2+2700)/2500 = 1,1772.

Далее  таким же образом  находим вооруженность:

В = Тп/ Тж = ( 0,004t^2+0,4)/ (2500/(27tˆ2+2700)) =

( 0,004t^2+0,4) * (27tˆ2+2700)/2500.

         Рассчитаем вооруженность производства силикатного кирпича силосным способом для момента времени t=3года:

     В = ( 0,004*(3)^2+0,4) * (27*(3)ˆ2+2700)/2500 = 0,436*2943/2500 = 0,51.

      Находим  уровень технологии:

Y = (1/ Тп)*(1/ Тж) = 1/ ( 0,004t^2+0,4)* (27tˆ2+2700)/2500 =

6750/2500 = 2,7.

         Параметр уровня технологии является  безразмерным и по его значению  можно судить об экономическом  качестве технологического процесса. В таблице даны значения уровня технологии и рекомендации по поводу улучшения технологии (производства).

                                                                                                                Таблица № 4

Значение показателя, У	Оценка состояния технологии	Рекомендуемые мероприятия
<4,1	очень низкий	закрытие предприятия (замена технологии производства)
> 4,1 до 4,6	низкий	коренная реконструкция (все возможные виды технологического развития)
> 4,6 до 6	повышенный	частичная реконструкция (эволюционное, рационалистическое развитие технологии)
> 6	высокий	поддержание режима функционирования предприятия (рационалистическое развитие технологии)