2.2 Схема технологического процесса, краткое описание по теме задания на дипломное проектирование

Технологическая схема производства пустотелого керамического кирпича представлена на рисунке 1.

Подача шихты в шихтозапасник

Хранение и вылеживание шихты

Дозированная подача шихты на формовочную линию

Транспортирование шихты и удаление металлических включений

Тонкий помол шихты (вальцы)

Вода

Пластическое формование глиняного бруса (пресс)

Однострунная резка бруса и укладка сырца на сушильную вагонетку

Транспортирование и загрузка в сушилку вагонеток с сырцом

Сушка сырца в туннельной сушилке (метод противотока)

Выгрузка вагонетки с сухими изделиями из сушилки и транспортирование

к автомату - садчику

Подача груженой сушильной вагонетки к позиции садки изделий на обжиговую вагонетку и возврат пустой сушильной вагонетки

Механизированный процесс разгрузки сухих изделий, транспортирования, перемещения, компоновки пакета и садки на обжиговую вагонетку

Загрузка вагонетки на обжиг в печь

Проталкивание вагонеток по позициям туннельной печи

Обжиг керамических изделий в туннельной печи

Выгрузка вагонетки с обожженными изделиями из туннельной печи

Склад готовой продукции

Рисунок 1 Схема технологического процесса производства керамического кирпича

Глина автотранспортом доставляется в массозаготовительное отделение, где производят ее рыхление. Крупные комья режутся билами и через решетку попадают на ленточный питатель.

Глина и отощающая добавка одновременно ленточными питателями подаются на сборный наклонный конвейер, который транспортирует их в сушильный барабан на подсушку. Над сборным конвейером установлен электромагнитный сепаратор (для улавливания ферромагнитных включений) и металлодетектор.

Подсушка материала осуществляется до относительной влажности 18 – 20%. При влажности глины до 20% нет необходимости вести ее подсушку.

Далее глина и добавки проходят камневыделительные вальцы, где подвергаются грубому измельчению и камневыделению. Камневыделительные вальцы состоят из 2 валков: гладкого – большого диаметра и ребристого, вращающихся на встречу друг другу. Глинистое сырье поступает на вальцы последовательно: сначала на малый, а затем на большой валки.

Смешивание компонентов шихты, ее доувлажнение осуществляется в двухвальном лопастном смесителе.

Финишная стадия переработки шихты осуществляется в глинорастирателе, в котором происходит протирание и продавливание глинистой массы через перфорированный корпус, а также доувлажнение в случае необходимости.

Переработанная шихта подается в шихтозапасник системой ленточных конвейеров, где происходит ее вылеживание и усреднение влажности.

Из шихтозапасника шихта мостовым грейферным краном загружается в питатель, из которого она при помощи ленточного конвейера подается в шнековый вакуумный пресс, который состоит из смесителя, вакуум-камеры, шнекового вала в цилиндрическом корпусе.

В смесителе пресса производится перемешивание и, при необходимости, доувлажнение массы, паропрогрев. Паропрогрев шихты позволяет увеличить ее подвижность, то есть улучшить формовочные свойства шихты, так как при этом способе увлажнения достигается более равномерное, чем при увлажнении водой, распределение влаги в глиняной массе и интенсифицировать процесс сушки сырца. В вакуум-камере шихта подвергается деаэрации (удалению пузырьков воздуха) путем вакуумирования, что значительно увеличивает ее пластичность и плотность. В цилиндре пресса масса уплотняется и нагнетается в мундштук. Мундштуком пресса определяется профиль изделия и их пустотность, для чего в него вставляются сердечники с пустотообразователями различной конфигурации.

Процесс формования происходит при следующих параметрах: величина разряжения в вакуум-камере пресса до 0,096 Мпа; давление формования до 3,0 Мпа (в зависимости от вида изделий).

Отформованный брус, выходящий из мундштука вакуумного пресса поступает через устройство для обработки поверхности бруса на автомат-резчик, где брус разрезается на изделия и, при необходимости, наносится на изделия фаска. Укладка отформованных изделий на сушильные каркасные вагонетки - реечная.

При помощи электропередаточного моста вагонетки перемещаются в туннельную сушилку, где происходит сушка сырца. Сушка изделий служит для удаления влаги и придания ему необходимой прочности. Метод сушки – противоток, то есть теплоноситель движется навстречу загруженным изделиям. По мере продвижения сушильных вагонеток с изделиями к выходному концу туннельной сушилки уменьшается относительная влажность теплоносителя, температура увеличивается. Начальная температура сушки – 22-380С, конечная – 60-80⁰С. Сушка считается законченной после того, как влажность высушенных изделий не будет превышать заданную – 6,5%. Срок сушки, интервал проталкивания вагонеток в туннели зависит от вида кирпича и может варьироваться от 64 до 96 часов.

Сухой полуфабрикат выгружается из сушилки на электропередаточную тележку и подается на автомат-садчик, где производится укладка высушенного полуфабриката на обжиговую вагонетку согласно установленной схемы садки для обеспечения наиболее оптимальных условий обжига.

С помощью электропередаточного моста обжиговые вагонетки транспортируются к туннельной печи и толкателем загружаются в печь на обжиг.

Обжиг является основной и заключительной технологической операцией, в процессе которой кирпич-сырец превращается в камнеподобное тело, стойкое против механических, физических и химических воздействий, и производится в автоматизированных туннельных печах непрерывного действия.

Процесс обжига делится на несколько периодов:

I период: подогрев до 2000С – удаление физической воды из глины; нагрев до 7000С – удаление химически связанной воды из глины;

II период: нагрев до температуры обжига 950 – 11000С и выдержка изделий при максимальной температуре обжига;

III период: охлаждение – медленное (до 5000С) и быстрое (от 500 до 500С) обожженного кирпича.

Обжиговые вагонетки выгружаются из печи на электропередаточный мост и подаются сперва к автомату-пакетировщику для осуществления съёма готовых изделий с вагонетки, укладки на поддоны, а затем к автомату-упаковщику для упаковки изделий на поддоне в термоусадочную плёнку.

Отгрузка керамических изделий потребителям осуществляется автомобильным и железнодорожным транспортом.

2.3 Составы масс, технологические потери по переделам

Состав массы, используемый при производстве кирпича керамического пустотелого следующий, %: глина месторождения «Лукомль-1» - 71, отсев из материалов гранитного дробления – 23, песок аглопоритовый – 6.

Технологические потери по переделам включают следующее:

1. Потери при прокаливании шихты – 8,4%;

2. Технологические потери, %:

- в обжиге – 4,2

в т.ч. безвозвратные – 20;

- в сушке – 2,8

в т. ч. безвозвратные – 10;

- в шихтозапаснике и формовке – 1,5

в т. ч. безвозвратные – 50.

2.4 Характеристика сырьевых материалов, топлива, в соответствии с действующими НТД

Основным сырьём для производства керамических изделий является глинистое сырьё.

Глинистое сырьё – это тонкообломочные горные породы, которые являются продуктом разложения и взаимодействия с водой полевошпатовых и некоторых других пород. Общая формула глин: nAl₂O₃·pSiO₂·mH₂O.

Для производства керамического кирпича используется глина месторождения «Лукомль-1».

Содержание химических компонентов в глине представлено в таблице 2.

Таблица 2. Содержание химических составляющих глины,% по массе:

Название химических составляющих Содержание, %
- диоксида кремния (SiO2) в т. ч. свободного кварца	- не более 85; - не более 60;
- оксида алюминия (Al2O3)	- от 14 до 28;
- оксида титана (TiO2)	- менее 1;
- сумма оксидов калия и натрия (K2O + Na2O)	- не более 7;
- содержание общей серы в пересчете на SO3	- не более 2;
- оксида железа (III) (Fe2O3)	- менее 15;
Потери при прокаливании глины	- не более 15

В глине не допускается наличие посторонних примесей, видимых невооруженным глазом (металл, камни и т.п.), а также породы вскрышного слоя. Массовая доля остатка на сите № 0063 (по ГОСТ 6613) не должна превышать 10%.

Согласно ГОСТ 9169 глина относится:

- по минеральному составу – к группе гидрослюдисто-каолинитовой;

- по содержанию Al2O3 в прокаленном состоянии – к группе полукислого глинистого сырья (содержание Al2O3, % - от 14 до 28);

- по содержанию красящих оксидов – к группе с высоким содержанием Fe2O3 (содержание Fe2O3 в пересчете на прокаленное вещество, % - свыше 3);

- по содержанию TiO2 – к группе с низким содержанием красящих оксидов. Массовая доля TiO2, % - менее 1,0;

- по содержанию водорастворимых солей – к группе с низким содержанием. Содержание водорастворимых солей на 100 г. глины, мг. экв – от 1 до 5;

- по содержанию свободного кремнезёма (SiO₂) – к группам со средним и высоким содержанием. Содержание свободного кварца - 10 %;

- по содержанию тонкодисперсных фракций – к группе средне дисперсного и высокодисперсного сырья. Содержание частиц размером менее 10 мкм – 60%,менее 1 мкм – 40%.

- по содержанию крупнозернистых включений – к группам со средним и низким содержанием. Количество включений размером более 0,5 мм, % - не более 5;

- по механической прочности на изгиб в сухом состоянии - к группе со средней механической прочностью. Прочность при изгибе в сухом состоянии: 5-10 МПа;

- по пластичности – к группам средне пластичного и умеренно пластичного глинистого сырья.

Число пластичности – от 7 до 25;

- по огнеупорности – к группе легкоплавкого сырья. Огнеупорность, °С – не менее 1350;

- по спекаемости – к группе неспекающегося глинистого сырья. Водопоглощение образца без признаков пережога – свыше 5%.

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов Аэфф. – не более 370 Бк/кг.

Гранитный отсев применяется в качестве отощающей добавки. К этим материалам применяются следующие требования:

- модуль крупности – 2,0-3,0;

- полный остаток на сите № 0,63 мм, % - 30-65;

- содержание зерен крупностью свыше, %: 10 мм – до 5; 5 мм – до 15;

- содержание зерен крупностью менее, %: 0,16 мм – до 25;

- содержание пылевидных и глинистых частиц, % - до 22;

- содержание глины в комках, % - до 2;

- предел прочности при сжатии, МПа – не менее 60.

Отсев из материалов дробления горных пород автотранспортом доставляется в приемный бункер, далее ленточным питателем и системой ленточных конвейеров подаются в сушильный барабан, из него в инерционный грохот для просеивания и далее ленточным конвейером в цеховые расходные бункера.

В качестве технологического топлива применяется природный газ (ГОСТ 5542). Его характеристика:

- удельная теплота сгорания, ккал/нм³ – 8000;

- плотность, кг/м³ – 0,69;

- переводной коэффициент из условного топлива в натуральное - 1,14.