Технология изготовления керамического кирпича пластическим методом

Методы производства кирпича

При всем многообразии методов производства керамического кирпича сырьем для него в любом случае служит глина. Способов производства кирпича существует несколько и они могут сильно варьироваться из-за довольно быстрого развития современных технологий.

У всех производителей керамического кирпича не может быть абсолютно одинаковое оборудование, как и в разных регионах исходное сырьё (глина) может довольно сильно различаться. Но в любом случае исходное сырьё должно быть однородно. Основной враг глины в данном случае — повышенное содержание известняка, который при обжиге кирпича-сырца способствует отстрелам на поверхности готового изделия. Основные свойства кирпича керамического в определены ГОСТ 530-2007 и ГОСТ 530-95.

В основу технологии керамики заложена последовательность следующих процессов: добыча сырья, подготовка сырьевой массы, формование изделий, сушка и обжиг. Ниже кратко описаны основные методы производства кирпича.

Метод пластического формования
Метод состоит из нескольких этапов:
• Подготовка сырья. Глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают (это заменяет процесс вылеживания) до получения пластичной, удобно формируемой массы без крупных каменистых включений.
• Формование кирпича-сырца. Глиняная лента нарезается автоматическим устройством на кирпич-сырец. Размер таких кирпичей несколько больше требуемого, так как в процессе последующей обработки глина дважды (при сушке и обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10-15%.
• Сушка. Важный и сложный этап производства кирпича. Простейший способ предохранить кирпич от растекания – сушить его медленно, то есть так, чтобы скорость испарения не превышала скорости ее миграции из внутренних слоев. При влажности кирпича-сырца 6-8% его можно подавать на обжиг.
• Обжиг. Для обжига используют печи различной конструкции. Это и старые кольцевые печи, в которые кирпич укладывают и вынимают вручную, и современные туннельные, где кирпич обжигается в процессе продвижения его по печи. Температура обжига зависит от состава сырьевой массы и обычно находится в пределах 950-1000град. Необходимую температуру обжига следует строго выдерживать.

Метод полусухого прессования
Глина влажностью 6-7% измельчается в порошок, из которого на специальных прессах поштучно формуется кирпич-сырец. Такой сырец не требует сушки. Его можно обжигать сразу после формования. Кирпич полусухого прессования имеет гладкие грани и значительно меньше дефектов, чем кирпич пластического формования, но, в то же время, он менее морозостоек.

Производство силикатного кирпича
Сырьевая смесь, в состав которой входит 90-95% песка, 5-10% молотой негашеной извести и некоторое количество воды, тщательно перемешивается и выдерживается до полного гашения извести. Затем из этой смеси под большим давлением (15-20МПа) прессуют кирпич, который направляют для твердения в автоклавы при давлении 0,9 МПа и температуре 175С. Кирпич твердеет за 8-14ч. Далее кирпич выдерживают 10-15 дней для карбонизации, в результате чего повышается его прочность и водостойкость.

Производство шамотного кирпича
Шамотный кирпич изготавливают путем обжига спрессованного шамота – порошка и обожженной размолотой огнеупорной глины при температуре 1650 градусов. Шамот – зернистый (0,14…2мм) материал, получаемый измельчением предварительно обожженной до температуры спекания глины. Его можно заменить измельченным браком керамических изделий.

Пример видео по производству кирпича:

Изготовление кирпичных блоков и кирпича методом экструзии

К достоинствам экструзии относится возможность изготовления блоков и кирпичей разнообразных форм. Также особо ценны углубления на кирпичах (получаются только при экструзии), что обеспечивает более надежное и плотное сцепление. Обычно технологический процесс производства блоков, кирпичей и прочих строительных материалов использует прессование. Именно оно наделяет изделия определенной структурой с заданными параметрами, что невыполнимо при экструзии.

Продавливание (экструзия) – метод получения кирпичей и блоков путем продавливания массы через экcтpyзиoннyю peшeткy. Отличие экструзии следующее: сырье, приготовленное с использованием «мокрого способа», выдавливается специальным оборудованием в требуемую фигуру, после чего она обрезается, просушивается и передается в эксплуатирование.

Для изготовления кирпича и керамических блоков применяется специальное оборудование для экструзии, которое допускает использование состава смесей строительных, как и при прямом безобжиговом прессовании. Однако лучше строительную смесь выбирать с учетом параметров местных природных материалов. Объемы добавок (волокнистые либо щебенчатые) влияют только непосредственно на качество среза при создании требуемого строительного изделия. Вместо некрупного щебня при изготовлении кирпича пустотного можно использовать просев (до 5 мм.).

Оборудование прямого прессования при продавливании применяется в качестве питателя, который забирает из бункера приготовленную смесь. Затем продавливает ее через экcтpyзиoннyю peшeткy (снаружи образуется экстpyдepным кopпyсом, а внутри – пycтoтooбpaзoвaтeлями). Глиняная смесь, проходя через пустотообразователь, подвергается уплотнению по сечению, после чего выдавливается на стол в форме бруса: сечение 250х120 мм. — для кирпича, сечение 200х200 мм. – для блоков.

Отделяет брусочный кусок требуемых размеров (90 мм. – для кирпича, 400 мм. – для блоков) отрезочное устройство. Возможно изменение параметров отрезанных частей в любых пределах по желанию заказчика. При этом край среза тем ровнее, чем меньше используемые материалы (органические добавки, щебень).

Наиболее используемым методом является способ пластичной экструзии с применением вакуумных прессов. Часто прибегают к помощи ленточных прессов, дополнительная прочность кирпичам придается рычажным прессом. При проведении вакуумной экструзии изделие на выходе получается весьма «звенящее», прочное, с хорошей морозостойкостью, с низким влагопоглощением и небольшой внутренней пористостью. Изготовление кирпичей по технологии формирования в соответствии с методом экструзии повышает качественные параметры (к примеру, морозоустойчивость увеличивается более чем на 100 циклов).

Технология изготовления керамического кирпича пластическим методом

Кирпич является одним из наиболее древних искусственных строительных изделий – его «возраст» примерно 5000 лет. И до сего времени он продолжает сохранять значение одного из основных видов стеновых материалов, в общем объеме которых его доля стеновых материалов составляет около 40%.

Обыкновенный глиняный кирпич представляет собой искусственный прямоугольный камень установленных размеров, изготовленный из глины путем формования и обжига с отощающими добавками или без них.

Сырьем для производства кирпича служат легкоплавкие глины. Обычно в них содержится до 50…70% кварца. Кирпичные заводы всегда работают на местном сырье. Глины добывают в карьерах, расположенных вблизи заводов, открытым способом (экскаваторами) и завозят разными видами транспорта, которые описаны в главе 1. В производство строительного кирпича применяется пластическое и полусухое формование. Наиболее применим пластический способ, как менее трудоемкий.

Пластический способ формования обеспечивает более высокую водостойкость, но менее качественную поверхность граней, чем полусухой. Он состоит из операций подготовки массы, формовки, сушки сырца и обжига.

При подготовке массы глину для разрушения естественной структуры и измельчения пропускают через вальцы грубого, среднего и тонкого помола, затем через глиномешалку. В ней глина увлажняется (до 18…25%) и перемешивается до получения однородной пластичной массы, хорошо поддающейся формованию. Каменистые включения предварительно удаляют вальцами.

Формование кирпича производится в вакуумных ленточных прессах с вакуумированием или без него, если масса высокопластична. Для малопластичных глин вакуумирование обязательно, так как масса получается более плотной, что улучшает ее пластичность. Увлажнение следует производить паром. Отформованные изделия при этом быстрее высыхают и меньше растрескиваются. Готовая продукция имеет повышенную прочность. Максимальный вакуум может быть 630…700 мм рт. ст.

Глиняный брус, выходящий из пресса, разрезается на отдельные кирпичи-сырцы полуавтоматическими струнами или автоматическими резательными станками. Производительность вакуум-прессов – до 10 000 шт./ч.

В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывного бруса или ленты под давлением 1,6 – 7 МПа. Мундштук ленточного пресса для производства обыкновенного кирпича имеет прямоугольное сечение. Для формования пустотелого кирпича и керамических камней в мундштуке пресса устанавливается пустотообразующий сердечник, состоящий из скобы с прикрепленными к ней стержнями-пустотообразователями. Применяются также фасонные вставки с узкими щелями для формования черепицы, кольцевые – для керамических труб.

Жесткий способ формования является разновидностью современного развития пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13 до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. В связи с тем что «жесткое» формование осуществляется при относительно высоких (10 – 20 МПа) давлениях, могут быть использованы менее пластичные глины с низкой естественной влажностью.

Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты (бруса) отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах.

Сушка кирпича производится в естественных условиях (в сушильных сараях) или в искусственных сушилках до остаточной влажности не более 5%. Для искусственной сушки применяются конвейерные, туннельные или камерные сушилки. Влага из кирпича-сырца удаляется потому, что он омывается воздухом, не насыщенным водяными парами. Вследствие разницы во влажности поверхностных и внутренних слоев сырца влага по капиллярам диффундирует из глубины к поверхности. В качестве теплоносителя чаще применяют отходящие газы из зоны охлаждения обжиговой печи.

Обжиг кирпича является завершающей операцией технологического процесса производства. Его условно делят на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и охлаждение. Процессы, происходящие в каждом из них, изложены в главе 2. Отличие состоит лишь в том, что выгорающие добавки повышают температуру в печи и формируют пористую структуру кирпича. Печи для обжига кирпича применяются кольцевые или туннельные. В кольцевой печи постепенность нагрева кирпича-сырца и замедленное охлаждение обожженного продукта достигаются благодаря тому, что в ней при неподвижном обжигаемом материале передвигается зона горения (путем переноса места загрузки топлива), а в туннельной печи – вследствие того, что при неизменном положении зоны обжига передвигаются на вагонетках обжигаемые изделия. В настоящее время кольцевые печи из-за больших затрат ручного труда почти не применяют. Туннельные печи легче автоматизировать, они более производительны, чем кольцевые. Температура обжига кирпича в зависимости от состава глины – 900…1050°С.

Полусухой способ производства глиняного кирпича имеет преимущество перед пластическим методом, так как дает возможность использовать малопластичные глины, за счет чего расширяется сырьевая база. Кроме того, при формовании применяют массу значительно меньшей влажности, поэтому сушка упрощается, сокращается расход топлива (кирпич можно не сушить, а сразу направлять в обжиг). Недостатки этого способа – более сложный процесс прессования и немного большая плотность получаемого материала. При полусухом прессовании глина и отощающие добавки, высушенные и измельченные в порошок, тщательно перемешиваются и увлажняются до 8…12%. Прессование производят на специальных прессах под давлением 15…25 МПа. Этот способ применяют чаще для лицевого кирпича с шликерной подготовкой массы, обеспечивающей однотонность цвета и четкость граней. Кирпич полусухого формования имеет почти такие же показатели свойств, что и кирпич, изготовленный пластическим формованием.

Свойства строительного кирпича определены требованиями ГОСТ 530-95 [8]. От них зависит его качество. По прочности при сжатии и при изгибе кирпич разделяется на 8 марок: 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100, 75. Показатели прочности для этих марок представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1. Физико-механические свойства кирпича

Технология изготовления керамического кирпича пластическим методом

Производство керамических стеновых материалов основано главным образом на применении технологии пластического формования и полусухого прессования. Последние годы получает распространение технология пластического формования из керамических масс пониженной влажности с использованием отходов углеобогащения.

Традиционная технология пластического формования из глиняной массы влажностью 18 … 24% предполагает наличие следующих основных переделов в кирпичном производстве: приготовления и переработки глиняной массы с добавками (отощающими и выгорающими), формования, резки бруса и укладки сырца на транспортные средства для сушки, обжига и пакетирования готовых изделий (рис. 4.1).

При добыче и переработке глиняной массы применяют многоковшовый экскаватор, глинорыхлитель, ящичный питатель, бегуны, вальцы, смесители.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Последовательность установки перечисленных машин зависит от типа изделий, реологических и структурных свойств сырья. Устойчивая работа всей линии обеспечивается применением механизированных шихтозапасников, которые делают работу комплекса оборудования независимой от подачи сырья из карьера и позволяют повысить качество изделий. Для формования изделий применяют шнековые ленточные прессы, а для резки бруса — однострунные и многострунные резательные автоматы. Тонкостенные высококачественные изделия из глин, нуждающиеся в вакуумной обработке, формуются вакуумными прессами, которые, как правило, компонуют со смесителем. Безвакуумные прессы применяют обычно для формования полнотелых кирпичей.

Оборудование, обеспечивающее укладку сырца на транспортные средства для прохождения сушки и обжига, во многом зависит от типа сушил и обжиговых печей. Наиболее распространенными являются камерные, туннельные и конвейерные сушила. При использовании сушил небольшой производительности сырец укладывают на рейки и рамки (деревянные и алюминиевые), на которых размещается до кирпичей, при большой производительности — на палеты (с размещением до 120 кирпичей). В зависимости от типа сушил применяют различные типы вагонеток, на которых изделия проходят сушку. Для передачи сушильных вагонеток от сушил к обжиговым печам и возврата порожних вагонеток в исходное положение применяют электропередаточные тележки различных конструктивных исполнений. Конструкция автоматов, обеспечивающих разгрузку сушильных вагонеток и садку высушенных изделий на печные вагонетки, а также форма и количество штабелей на ней зависят от размеров и типа печей. Для перемещения груженых и порожних сушильных и печных вагонеток как вне сушил и печей, так и внутри их используют толкатели, и тележки. Готовые изделия выгружаются из печных вагонеток 15 и пакетируются при помощи автоматов-разгрузчиков и пакетировщиков, которые обеспечивают перевязку транспортного пакета лентами для транспортирования на стройку.

Разновидностью пластического формования стеновых материалов является формование из глиняной массы пониженной влажности (14 … 17%). Оно обеспечивается шнековыми прессами с приводом мощностью, значительно превышающей мощность привода прессов, формующих изделия из глиняной массы нормальной формовочной влажности. Если механическая прочность сырца позволяет, то сырец укладывается на печную вагонетку для совмещения сушки и обжига.

Получает распространение ресурсосберегающая технология формования с использованием отходов углеобогащения (степень использования отходов до 100%). В этом случае технологическая линия включает наряду с традиционным набором оборудования специальные машины для переработки отходов углеобогащения и шнековые вакуумные прессы специального исполнения с приводом повышенной мощности.

Различают пластическое формование с глиняным порошком, полученным по технологии полусухого прессования. Порошок перемешивается в смесителе с добавками, увлажняется и подается в шнековый пресс.

Анализ работы отечественных и зарубежных комплексов оборудования показывает, что технический уровень и основные конструктивные и технологические особенности оборудования определяются способом укладки сырца на сушильные и печные транспортные средства. Многообразные технологические линии пластического формования, оснащенные различным оборудованием, по способу укладки можно разделить на четыре группы: с реечной (рамочной), палетной, этажерочной, штабельной сушкой.

Рис. 4.1. Технологическая схема производства керамического кирпича пластическим формованием:
1 — многоковшовый экскаватор; 2 — опрокидная вагонетка; 3 — электровоз или автосамосвал; 4 — дробилка; 5 — грохот; 6 — питатель; 7 — глиномешалка; 8 — смеситель с фильтрующей решеткой; 9 — ленточный шнековый пресс; 10 — автомат резки и укладки сырца на сушильные вагонетки; 11 — сушильная вагонетка; 12, 17 — электропередаточная тележка; 13, 18 — толкатели; 14 — сушило; 15 — печная вагонетка; 16 — автомат перегрузки высушенного кирпича на печную вагонетку; 19 — туннельная печь; 20 — автомат разгрузки печных вагонеток и пакетировки; 21 — бегуны мокрого помола; 22 — камневыделительные вальцы; 23 — ящичный питатель; 24 — глинорыхлитель

Сопоставление комплексов, основанных на различных способах сушки и обжига, указывает на то, что переход от малоемких сушильных вагонеток (реек и рамок) к более емким (палетам) создает благоприятные условия для работы транспортных систем, обеспечивает достижение более высокого технического уровня оборудования и лучших технико-экономических показателей работы комплекса в целом.

На рис. 4.2 приведена схема производства кирпича способом полусухого прессования. Технологическая линия обеспечивает последовательное выполнение следующих операций: добычу глины, ее сушку, измельчение, подготовку добавок, смешивание и увлажнение массы. Порошок спрессовывается в пресс-форме механического или гидравлического пресса, и сырец укладывается штабелями на печную вагонетку для прохождения обжига, а в случае необходимости — подсушки. Обожженные изделия разгружаются, пакетируются и отправляются на стройку.

Разновидностью способа полусухого прессования является ресурсосберегающий способ прессования с использованием отходов углеобогащения, при котором в технологическую линию включают машины для подготовки отходов.

Кроме того, применяют полусухое прессование с использованием шли-керного способа подготовки пресс-порошка. В этом случае в технологическую линию вводят распылительное сушило, которое обеспечивает получение глиняного порошка влажностью 8,5… 9,5%. Порошок приготовляется путем роспуска карьерной глины, очистки полученного шликера от посторонних включений и распыла шликера с подсушкой.

Рис. 4.2. Технологическая схема производства керамического кирпича способом полусухого прессования:
1 — вагонетка или автосамосвал; 2 — ящичный питатель; 3 — камневыделительные вальцы; 4,6,9 — транспортеры; 5 — сушильный барабан; 7 — пластинчатый питатель; 8 — глинозапасник; 10 — бегуны сухого помола (дезинтегратор или мельница); 11 — элеватор; 12 — вибросито; 13 — бункер; 14 — питатель; 15 — смеситель (увлажнитель); 16 — пресс с укладчиком сырца на печную вагонетку; 17 — печная вагонетка; 18 — сушило; 19 — тележка электропередаточная; 20 — толкатель; 21 — туннельная печь; 22 — автомат-разгрузчик и пакетировщик

Технология изготовления кирпича методом пластического формования

Керамический кирпич сегодня один из самых распространенных строительных материалов. Изготавливают керамические кирпичи двумя способами – пластическим формованием и полусухим прессованием. Способы различают по количеству влаги, содержащейся в формовочной массе. Рассмотрим первый способ — пластическое формование.

Кирпичи, изготовленные методом пластического формования, могут быть полнотелыми и пустотелыми. Причем полнотелыми могут быть только одинарные кирпичи ( ограничение по весу по ГОСТ 530-95 не более 4.3 кг). Согласно новому ГОСТ 530-2007 вес изделия более не ограничен и он позволяет производить кирпич полнотелым следующих форматов :

• Кирпич нормального формата ( одинарный) — КО 1НФ *1НФ- нормальный формат 250*120*65
• Кирпич « Евро» — КЕ 0,7 НФ
• Кирпич утолщенный — КУ 1,4 НФ
• Кирпич модульный одинарный КМ 1,3 НФ

Если объем пустот не превышает примерно 13% от объема кирпича, то такой кирпич считается полнотелым. В противном случае кирпич получится пустотелым. На практике пустоты в пустотелом кирпиче составляют 25-45% от общего объема. Пустоты могут принимать различные формы. При этом толщина внешних стенок кирпича с вертикальными пустотами не должна быть меньше 12 мм, а ширина щелевых пустот не больше 16 мм. Процесс изготовления для пустотелых и полнотелых кирпичей, почти аналогичен. Разница лишь в том, что для изготовления пустотелых кирпичей требуется более тщательная подготовка глины. Пустоты в кирпиче делаются с помощью кернов в выходной части пресса.

Первый этап при изготовлении керамических кирпичей — это подготовка сырья. Применение метода пластического формования предусматривает приготовление глиняной массы с содержанием влаги до 20 процентов. Сырьем для изготовления кирпичей служит, как правило, глины и суглинки, с содержанием карбидов кальция, магния и оксида алюминия. Также применяют различные добавки. Добавками могут быть отходы углеобогащения или любые местные отходы ( например, золошлак, отходы угледобычи). Количество добавок составляет примерно 30%.

Куски глины тщательно измельчаются до размеров 100-150 мм, а затем при помощи специальных конвейеров с набором вальцов происходит последовательное дальнейшее измельчение глиняной массы ( до размеров 1 мм) и удаление мелких каменных вкраплений. Затем в смесителе с фильтрующей решеткой глиняная масса увлажняется и тщательно перемешивается. Количество влаги доводится до 18-25%. В смесителе к глине примешиваются необходимые добавки. И в завершение первого этапа прессами формуется брус, заготовка будущих кирпичей.

На втором этапе отформованный брус разрезается на отдельные изделия, так называемый кирпич сырец. Обжигать сразу кирпич сырец нельзя, так как на данном этапе он имеет очень высокое содержание влаги и при обжиге просто потрескается. Поэтому кирпичи сначала сушат, процесс сушки является обязательным. В это время влага, содержащаяся в изделиях, перемещается из внутренних областей к поверхности, вступает в соприкосновение с теплым воздухом и испаряется. В результате испарения воды освобождается место между частицами глины. Происходит уменьшение объема изделий или усадка. Температура сушки и обжига, а также темп роста температуры, играют важную роль в процессе изготовления кирпичей. Влага начинает испаряться при нагреве изделия в диапазоне температур 0-150°C. Когда температура нагрева достигает 70°C, давление водяных паров может достичь критических значений, что в свою очередь приведет к возникновению трещин. Рекомендуемый темп роста температуры 50-80°C в час. При этом скорость испарения влаги с поверхности, не будет опережать скорость парообразования внутри изделия. После завершения сушки кирпичи отправляются на обжиг в специальные печи.

Завершающая стадия в процессе изготовления кирпичей методом пластического формования – обжиг. Кирпич сырец отправляется в печь, все еще имея небольшое количество влаги, примерно 8-12%. Поэтому в начале обжига происходит досушивание кирпичей. Затем при температурах 550-800°C начинается дегидратация глинистых минералов. Кристаллическая решетка минералов распадается, в результате теряется пластичность глины, происходит усадка изделия. В диапазоне температур 200-800°C выделяются летучие органические примеси глины и добавки. При этом темп роста температуры обжига достигает значений в 300-350°C в час. Далее некоторое время температуру выдерживают до полного выгорания углерода. Дальнейшее повышение температуры, более 800°C, приводит к структурному изменению изделия. На этом этапе темп увеличения температуры составляет 100-150°C в час — полнотелые кирпичи и 200-220°C в час — пустотелые. После того как достигнута максимальная температура обжига, происходит выдерживание температуры, для равномерного прогрева всего изделия. Затем начинают снижать температуру обжига на 100-150°C. При этом кирпичи еще более усаживаются и деформируются. По достижении температуры ниже 800°C темпы охлаждения достигают значений в 250-300°C в час. Время на обжиг партии изделий при таких условиях составляет примерно 6-8 часов. После обжига структура изделия полностью меняется. Теперь это камневидный предмет, водостойкий, прочный, устойчивый к перепадам температур, а также обладающий другими полезными свойствами.

Необходимо отметить, что наличие пустот в кирпиче приводит не только к улучшению качества изделия ( уменьшению массы, уменьшению теплопроводности), а также к улучшению процесса производства. Изделия быстрей проходят процесс сушки. Пустоты дают возможность ускорить прогрев всего изделия и тем самым снизить расход топлива, затрачиваемый на сушку и обжиг. Повышается равномерность нагрева всего изделия, что ведет к повышению качества получаемых кирпичей. Хотя с другой стороны для изготовления кирпичей с пустотами требуется более тщательная подготовка глиняной массы, что также ведет к усложнению процесса производства кирпича.

На завершающей стадии готовые кирпичи поступают на склад готовой продукции, где и ждут своего часа, чтобы послужить прекрасным строительным материалом при постройке нового жилого дома, детского сада, школы.