Строительная керамика

 

Таблица 1.9  - Результаты физико-механических испытаний и внешний вид образцов после обжига.

№	Температура обжига, 0С	Огневая усадка, %	Водопоглощение,%	Морозостойкость	Предел прочности образцов, МПа				Наличие дефектов	Характеристика образцов
					При сжатии		При изгибе			После пропаривания	После капиллярного подсоса
					Сред.	Мин.	Сред.	Мин.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
7	950	2,65	12,3	15	14,0	10,5	6,5	-	Незначительные посечки	Без дефектов	Без дефектов
	1000	2,65	11,7	15	18,4	10,1		-

 

 

3. Выбор состава шихты.

Для определения способа  формования и вида изделия, которое  является наиболее экономически эффективным, воспользуемся тройными диаграммами гранулометрического состава.

Рисунок 1.1 – Область расположения грансостава рекомендованных керамических масс для кирпича полнотелого.

Рисунок 1.2 – Область расположения грансостава рекомендованных керамических масс для кирпича пустотелого.

Рисунок 1.3 – Область расположения грансостава рекомендованных керамических масс для камней керамических.

Рисунок 1.4 – Область расположения грансостава рекомендованных керамических масс для кирпича полусухого прессования.

 

Так как глинистое сырье не удовлетворяет требованиям для производства ни одного из видов изделий, то необходимо вводить различные добавки.

Подбор необходимого количества добавки производим согласно рекомендациям по грансоставу керамических масс.

 

 

Таблица 2.1 - Состав шихты по массе.

Компонент	Состав шихты, % по массе
	1	2	3	4
Глина	44,0	86,0	54,0	68,8
Добавка	56,0	14,0	46,0	37,2

 

Так как  в нашем  случае  сырье умереннопластичное, а общая усадка  составляет 11..12%, то в качестве отощающей добавки принимаем кварцевый песок с модулем крупности Мк<1, ρ_нас= 1300кг/м³, W=2%. В качестве пластифицирующей добавки принимаем отходы углеобогащения. В качестве пластифицирующей добавки вводим каолиновую глину.

Для дальнейшего расчета  необходимо пересчитать состав шихты  по объему.

 

, где ρ_гл – насыпная плотность глины, ρ=1100 кг/м³;

Ρ_доб – насыпная плотность добавки;

V_{гл 1} = 44,0/(1,1*(44,0/1,1+56,0/1,3))*100%=48,15%

V_{гл 2} = 86,0/(1,1*(86,0/1,1+14,0/1,3))*100%=87,89%

V_{гл 3} = 53,0/(1,1*(53,0/1,1+47,0/1,3))*100%=57,13%

V_{гл 4} = 68,8/(1,1*(68,8/1,1+37,2/1,3))*100%=66,61%

 

Таблица 2.2 - Состав шихты по объему.

Компонент	Состав шихты, % по объему
	1	2	3	4
Глина	48,15	87,89	57,13	66,61
Добавка	51,85	12,11	42,87	33,39

 

Уточняем состав шихты  по чувствительности сушке и пластичности.

Таблица 2.3 – Уточненный состав шихты

Компонент	Состав шихты, % по объему
	1	2	3	4
Глина	55	88	57	69
Отощающая добавка	25	12	23	20
Пластифицирующая добавка	20	-	20	-
Топливосодержащая добавка	-	-	-	11

 

 

 

4. Обоснование  технологии производства.

Согласно данных таблиц 1.1-1.3, с учетом структурной характеристики, влажности, наличия примесей, выбираем технологическую схему переработки глинистого сырья, добавок и шихты.

Технологическая схема переработки глинистого сырья пластическим  
способом.

Склад сырья Глинорыхлитель Ящичный питатель Камневыделительные вальцы Шахтная мельница Вальцы грубого помола (4мм.) Вальцы тонкого помола (2мм.) Глиносмеситель.

Технологическая схема переработки глинистого сырья  полусухим способом.

Глинорыхлитель  Камневыделительные вальцы Глиносмеситель Сушильный барабан Грохот Стержневой смеситель Бункер запаса.

Технологическая схема переработки пластифицирующей добавки  
(каолиновой глины)

Склад сырья Глинорыхлитель Ящичный питатель Камневыделительные вальцы Вальцы грубого помола (4мм.) Вальцы тонкого помола (2мм.) Глиносмеситель.

Технологическая схема переработки отощающей добавки.

Ленточный питатель Молотковая дробилка Грохот Бункер запаса.

Технологическая схема переработки топливосодержащей добавки.

Ленточный питатель Грохот Бункер запаса.

 

Результаты сравнения  эффективности производства всех видов  изделий приведены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 – Обоснование выбранной  технологии производства.

№	Вид продукции	Состав шихты				Количество технологического оборудования для переработки, шт			Время на, ч
		Глинистое сырье	Пластифицирующая добавка	Топливосодержащая добавка	Отощающая добавка	глинистого сырья	добавок	шихты	Сушку	Обжиг
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Кирпич полнотелый	+	+		+	7	9	3	60-72	48
2	Кирпич пустотелый	+			+	7	3	3	48	48
3	Камни керамические	+	+		+	7	9	3	48	48
4	Кирпич полусухого прессования	+	+	+		7	10	3	36-48	48

 

Из таблицы видно, что  наиболее подходящей вид изделий  для данного сырья является пустотелый кирпич пластического формования, так как исходное сырье максимально подходит для его производства и требуется минимальное количество вводимых добавок; для переработки шихты при производстве такого кирпича требуется минимум единиц перерабатывающего технологического оборудования, что снижает капитальные вложения при проектировании нового предприятия или модернизации действующего.

Для дальнейших расчетов выбираем кирпич пустотелый пластического  формования.

 

5. Технологические расчеты.

5.1.1. Расчет расхода глинистого сырья и добавок в м³  на 1000 шт. усл. кирпича.

,

где – 1,07 м³ объем 1000 шт. пустотелого условного кирпича;

К_у – коэффициент уплотнения который равен 1,4 для пластического формования;

P – объем пустот в долях единицы;

d₀ – общая объемная усадка кирпича в долях единицы

;

где – d_л- линейная усадка (12%)

 

5.1.2.Расход компонентов  шихты в разрыхленном состоянии  в м³ на 1000 шт. усл. кирпича.

 

Масса 1000 шт. отформованного сырца кг.

где –  -плотность черепка (1898 кг/м³ для температуры обжига 1000^оС)

W_ф – формовочная влажность (16%) 

 

5.2.Расчет количества  воды  для увлажнения глиномассы с доведением ее до формовочной влажности (16%) на 1000 шт. условного кирпича.

Определяется разностью  между формовочной влажностью глиномассы и влажностью компонентов шихты при дозировке.

Состав шихты в долях  единицы:

Глина –  0,8789

Отощающая добавка – 0,1211

 

5.2.1. Расход компонентов шихты на 1000 шт. усл. кирпича.

5.2.2.Определяем количество воды вводимое с глиной

Масса влажной глины  в кг:

Количество воды в  глине, л:

где W_к.гл – карьерная влажность глины.

5.2.3.Определяем количество воды вводимое с отощающей добавкой

Количество воды в  добавке, л:

 

5.2.4.Всего вводится воды с глиной и добавкой

Количество воды в  шихте формовочной влажности

5.2.6.Количество воды, которое необходимо добавить в глиномассу (или устранить при подсушке)

Так как получилось отрицательное значение, то глиномассу необходимо подсушить в начале технологической линии (удалить 110,6 л избыточной влаги из смеси глинистого сырья и добавки на 1000 шт. условного кирпича).

 

5.4. Расчет расхода  условного топлива на сушку  и обжиг 1000 шт. усл. кирпича.

Исходные данные:

Масса пустотелого кирпича:

Пустотность кирпича: 45%

Количество условного  топлива на сушку и обжиг 1000 шт. условного кирпича изменяется в зависимости от содержания CaO + MgO в сырье, и от содержания Al₂ O₃, а также от количества влаги, удаляемой при сушке.  

Содержание карбонатов (CaO + MgO) в исходном сырье: 14,47%

Содержание оксида алюминия (Al₂O₃): 13,53%

Количество влаги, удаляемой из каждого изделия при сушке:

где т_в^уд– масса удаляемой воды из каждого изделия при сушке; m_в – масса воды остающейся в изделиях после сушки;W_ост – влага остающаяся в сырце после сушки (принимаем  W_ост = 3%).

Тип сушилки – туннельная.

Технологическое топливо  – газ.

5.4.1.Расход условного  топлива на обжиг 1000 шт. кирпича  без учета дополнительных затрат тепла на:

повышенное содержание карбонатов;

повышенное содержание оксида алюминия;

G₁=70*2,756 =192,92 кг у. т./1000 шт.,

где 70 – удельный расход условного топлива на обжиг 1 шт. готовой продукции в туннельной печи с учетом полной утилизации тепла на сушку при содержании в шихте CaO + MgO – 4% и Al₂O₃ – 12%.

В случае превышения или  уменьшения этих оксидов в шихте  следует на каждый процент изменения указанных оксидов увеличивать или уменьшать расход условного топлива (для CaO + MgO – 1,3 кг/т; для Al₂O₃ – 1,0 кг/т).

Дополнительный расход условного топлива на обжиг в  связи с повышенным содержанием карбонатов:

G₂=1,3*(14,47-4)*2,756=37,51 кг у.т./1000 шт.

Дополнительный расход условного топлива на обжиг в  связи с повышенным содержанием оксида алюминия:

G₂=1*(13,53-12)*2,756=4,22 кг у.т./1000 шт.

Суммарный расход условного  топлива на обжиг изделий:                                    

åG_об= G₁ +G₂+ G_3.=192,92+37,51+4,22= 234,65 кг у.т./1000 шт.

Количества тепла утилизированного из зоны охлаждения печи на нужды сушки:

G_ут=20* G_изд* 0,9 = 20*2,756*0,9 = 49,61 кг у.т. /1000 шт

где 20 кг ут. т.(586600 кДж) –  необходимо утилизировать из зоны охлаждения туннельной печи  для  сушки изделий на каждую тонну готовой продукции.

0,9 – коэффициент, учитывающий потери тепла при транспортировании.

5.4.2.Расчетный расход  условного топлива на сушку  кирпича – сырца:

G_с= 5447*0,44*1000/29330 = 81,71 кг у. т./1000 шт,

где: 5447 – ориентировочный  расход тепла на испарение 1 кг влаги  при сушке сырца

(При пластическом способе формования – 5028 … 5866 кДж/кг;

  при жестком способе  формования – 6285 … 7123 кДж/кг;

  при полусухом  прессовании – 7542 … 8380 кДж/кг).

       При  сушке сырца в камерных сушилах  расход теплоты увеличивается         на 20-25%.

Дополнительное тепло в пересчете на условное топливо, которое требуется получить от теплогенераторов или паровых калориферов.