3 Описание технологической схемы производства

Подготовка силикатной массы для изготовления изделий начинается с дозировки компонентов, которые затем войдут в состав сырья. Содержание извести в смеси определяют в зависимости от показателей ее активности, т.е. содержания в ее составе действующего вещества окиси кальция, при этом масса самой извести роли не играет. На каждом из предприятий по производству силикатных изделий процент содержания извести в смеси устанавливают расчетным путем, обычно его доля составляет около 6-8%. Если на производство поступает свежеобожженная известь, то ее требуется меньше, а если известь долго хранилась или имеет в своем составе большое количество примесей, то необходимое количество увеличивают. Как уменьшение массы извести, так и ее передозировка негативно влияют на качество кирпича: снижается его прочность, растет себестоимость, а качество при этом не становится лучше. Поэтому перед добавлением извести в смесь проводится контроль ее активности, этот процесс в течение всей подготовки силикатной массы осуществляется несколько раз.

Известь добавляют в силикатную смесь, отмеривая ее по объему. Песок, необходимый для производства, отвешивают на бункерных весах. Для окончательного приготовления смеси требуется вода: она завершает реакцию гашения извести и помогает сформировать силикатную смесь, пластичную и легко подвергающуюся формованию готовых изделий. Кроме того, она обеспечивает правильное протекание химических процессов в структуре кирпича при запаривании.

Кроме извести и песка, составной частью силикатной массы является вода, необходимая для полного гашения извести. Вода также придает массе пластичность, необходимую для прессования кирпича-сырца, и создает благоприятную среду для протекания химической реакции твердения кирпича при его запаривании.

Количество воды должно точно соответствовать норме. Недостаток воды приводит к неполному гашению извести; избыток воды, хотя и обеспечивает полное гашение, но создает не всегда допустимую влажность силикатной массы.

Влага частично поступает с песком, карьерная влажность которого колеблется в зависимости от климатических условий. Количество воды, необходимое для доведения влажности силикатной массы до нужной величины, практически также можно заранее рассчитать в зависимости от карьерной влажности поступающего в производство песка и составить таблицу для определения расхода воды на единицу продукции (1000 шт. изделия или 1 м³ силикатной массы).

Чтобы достигнуть правильного соотношения всех составляющих компонентов, применяют специальные дозировочные приспособления. Ввиду того, что приготовление силикатной массы требуемого качества является одной из наиболее важных операций в технологическом процессе производства силикатного кирпича, обязательно регулярно проверять в лабораториями ее свойства.

Определение скорости гашения извести следует производить не менее двух раз в смену; в случае удлинения времени гашения извести необходимо немедленно изменить режим гашения путем удлинения цикла приготовления силикатной массы.

Определение активности извести (содержание СаО+МgО) необходимо проводить также два раза в смену и соответственно с активностью извести изменять дозировку ее для получения нормальной силикатной массы.

Активность и влажность силикатной массы следует проверять через каждые 1-1,5 часа и в случае отклонения получаемых показателей от заданных немедленно изменять дозировку извести и воды.

После окончательного составления силикатной смеси она поступает на прессование. Показатели давления, которому подвергается силикатная смесь, напрямую влияет на качество кирпича. Чем более сильное давление оказывается на смесь, тем меньше пустот и отверстий остается в ее структуре и тем плотнее будет готовый кирпич. Основные частицы структуры кирпича должны быть соединены между собой лишь вяжущим веществом, без пор воздуха и капель влаги – только на этих условиях качество готового продукта будет наилучшим.

Важное значение приобретает показатель скорости приложения давления на массу. Если оказанная сила будет резкой и значительной, то вместо формования произойдет разрушение структурного состава кирпича. Поэтому давление на массу должно увеличиваться постепенно, доходя до показателя в 150-200 кг на 1 куб см.

В процессе производства на каждом его этапе осуществляется контроль уровня влажности силикатной массы. В процессе прессования этот показатель не должен превышать 7%. Увеличение или уменьшение этого показателя нежелательно: в первом случае масса с трудом будет подвергаться формовке, а во втором кирпич будет разламываться из-за недостаточной эластичности.

Прессование – многоступенчатый процесс, основными составляющими которого являются: наполнение силикатной массой прессовых форм, собственно прессование, выталкивание сырца из формы и укладка его на вагонетки для запаривания. По размерам силикатный кирпич должен полностью соответствовать требованиям ГОСТа, в противном случае вся партия бракуется и отправляется на переработку. Плотность сырца можно регулировать путем контроля степени наполнения прессовых коробок: чем больше силикатной массы поместить в форму, тем выше будет плотность сырца, и наоборот. В процессе прессования следует контролировать одинаковое наполнение всех форм – это позволит сделать весь кирпич партии одинаково плотным.

После окончания процесса прессования сырец поступает для прохождения тепловлажной обработки в автоклав. Процесс запаривания сырца состоит из трех последовательных стадий. Первая начинается с поступления смеси в аппарат и выдерживается до выравнивания показателей температуры пара и самого изделия. Во время прохождения второй стадии температура и уровень давления поддерживаются на постоянном уровне, чтобы в толще кирпича правильно начались и своевременно завершились все физико-химические процессы, а именно: выпаривание излишнего количества влаги и образование вещества гидросиликата кальция. На этом этапе происходит затвердевание кирпича. Третий этап – это остывание готового продукта после прекращения теплового воздействия на него. После окончания процесса остывания готовый силикатный кирпич поступает на склад.

В первой стадии 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. 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.

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.

С того момента, как в автоклаве будет достигнута наивысшая температура, 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), непосредственно сопри - касающимся с кремнеземом SiO песка.

Сначала гидросиликаты находятся в коллоидальном (желеобразном) состоянии, но постепенно выкристаллизовываются и, превращаясь в твердые кристаллы, сращивают песчинки между собой. Кроме того, из насыщенного водного раствора гидрат окиси кальция также выпадает в виде кристаллов и своим процессом кристаллизации участвует в сращивании песчинок.

Таким образом, во второй стадии запаривания образование гидросиликатов кальция и перекристаллизация их и гидрата окиси кальция вызывают постепенное твердение кирпича-сырца.

Третья стадия запаривания протекает с момента прекращения доступа пара в автоклав, т.е. начинается падение температуры в автоклаве, быстрое или медленное в зависимости от изоляции стенок автоклава и наличия перепуска пара. 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, и это продолжается до тех пор, пока кирпич не будет выгружен из автоклава. В результате усиливается твердение гидросиликатов кальция и, следовательно, повышается прочность силикатного кирпича. Одновременно пленки цементирующего вещества сильней обогащаются выпадающим из раствора гидратом окиси кальция.

Механическая прочность силикатного кирпича, выгруженного из автоклава, ниже той, которую он приобретает при последующем выдерживании его на воздухе.

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.

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.

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 пост пакетировки, а затем на промежуточный склад.