Литература / Комар_строймат

быстром нагревании теряют прочность, растрескиваются и разрушаются. Применяют динас для кладки сводов в металлургических и стекловаренных печах. Алюмосиликатные огнеупорные материалы делят на три вида: полукислые с содержанием SiO2 более 65% и А12О3 не менее 35%; шамотные с содержанием AI2О3 30...45% и высокоглиноземистые с содержанием АIО3 более 45%. Полукислые изделия изготовляют из кварцевых пород на глиняной или каолиновой связке. Изделия на каолиновой связке имеют огнеупорность не ниже 1710°С, а на глиняной — не ниже 1580°С. Указанные изделия применяют для футеровки вагранок, коксовых печей и т. д.

Шамотные огнеупорные изделия получают обжигом смеси шамота и огнеупорной глины; они термически стойки, шлакоустойчивы, обладают прочностью и т. д. Применяют их для кладки и футеровки печей и сводов, стен и пода керамических печей, обмуровки топок паровых котлов и т. д.

Высокоглиноземистые изделия изготовляют из боксита, диаспора, корунда и др. Они имеют огнеупорность 1820...1860°С, низкую термическую стойкость, но обладают высокой шлако- и стеклоустойчивостью. Применяют высокоглиноземистые материалы в стекольной промышленности для кладки печей.

Магнезиальные изделия состоят в основном из периклаза MgO — 80...85%; огнеупорность их достигает 2000°С. Хромистые изделия получают из хромистого железняка с добавкой магнезита или глинозема; они имеют высокую огнеупорность — 1800...2000°С, устойчивы против шлаков железной руды. Применяют хромистые изделия в сталелитейных печах. Углеродистые изделия изготовляют из графита или кокса, они обладают высокой огнеупорностью — выше 1700°С, термостойки против действия жидких шлаков.

§ 3.14. 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-

- 9 1 -

Таблица 3.3. Динамика производства керамических строительных материалов

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

— 92 —

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 270×200×400 мм. В Италии наибольшее распространение получил кирпич с пустотностью 40%, размерами 400×300×200 и 500×400×300 мм. В последнее время изготовляют крупногабаритные ребристые пустотелые камни размером 600×250×1200 мм для укладки и перекрытия и использования в панельном строительстве. Интересно отметить, что в полносборном строительстве Франции до 1/3 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 повышенной 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 конструк- тивно-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 себе-

— 9 3 —

стоимости продукции являются весьма значительными. Так, заводская себестоимость плитки для полов на одних заводах снизилась 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 бескапсельного 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

— 94 —

лучшего 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).

Таблица 3.4. Расход условного топлива на производство керамических строительных материалов и изделий

— 95 —

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).

Таблица 3.5. Выпуск эффективных видов продукции промышленности строительной керамики

Однако по качеству продукции и номенклатуре выпускаемых изделий керамическая промышленность далеко не полностью удовлетворяет запросы строительства. Так, основным видом продукции в производстве 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),

— 96 —

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.

Таблица 3.6. Технико-экономические показатели по проекту Целиноградского керамического комбината

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-

4—707

— 97 —

кого повышения ее технического уровня — применения новых видов сырья, технически совершенных сушил и печей, прогрессивных технологических схем производства.

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.

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

Впроизводстве 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 ковровомозаичной.

Производство керамзитового гравия осуществляется более чем на 125 предприятиях. Из общего количества выпускаемого керамзита около 2/з использовано для изготовления легкобетонных конструкций и 1/3 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/м3 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

— 98 —

мощности предприятия и плотности продукции. Если при плотности керамзита З00...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

вбольшей мере проявляется в сфере строительства, нежели

всфере 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.

ГЛАВА 4

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ

Изыскание новых материалов, более эффективных в техническом и экономическом отношениях, обладающих высокими физико-механическими свойствами (кислотостойкостью, водонепроницаемостью, сопротивляемостью истиранию и декоративными качествами), является важнейшей задачей промышленности строительных материалов. Одним из таких видов являются материалы, получаемые из минеральных расплавов. Для

минеральных расплавов общим признаком является их силикатная природа, т. е. преобладание в их составе силикатов. Именно силикатным расплавам присуща способность переходить при быстром охлаждении в стеклообразное состояние. Для стекла характерный признак — наличие ближнего порядка, т. е. существование упорядоченных групп, размер которых лишь немного превышает размер элементарной ячейки. Поэтому свойства стекла изотропны, т. е. одинаковы во всех направлениях. Вещество в стеклообразном состоянии гомогенно и не имеет определенной температуры плавления; постепенно размягчаясь при нагревании, стеклообразные вещества переходят в жидкое состояние. Характерным признаком стеклообразного состояния является также его неравномерность (метастабильность).

Получение изделий из минеральных расплавов также базируется на едином комплексе технологических операций — плавлении исходного сырья, формовании и термической обработки изделий с целью получения требуемой микроструктуры и физикохимических свойств.

Минеральные расплавы в зависимости от вида исходного сырья можно разделить на следующие группы: стеклянные, каменные и шлаковые.

§ 4.1. Физико-химические основы получения изделий из стекольных расплавов

Для удовлетворения потребностей отраслей народного хозяйства разработаны сотни видов стекол различных составов. Как правило, современные промышленные стекла содержат не менее пяти компонентов, а специальные технические — более десяти.

Изменение химического состава стекольного расплава позволяет эффективно регулировать прочностные, теплофизические, диэлектрические, химические и другие свойства стекла. Так, повышение химической устойчивости и механической прочности достигается за счет увеличения в составе стекла SiO2, А12О2 и СаО; замена части SiO2 на РbО придает стеклу повышен-

— 100 —