Производство кирпича пластическим формованием
Основные производственные операции этого способа и применяемое для их выполнения оборудование приведены в табл. 21.
Методы ведения карьерных работ, как уже указывалось ранее (глава III), определяются местными и в первую очередь горно-эксплуатационными условиями месторождения глины. Во всех случаях следует предпочесть промежуточное складирование глины, обеспечивающее более высокое качество кирпича и более ритмичную высокопроизводительную работу оборудования.
Одна из типичных распространенных на отечественных заводах схем обработки глины и формования сырца приведена на рис. 99. Схема может быть видоизменена следующим образом. Ящичные подаватели снабжаются рыхлителями глины, предотвращающими зависание ее на решетке подавателя. Вместо дезинтеграторных вальцов при глинах, сильно засоренных каменистыми включениями, устанавливают винтовые камневыделитель- ные вальцы. Непосредственно после ящичного подавателя или после камневыделительных вальцов устанавливают глиномялку для первичного увлажнения глины, что резко улучшает техно-
Таблица 21
Основные производственные процессы и операции при изготовлении стеновых керамических материалов способом пластического формования
Основные процессы Основные операции Применяемое оборудование и установки
1 2 3
Разработка карьера Вскрышные работы Бульдозер Скрепер
Многоковшовые экскаваторы Гидромониторы
Добыча глины Многоковшовые экскаваторы Одноковшовые экскаваторы Канатные скреперы
Транспорт глины Автосамосвалы Узкоколейные вагонетки
Складирование глины Открытые штабеля Штабеля с подвижным или инвентарным покрытием Капитальные глннохранилнща
Обработка глины Выделение каменистых включений Дезинтеграторные вальцы Винтовые вальцы
Грубое дробление Дезинтеграторные вальцы Гладкие вальцы грубого помола
Предварительное увлажнение Одновальные глиномялки Двухвальные глиномялки
Тонкое измельчение Бегуны мокрого помола Дырчатые вальцы Гладкие вальцы тонкого помола
Окончательное увлажнение Одновальные глиномялки Двухвальные глиномялки
Формование изделий Ленточные шнековые вакуумные прессы Ленточные шнековые безвакуумные прессы
Сушка изделий — Сушильные сараи Камерные сушилки Туннельные сушилки
Обжиг изделий — Кольцевые печи Туннельные печи
Рис.
100. Башенный силос с механической выгрузкой глины
логическую эффективность глиноперерабатывающих машин. Бегуны, которые за рубежом считаются обязательным элементом в схеме глинопереработки, на большинстве отечественных заво-
Рис. 99. Схема изготовления кирпича-сырца пластическим
способом
/ — автосамосвал; 2 — ящичный подаватель СМ-664; 3 — ленточный транспортер; 4 — дезинтеграторные вальцы CM-I50A; 5 — бегуны мокрого помола СМ-268 ; 6 — вальцы тонкого помола СМ-24; 7 — вакуумный ленточный пресс с глиномешалкой; 8 — речателыю-укладочный автомат
дов отсутствуют. Вместо них устанавливали гладкие вальцы грубого помола, а в последние годы устанавливают дырчатые вальцы. Обе эти машины в технологическом отношении (в осо-бенности гладкие вальцы) менее эффективны. Гладкие вальцы тонкого помола применяют самошлифующиеся и с осевым смещением валков, что обеспечивает более равномерный их износ и дает возможность стабильно выдерживать зазор величиной 2—3 мм. На зарубежных заводах, по литературным данным [84], вальцы работают с зазором 0,8 мм. Кроме того, там вылеживают глину, подвергнутую механической обработке. Для этого применяют зумпфы, оборудованные многоковшовыми экскаваторами, смонтированными на мостовых фермах, либо башенные силосы с механическими разгрузчиками глины (рис. 100) емкостью от 25 до 200 м3. Устанавливают второй ящичный подаватель между гладкими вальцами тонкого помола и прессовой глиномялкой. Про-межуточный запас глины в нем обеспечивает более ритмичную работу пресса.
На старых заводах встречаются схемы, в которых гладкие вальцы тонкого помола установлены между глиномялкой и прессом. Такое расположение машин обусловливает повышенную свилеватость сформованного сырца.
На некоторых зарубежных заводах устанавливают последовательно три пары вальцов с каскадным уменьшением зазора между валками: 8, 2 и 0,7 мм.
Рис. 101. Самосбраеы- вающая полочная вагонетка емкостью 480 HIT. кирпича
Рис. 102. Укладочный автомат системы
«Бессон» для сформованного сырца 1 — комплектовочный стол: 2 — пневмосъемннк; 3 — уложенный штабель сырца; 4 — поддон (вагонетка)
Прессы применяют безвакуумные и вакуумные. При глинах •с высокой карьерной влажностью ее предварительно несколько подсушивают (и тем самым подогревают) в сушильных барабанах. За рубежом для этой же цели применяют установки «Беде- калор» (см. рис. 28).
Орошение мундштуков в последние годы передовые заводы производят не водой, а отработанным машинным маслом. Это повышает трещиностойкость сырца в сушке и уменьшает про-явление в нем свили.
Формование на вакуумных прессах дает возможность получить плотный сырец, не дающий вмятин при установке его в штабель и не подверженный рамочным (замковым) трещинам в сушке.
Отбирают сырец от резательных автоматов и грузят его на вагонетки сушилок на многих отечественных заводах еще вручную. Однако передовые заводы механизировали эти операции применением укладочных автоматов различных систем. Типы укладочных автоматов неразрывно связаны с типом искусственной сушилки, в которой сушится сырец. При камерных сушилках применяют автоматы келлеровского принципа: сырец поступает на сушильную полку от однострунного резательного автомата, которая затем передается шагающим транспортером на накопитель подъемник, с которого 10 полок с сырцом одновременно сни-маются самосбрасывающей консольной вагонеткой, транспортируются к сушилке и ею же загружаются в сушильную камеру. Конструктивно это оформлено различно в автоматах отдельных фирм и заводов. В последние годы при использовании автоматов этого типа применяют самосбрасывающие вагонетки, принимаю-щие одновременно четыре вертикальных ряда кирпича (рис. 101). Емкость такой вагонетки составляет 480 шт. кирпича. Ее подвиж-ная рама снабжена электроприводом. Применение таких вагонеток облегчает труд и повышает производительность сушилок, уменьшая простой камер под загрузкой и разгрузкой.
При туннельных сушилках с полочной сушкой сырца применяют укладочные автоматы системы Арутинова — Антольского с укладкой полок на вагонетки консольного типа.
При штабельной сушке в туннельных сушилках плотного ва- куумированного сырца за рубежом применяют укладочные ав-томаты системы «Бессон» (рис. 102), производительностью до 8000 шт. кирпича в 1 ч, которые пневмосъемником устанавливают ряды сырца на сушильную вагонетку платформенного типа.
Для сушки сырца отечественные заводы до войны оборудова-лись преимущественно камерными сушилками Росстромпроекта (ныне Гипростром). В послевоенный период стали строить почти исключительно туннельные сушилки, как более экономичные в тепловом отношении, обладающие большим уровнем механизации, возможностью создать поточное производство и стабилизировать режим сушки. Сроки сушки кирпича в камерных сушилках составляют 48—96, а в туннельных 16—24 ч. Температура поступающих газов 90—120° С.
Туннельные сушилки наилучшим образом работают при круг-лосуточном формовании сырца и непрерывной рабочей неделе. Их эксплуатация при работе формовочного отделения в две и тем более в одну смену, а также с общим выходным днем вызывает определенные неудобства. В связи с этим за рубежом в последние годы вновь начали строить камерные сушилки. Для циркуляции воздуха как в камерных, так и в туннельных сушилках применяют специальные аппараты — ротамиксы. Ротамикс представляет собой щелевой цилиндрический или конический, а иногда и телескопический кожух, внутри которого помещен вентилятор. Горячий воздух через отверстия в перекрытиях камер или туннелей попадает в приемное отверстие ротамикса и выбрасывается в сушильное пространство через щели вращающегося кожуха. Благодаря этому в сушильном пространстве создается интенсивная циркуляция воздуха, выравнивающая сушку, Ротамиксы могут перемещаться по полу сушилки (рис. 103, а)
13*
195
Отопление большинства кольцевых печей производится еще углем и фрезерным торфом с ручной загрузкой топлива. Приме-нение механических загрузчиков (шураппаратов) при больших скоростях огня себя не оправдало вследствие большой трудоем-кости частого их перемещения. Значительно облегчает труд обжи-гальщиков и улучшает санитарные условия в печи запрессовка твердого топлива в сырец, снижающая до минимума количество золы в печи. Золу и щебень из печи выгружают также электро-погрузчиком, ковшом которого золу насыпают в бункер, а из него отвозят автосамосвалом в отвал или в дробильно-помольное от-деление для повторного использования в шихте. Многие кольцевые печи за последние 10 лет переведены на отопление природным газом, что улучшило качество кирпича, облегчило труд обслуживающего персонала и повысило производительность печей. Первоначально при переводе кольцевых печей на газовое отопление применялась комбинированная подача газа через по-довые горелки и топливные трубки в своде печи. В связи с частым
Рис. 106. Установка боковой горелки в кольцевой печи
а —поперечный разрез; б — горелка; / — газопровод под подом печи; 2 — горелка боковая; 3 — футеровка горелки фасонным кирпичом; 4 — ложковый ряд футеровки; 5 — тычковый ряд футеровки; 6 — иасадок горелки
засорением нижних горелок, а также многими неудобствами эксплуатации верхних переносных горелок в последнее время начали применять боковые горелки (рис- 106). Температура обжига кирпича пластического формования составляет 900—950° С. Плотность садки кирпича в кольцевых печах составляет 180— 250 шт/м3. Нормативная удельная производительность (съем) составляет 2000 шт. кирпича на 1 м3 обжигательного канала в месяц. Передовые заводы освоили съемы около 3000 шт/м3. Расход условного топлива составляет 120—150 кг на 1000 шт.
Рис. 107. Автоматическая линия Ленгипрострома для укладки высушенного сырца на печные вагонетки / — сушильная вагонетка; 2 — закатчик; 3 — разгрузчик; 4 — подаватель; 5—магазин сырца; 6 — деревянные бруски; 7—«склиз»; 8—конвейер возврата бруса; 9 — группирователь; 10 — механизм сдвига; 11— комплектовочный транспортер; 12 — групповой захват; 13 — пневматический захват; 14 — печная вагонетка; 15 — контур вагонетки; 16 — откатчик вагонетки
На реконструируемых и расширяемых кирпичных заводах в на-' стоящее время строятся только туннельные печи.
Туннельные печи в прошлом строились в основном трех типоразмеров: Росстромпроекта (ныне Гипростром) длиной 105 м и рабочим сечением 1,74X1,75 м, Укрпромпроекта (ныне Гипро-стром, г. Киев) длиной 102 м, и рабочим сечением 3,1x1,7 м (с этим же сечением строились печи длиной 72 и 90 ж) и Гипро- строма длиной 48 ж и рабочим сечением 2x1,7 м. Печи Росстромпроекта и Укрпромпроекта работают на газовом и мазутном отоплении, а значительное количество печей Гипрострома длиной 48 м работает при сжигании твердого топлива на насадке кирпича, аналогично кольцевым печам.
Туннельные печи с выносными боковыми или верхними топ-ками не обеспечивали равномерный обжиг изделий, и поэтому их больше не строят.
Туннельные печи для обжига строительного кирпича пока загружают вручную. На некоторых зарубежных заводах этот процесс механизирован при помощи укладочных автоматов. Для одного из отечественных заводов по проекту Ленгипрострома со-оружена автоматическая укладочная линия (рис. 107)- Особен-ностью этой линии является садка кирпича плашмя, что важно для обжига лицевого кирпича.
Съемы с 1 лг3 рабочего объема туннельной печи составляют 3500—9000 шт. кирпича в месяц.
Все действующие в нашей стране туннельные печи выстроены для штабельного (многорядного) обжига кирпича. При этом зна-чительная высота печи приводит к неравномерности температур по высоте обжигательного канала. Перепады температур в зоне подогрева составляют обычно 250—400°, а в отдельных случаях достигают 700°. Для уменьшения их необходимо применять раз-
а — план; б — продольный разрез; / — ящичный подаватель для огшлок; 2 —ящичный подаватель для угля; 3, 4 — ленточные конвейеры; 5 — вертикальные дробилки (см. рис. 47); 6 — скребковый транспортер; 7 — ковшовый элеватор; 8 — сито эксцентриковое; 9 — бункер для просеянной топливной смеси; 10— ленточный конвейер для подачи топливной смеси в ящичный подаватель для глины; // —ящичный подаватель шихты; 12 — ленточный конвейер для отсева; 13 — бункер для отсева; 14 — скребковый транспортер для равномерного распределения топливной смеси в бункере
нородную сложную садку, для выполнения которой отсутствуют механизмы- Все садочные автоматы, как зарубежные, так и оте-чественные, могут выполнять только однородную садку, т. е. сад-ку, состоящую из повторяющихся элементов. Создание автоматов для выполнения таких садок связано с большими техническими трудностями. В связи с этим наиболее перспективным следует считать создание туннельных печей для однорядного обжига кир-пича. Такие печи принято называть печами щелевого типа- В СССР они впервые были предложены М. И. Роговым, Д. О. Коноваловым и Н. А. Шумиловской [85]- В этих печах вследствие малой высоты канала неравномерность обжига исключена, садка может быть однородной и выполняется она уже существующими
надежно работающими автоматами. Щелевые печи для обжига изделий стеновой керамики появились за рубежом и несколькими организациями конструируются в нашей стране.
Подготовка топливных добавок сосредоточивается в настоящее время в обособленных отделениях. Пример удачной компоновки такого отделения на одном из подмосковных заводов приведен на рис. 108.
Для обжига дегидратированной глины помимо применяемых в СССР вращающихся печей и агломерационных ленточных машин за рубежом используют печи кипящего слоя. Типовые проекты таких установок разработаны и у нас.
4. Технико-экономические показатели
Себестоимость 1000 шт. кирпича составляет в среднем 22,5 руб., снижаясь на лучших заводах до 13 руб. Выработка кирпича на одного работающего на большинстве заводов равна 70—100 тыс. шт., а на заводах мощностью более 40 млн. шт. кирпича в год— 140 тыс. шт. в год. Для современных высо-комеханизированных заводов этот показатель должен находиться на уровне 300—400 тыс. шт. кирпича в год на одного работа-ющего. Энерговооруженность составляет 10—12 кет на 1 че-ловека.
5. Техника безопасности
В кирпичной промышленности должны соблюдаться общие правила по охране труда. Для производства характерны определенные источники травматизма и профессиональных заболеваний, главнейшие из которых перечислены ниже.
Опасной является чистка на ходу вальцов и глиномялок — нередко это заканчивается тяжелыми травмами рук, а иногда и более серьезными несчастными случаями.
В помольных отделениях цехов сухого прессования должна обеспечиваться надежная аспирация пылящих источников. Общая вентиляция в этих отделениях должна быть приточно-вы- тяжной (а не только вытяжной) с подогревом приточного воздуха.
К тяжелым, иногда смертельным, несчастным случаям при- водят работы по обрушению зависаний порошка в бункерах без предохранительных приспособлений.
При использовании в сушилках в качестве теплоносителя ды-мовых газов необходимо в камерах и туннелях поддерживать разряжение во избежание прорыва газов в коридоры сушилок. Несоблюдение этого правила приводит в отдельных случаях к тяжелым отравлениям. Во избежание запыленности сырца уносами необходимо подтопки искусственных сушилок переводить на отопление природным газом или мазутом, а при их отсутствии сжигать максимальное количество топлива в печи, в первую очередь путем его запрессовки в сырец, и, используя отходящие газы печи в качестве теплоносителя, осуществлять сопряженную тепловую работу печей и сушилок [86].
В кольцевых печах нужно непрерывно и тщательно следить за состоянием свода во избежание травм от возможного выпадения из него отдельных кирпичей. Температура в обжигательном канале печи у фронта выгрузки кирпича не должна превышать 50° С. Для этого нужно использовать комплекс мероприятий эксплуатационного и конструктивного характера, обеспечивающих понижение температуры на рабочих местах выгрузчиков [87]. К числу их относится водяное охлаждение сво-дов, футеровка свода легковесными материалами и др.
При отоплении сушилок и печей природным газом газоподводящие сети должны быть оборудованы противовзрывными клапанами. Во избежание возможных взрывов розжиг печей и подтопков не должен производиться при отключенных вытяжных вентиляторах.
Горячие газоводы и воздуховоды печей и сушилок во избежание ожогов должны иметь тепловую изоляцию, обеспечивающую температуру поверхности не выше 50° С.
Многоэтажные отделения корпусов («высотки») должны быть оборудованы грузо-пассажирскими лифтами для подъема и спуска тяжелых частей оборудования, моторов, элеваторных ремней и т. п.
Способы производства кирпича
Производство кирпича пластическим формованием
