Строительные материалы и изделия

Экономика производства и применения керамических материалов

Большие запасы повсеместно распространенного сырья, срав­нительная простота технологии и высокая долговечность кера­мических материалов выдвинули их на одно из первых мест среди других строительных материалов. Так, выпуск керамиче­ского кирпича составляет около половины объема производства всех стеновых материалов, керамические облицовочные плитки все еще остаются основными материалами для отделки санитар­ных узлов и многих других помещений, не потеряли своего зна­чения и керамические материалы для наружной облицовки зда­ния (табл. 3.3).

Основным стеновым материалом до сих пор остается штучный кирпич, составляющий в общем балансе стеновых материалов до 50%. .

В средней полосе СССР кирпичные стены зданий возводятся толщиной 64 см (в 2,5 кирпича). Их массивность вызывает не-

производительные затраты материальных и трудовых ресурсов, увеличивает сроки строительства, а следовательно, ведет к удо­рожанию последнего по сравнению с индустриальным строитель­ством. Однако для увеличения производства новых индустриаль­ных материалов (на основе бетона и железобетона) требуются большие капиталовложения и длительные сроки для строительст­ва и освоения новых предприятий, тогда как при незначительных капитальных вложениях на многих действующих кирпичных заводах можно организовать производство прогрессивных эф­фективных керамических стеновых материалов.

За последние годы в СССР производство пустотелой керамики составляет около 10% от общего объема выпуска кирпича. Одна­ко за рубежом пустотелая керамика по сравнению с производст­вом обычного кирпича давно заняла доминирующее положение. При этом толщина кирпичных стен за счет хороших тепло - и звукоизоляционных свойств уменьшена на 30...40%.

Конструктивные свойства пустотелой керамики и высокое термическое сопротивление воздушных прослоек (особенно при отрицательных температурах) при их рациональном распреде­лении позволяют использовать значительные резервы для умень­шения толщины и массы наружных стен. Применение пустотелых керамических камней дает возможность уменьшить толщину наружных стен на 20% (и даже на 30...40%), массу стен — на 35%, расход раствора — на 45% и керамических материалов — на 15% по сравнению со стенами из обыкновенного кирпича. Применение укрупненных камней дает возможность уменьшить толщину наружных стен на 20% (и даже на 30...40%), массу стен — на 60%, расход раствора — на 55% и керамических материалов — в 2 раза. Соответственно уменьшается и трудоем­кость возведения стен из керамических камней по сравнению с обычным кирпичом.

В зарубежных европейских странах (Франция, Финляндия, Италия и др.) удельный вес производства эффективной керамики

составляет 50...90% от общего выпуска кирпича. Эффективные керамические материалы, применяемые за рубежом, имеют плотность лишь 1000... 1200 кг/м3 и характеризуются высокими теплотехническими свойствами. Керамические камни выпускают, как правило укрупненных размеров (до 4...6 стандартных кирпи­чей) ; они имеют высокую прочность (17,5...30 МПа) и разнообраз­ные типоразмеры, что позволяет избежать лишнего расхода материала в конструкции и добиться удешевления наружных стен зданий на 30...40% по сравнению с традиционной кладкой (из обычного полнотелого кирпича).

Во Франции большой спрос имеют керамические камни пустотностью 64%, размером 270X200X400 мм. В Италии наи­большее распространение получил кирпич с пустотностью 40%, размерами 400X300X200 и 500X400X300 мм. В последнее вре­мя изготовляют крупногабаритные ребристые пустотелые камни размером 600X250X1200 мм для укладки и перекрытия и ис­пользования в панельном строительстве. Интересно отметить, что в полносборном строительстве Франции до 1 /з составляют керамико-бетонные конструкции. Керамические камни в конст­рукциях внутренних, наружных стен и перекрытий находят при­менение также в ФРГ, Голландии и Англии.

Производство керамических камней у нас непрерывно увели­чивается; этому способствует их невысокая себестоимость по сравнению с себестоимостью полнотелого кирпича (в пересчете на 1 м2 стены).

При переходе на выпуск пористо-пустотелой керамики повьы шенной пустотности производительность сушил и печей кирпич­ных заводов возрастает на 20...25%, расход сырья уменьшается на 30...40%, топлива — до 15%. На основе роста выпуска про­дукции с действующих агрегатов и сокращения толщины конст­рукций достигается возможность увеличения производства мате­риалов для стен с каждого реконструированного на выпуск пористо-пустотелой керамики кирпичного завода не менее чем в 1,5 раза.

Удельные капитальные вложения на строительство полигонов и цехов виброкерамических панелей меньше, чем на создание цехов крупнопанельных железобетонных конструкций.

В нашей стране предусмотрена широкая программа реконст­рукции кирпичных заводов, в том числе перевод их на выпуск пористо-пустотелой эффективной керамики. Расчеты показывают, что удельный вес эффективной керамики для стен следует увели­чить до 25...30% по отношению к выпуску кирпича, а конструк­тивно-лицевых изделий — до 4...5%.

Структура производственных затрат в промышленности стро­ительной керамики характеризуется большой трудоемкостью вследствие невысокого уровня механизации производства. Удель­ный вес заработной платы в среднем по промышленности строи­тельной керамики составляет 38%, а в целом по промышленно­сти — 18,6% себестоимости продукции. Резервы снижения себе­стоимости продукции являются весьма значительными. Так, за-| водская себестоимость плитки для полов на одних заводах сни-| зилась до 70 коп., а на других достигает 1,5...2 руб. Такое же| положение и с себестоимостью облицовочных плит: на одних! заводах она немногим превышает 1... 1,2 руб., а на других дости-[ гает 2,4...3,8 руб.

Одним из решающих факторов, определяющих себестоимость! продукции, является мощность предприятия. Увеличение ее поз­воляет повысить уровень механизации и соответственно умень­шить трудозатраты, снизить удельный расход энергоресурсов, а также снизить цеховые и общезаводские затраты, приходящи­еся на 1 м2 плитки.

Значительного снижения расхода энергоресурсов — топлива и электроэнергии — достигают применением метода бескапсель - ного обжига и радиационных сушил и при использовании в качестве топлива природного газа.

Снижение себестоимости облицовочных плиток и плиток для полов может быть достигнуто за счет совершенствования техно­логии в производстве. Наиболее фондоемким процессом в произ­водстве керамических облицовочных плиток является сушка изделий. На многих плиточных заводах сушку изделий осущест­вляют в конвективных конвейерных сушилах, недостатком кото­рых является большая продолжительность сушки изделий (10... 12 ч). На Харьковском плиточном заводе применяют более эко­номичные радиационные сушила. Цикл сушки в них составляет около 10 мин. Ускоренная сушка в радиационных сушилах дает возможность повысить производительность прессового цеха, сократить потери от брака, повысить качество выпускаемой продукции. В настоящее время НИИстройкерамики совместно с другими организациями разработал ленточные однорядные суши­ла, на которых цикл сушки сокращен с 8...12 ч до 5 мин при сушке облицовочных плиток и до 17... 18 мин при сушке плиток для полов.

Повышение производительности сушильных переделов требует совершенствования подготовки сырьевой массы. Взамен громозд­ких бегунов применяют более экономичные ротационные мельни­цы, обслуживание которых проще и дешевле, а производитель­ность на 60% выше. В то же время ротационные мельницы в 15 раз легче бегунов (800 кг против 12 т) и занимают меньше места в цехе.

Применение комплексной механизации и автоматизации про­изводства, модернизация оборудования, замена малопроизводи­тельных машин периодического действия машинами непрерывного действия, использование природного газа в качестве топлива позволяют резко снизить себестоимость и трудовые затраты на изготовление керамических облицовочных материалов, повысить их качество.

Улучшение технико-экономических показателей производства керамических труб может быть достигнуто прежде всего за счет

учшего использования производственных мощностей, роста производительности основного оборудования и тепловых агре­гатов, увеличения количества туннельных печей для обжига продукции, использования природного газа в качестве топлива, а также за счет улучшения организации труда.

Анализ работы различных заводов показывает, что в произ­водстве керамических канализационных труб значительная доля от общих трудовых затрат приходится на массозаготовительный и формовочный цехи. Так, по формовочным цехам трудовые затраты составляют почти столько же, сколько по сушильно­печным. Уровень трудовых затрат по сушильно-печным цехам зависит от типа применяемых печей и их производительности.

При конвейеризации производства возрастает производитель­ность трубных прессов, высвобождаются производственные пло­щади, сокращается срок подвялки труб, улучшается качество труб, увеличивается производительность труда и значительно сокращается брак продукции. Наиболее прогрессивной техноло­гической схемой по производству керамических канализационных труб следует считать поточно-механизированную линию, которая сооружена на Кудиновском заводе. Преимущество этой линии состоит в меньшем расходе металла на ее сооружение, сокраще­нии капитальных затрат на перестройку зданий и тепловых агре­гатов. Кроме того, благодаря внедрению поточной линии ликви­дируется тяжелый ручной труд за счет механизации процессов, оправки, подвялки, сушки, глазурования, а также механизации всякого вида операций по передвижению полуфабриката от одного рабочего места к другому. Поточно-механизированная линия дает значительный экономический эффект за счет резкого снижения трудовых затрат на единицу продукции и позволяет полностью механизировать весь процесс производства труб. Большое значение для экономики керамических материалов име­ет снижение затрат на топливо, расход которого весьма значите­лен (табл. 3.4).

Дефекты керамических строительных материалов (трещино­ватость изделий, неоднородность цветовых тонов, розлив глазури и др.) являются прежде всего результатом нарушения режимов теплоскоростной обработки изделий. В кольцевых печах, где топливо непосредственно соприкасается с обжигаемой продукци­ей, последняя загрязняется уносами и условия труда при выгруз­ке изделий из печей тяжелые. Чистка газоходов и каналов в сушильных устройствах и печах при работе на твердом топливе является трудоемким процессом.

Большое народнохозяйственное значение имеет перевод кера­мической промышленности на наиболее эффективные виды топ­лива, в частности на нефтяное топливо и природный газ. Послед­нее позволяет снизить удельные расходы топлива, устранить расход тепла на сушку самого топлива и потери при его транс­портировании и сжигании, улучшить условия труда, создать более благоприятные условия автоматического регулирования тепловых процессов.

Промышленность строительной керамики в последние два де­сятилетия развивалась очень интенсивно. За этот период ассор­тимент продукции отрасли значительно расширился (табл. 3.5).

Однако по качеству продукции и номенклатуре выпускаемых изделий керамическая промышленность далеко не полностью удовлетворяет запросы строительства. Так, основным видом про­дукции в произвостве облицовочных плиток являются плитки белого цвета. Производство цветных плиток в общем выпуске хотя и значительно увеличилось в последние годы, но недоста­точно. Относительно невысокое качество продукции промыш­ленности строительной керамики во многом обусловлено низким качеством и нестабильностью состава сырья, применением кап­селей при обжиге в туннельных печах, использованием на ряде заводов низкокачественного топлива, несоблюдением техноло­гической дисциплины. Улучшение качественных показателей ра­боты промышленности непосредственно зависит также от внедре­ния новых видов оборудования и технологических процессов, в осо­бенности от организации обжига изделий строительной керамики в новых типах печей (роликовых, муфельных, электрических), применения распылительных сушил для обезвоживания керами­ческих масс, внедрения механизированного глазурования спосо­бом пульверизации, шликерного способа изготовления плиток для полов, метода однократной сушки плиток, магнитной очистки массы и пресс-порошка и ряда других.

Для строительства новых предприятий подобного типа по сравнению с проектами заводов 1966... 1970 гг. характерен более высокий уровень удельных капитальных вложений: по облицо­вочным плиткам — на 20...25%, по фасадным изделиям — на

15.. .20%, по санитарно-техническим изделиям — даже на 25... 30%. На изменение уровня удельных капитальных вложений влияют как факторы, обусловливающие их снижение (увеличение средней мощности, совмещение однородных операций по приго­товлению массы и глазурей, более рациональное использование в проектах складов сырья, массозаготовительного отделения и всего комплекса подсобно-вспомогательных цехов), так и факто­ры, обусловливающие рост уровня удельных капитальных вло­жений (улучшение качества продукции, повышение уровня механизации и автоматизации производства, улучшение условий труда, удорожание нестандартного оборудования). Перспектив­ные показатели себестоимости и трудоемкости производства керамических изделий, соответствующие намечаемому проектно­му уровню, даны в табл. 3.6.

Наряду с преимущественной ориентацией на строительство заводов-комбинатов в 1986...1990 гг. важными путями повыше­ния экономической эффективности капитальных вложений явятся дальнейшая концентрация производства (особенно по облицо­вочным и метлахским плиткам и кислотоупорным), наращивание производственных мощностей за счет расширения и реконструк­ции действующих предприятий, внедрение новых технологиче­ских процессов и высокопроизводительного оборудования (пере­вод облицовочных плиток на однократный обжиг, внедрение башенных распылительных сушил взамен сушильных барабанов, литейно-подвялочных конвейеров).

Достижение уровня мировых стандартов по качеству требует значительной перестройки керамической промышленности, рез-

кого повышения ее технического уровня — применения новыхи видов сырья, технически совершенных сушил и печей, прогрес- і I сивных технологических схем производства. [-1

Наблюдается дальнейшее техническое перевооружение пред­приятий керамической промышленности на основе более массового внедрения автоматизированных конвейерных технологических линий с применением щелевых роликовых печей в производстве облицовочных плиток, плиток для полов и фасадной керамики.

В производстве санитарно-строительных керамических изде­лий совершенствуется отливка изделий, создается поточно-авто­матизированная линия для сушки, глазуровки и обжига в одно­ярусных, муфельных или электрических печах, а также осваива­ется производство умывальных столов и смывных бачков методом гидростатического прессования.

В производстве керамических канализационных труб внедря­ются конвейерно-поточные линии с высокопроизводительными прессами, конвейерами, сушилами, со скоростными режимами сушки и обжига для выпуска труб больших диаметров и длиной до 2 м, создание и освоение конвейерной линии производства кана­лизационных труб методом гидростатического прессования.

С целью ликвидации дефицита в изделиях строительной керамики значительно увеличивается выпуск плиток керамиче­ских облицовочных, плиток керамических для полов, фасадно­облицовочной керамики, в том числе литой коврово-мозаичной.

Производство керамзитового гравия осуществляется более чем на 125 предприятиях. Из общего количества выпускаемого ке­рамзита около 2/з использовано для изготовления легкобетонных конструкций и 1 /з на теплоизоляционные засыпки и пр. Эконо­мическая эффективность развития производства керамзита для бетонов зависит от двух условий: уровня технико-экономических показателей продукции на керамзитовых предприятиях и каче­ственных показателей продукции (плотности, прочности, формы зерен, характера поверхности зерен). В общем выпуске керам­зита изделия прочности 50 МПа и выше занимают большой удельный вес (около 2/з), а наиболее эффективного в строитель­стве керамзита плотностью до 400 кг/м лишь 20%.

Средняя прочность керамзита в последние годы незначитель­но повысилась. ГОСТ на керамзитовый гравий предъявляет повышенные требования к его механической прочности. Хотя выпуск керамзита класса А возрос, однако доля керамзита класса Б является по-прежнему существенной. Увеличение прочности керамзита с 2,5 до 7,5 МПа для выпуска конструк­тивных легких бетонов высокой прочности является важным источником экономии затрат в строительстве, однако требует внедрения новых технических решений, обеспечивающих сохра­нение производительности обжигательных агрегатов при росте плотности гравия.

Себестоимость и удельные капитальные вложения в производ­стве керамзита в наибольшей степени зависят от среднегодовой

МОЩНОСТИ предприятия и плотности продукции. Если при ПЛОТ­НОСТИ керамзита 300...400 кг/м3 фактическая себестоимость составляет 5,0...6,9 руб/м3, то при М600 она равна 10,3 руб/м3, при М700 — 12,2, а при М800 — более 14 руб/м3.

Повышение качества и улучшение ассортимента производства керамзита связаны с совершенствованием методов подготовки сырья, вводом в шихту органических и минеральных добавок, установкой новых машин и механизмов, объемно-массовых мерителей для непрерывного определения плотности гравия, внедрением двухбарабанных печей, внутрипечных теплообмен­ников и автоматизацией процессов обжига, а также установок для фракционирования заполнителей.

В 1985 г. объем выпуска керамзита составил 31,0 млн. м3 против 11,5 млн. м3 в 1970 г. (т. е. увеличился более чем в 2,6 ра­за) при снижении насыпной плотности, повышении стабильной прочности заполнителей и улучшении гранулометрического со­става керамзитобетонных смесей.

Что касается эффективности производства керамзита, то она в большей мере проявляется в сфере строительства, нежели в сфере изготовления наполнителя. Технико-экономическими расчетами установлено, что дополнительные капитальные вложе­ния на развитие производства керамзита лучшего качества быстро (за 3...4 года) окупаются за счет достигаемой в строи­тельстве экономии при применении легких бетонов.