8. Оборудование для производства изделий строительной керамики

8.1. Схемы производства кирпича и керамических камней

Основным сырьем для изготовления керамических строительных изделий — камней, блоков, кирпича, черепицы, дренажных труб пластическим способом — служат легкоплавкие и тугоплавкие глины, а также различные технологические добавки (песок, шамот, дегидратированная глина, гранулированный шлак и др.), выгорающие добавки (древесные опилки, угли, отходы углеобогатительных фабрик, золы ТЭС и др.), пластифицирующие добавки (высокопластичные глины, бетониты, отходы целлюлоз­ного производства и др.).

Добывают глину в карьерах обычно одноковшовыми экскава­торами или в зависимости от условий работы, скрепером, бульдо­зером, скребком. В последние годы большое распространение получил специальный экскаватор непрерывного действия, который срезает тонкий слой глиняной массы по всей глубине карьера, обеспечивая тем самым первичное усреднение по свойствам основ­ного исходного сырья. Добытая глина складируется в открытом хранилище — в штабелях или котлованах, в которых происходит естественная ее обработка (вылеживание, вымораживание, зумп-фирование).

Через промежуточный склад сырья глиняная масса поступает в массоподготовительное отделение, задачей которого является создание исходного сырья — однородной по физико-механиче­ским и реологическим свойствам керамической массы, без посто­ронних твердых включений, пригодной для формования.

В формовочном отделении на шнековых и бесшнековых прес­сах формуют керамические изделия заданной формы и размеров. Отформованные изделия подвергают сушке в камерных или тун­нельных сушилах, где влажность изделий с 18—22 % снижается до 5—10 %. Снижение влажности придает изделиям достаточную прочность и позволяет укладывать их на обжиговые вагонетки в несколько рядов.

В процессе обжига при высокой температуре образуется жидкая фаза, которая склеивает в единый монолит отдельные зерна кера­мической массы, придавая изделию после остывания «камнеподобные» свойства.

На рис.. 8.1 представлена схема завода производительностью 30 млн. шт. кирпича в год.

Рис. 8.1. Технологическая схема производства кирпича

Добытая экскаватором 1 в карьере глина перевозится само­свалом 2, складируется в открытом хранилище 3 и с помощью погрузчика 4 транспортируется в глинорыхлитель 5, где подвер­гаются измельчению крупные куски и комья глины. Под глинорыхлителем установлен ящичный питатель 6, обеспечивающий равномерность подачи глины в технологическую линию. Далее могут быть установлены смеситель 7, камневыделительные вальцы 8, бегуны или глинорастиратель 9. После предварительной обработки керамическая масса поступает в глинозапасник 10, который в случае непредвиденных остановок машин массоподготовительного отделения обеспечивает бесперебойную работу шнекового пресса 13.

Для более тщательной подготовки керамической массы часто используют вальцы 11 тонкого помола и глиносмеситель 12 с филь­трующей головкой. Тонкое измельчение глиняной массы является важной технологической операцией. В процессе тонкого измель­чения разрушаются водопрочные оболочки, соединяющие от­дельные зерна минералов, составляющих глину, в результате чего освобождаются молекулярные связи и образуется вокруг каждой частицы гидратная пленка, обеспечивающая как сцепление, так и подвижность керамической массы. Подготовленная керамиче­ская масса поступает на формование в шнековый пресс 13.

Отформованный глиняный брус разрезается автоматом 14 резки и изделия укладываются на сушильную вагонетку 15. Сушка производится в камерных сушилах 16. После сушки изде­лия перегружаются на обжиговые вагонетки 17 и в печи 18 про­ходят обжиг. Затем укладываются на поддон 19 и транспорти­руются на площадку 20 отгрузки.

Эффективность обработки керамической массы на различных глиноперерабатывающих машинах различна. Согласно данным М. И. Рогового по интенсивности обработки керамической массы в условных единицах глиноперерабатывающие машины можно расположить в такой последовательности: гладкие вальцы 1, глиносмеситель 1, 5, глинорастиратель 2, 5, бегуны 3. Это учиты­вается при комплектовании технологических линий для перера­ботки различных керамических масс.

Для заводов производительностью 30 млн. ед. условного кир­пича в год используют также комплекс оборудования СМК-172А, разработанный ВНИИстроммашем (рис. 8.2). Этот комплекс может быть применен для оснащения участков формования, сушки и обжига вновь строящихся автоматизированных заводов с туннель­ными сушилами и печами шириной 3 м по производству глиня­ного кирпича и керамических камней.

Комплекс предназначен для автоматизации основных техноло­гических процессов резки изделий, укладки сырых кирпичей или камней на сушильные вагонетки, разгрузки сушильных ваго­неток, группирования высушенных изделий и садки их на печ­ную вагонетку.

Рис. 8.2. Комплекс оборудования СМК-172А

Рис. 8.3. Ящичный питатель:

а) — общий вид; 7 — корпус-бункер; 2 — транспортер; 3 — приводной вал; 4 — бильный вал; 5 — привод; 6 — натяжной вал; б) — кинематическая схема; 1 — бильный вал; 2 — приводной вал; 3 — промежуточный вал; 4 — лента транспортера; 5 — шиберный вал; 6 — натяжное устройство; 7 – натяжной вал; 8 — редуктор; 9 — муфта

Комплекс оборудования СМК-172А производительностью 14 000 шт. усл. кирпича в 1 ч состоит из двух параллельных линий. В каждой линии комплекса предусмотрена последова­тельная установка шнекового пресса 1, автомата 2 марки СМ-1242А резки и укладки изделий с использованием консольной сушильной вагонетки 3 и толкателя 7 для ее транспортирования, автомата 4 марки СМК-284 разгрузки кирпича и камней с сушиль­ных вагонеток и садки их на печные вагонетки 5, толкателей 6 для транспортирования печных вагонеток. В комплексе преду­смотрена линия возврата порожних реек к автомату СМ-1242А. Все оборудование комплекса СМК-172А увязано общей системой автоматического управления.

В последние годы наиболее перспективным направлением в развитии производства керамических строительных изделий является использование топливосодержащих отходов промышлен­ности, в том числе отходов углеобогащения.

Отличительной особенностью комплекса, использующего в ка­честве основного сырья отходы углеобогащения с содержанием угля до 10 %, является наличие в технологической схеме дробильно-размольного отделения и туннельных печей для сушки и обжига отформованных изделий. Ящичный питатель (рис. 8.3) предназначен для дозирования, частичного перемешивания, непрерывной и равномерной подачи глиняной массы в технологическую линию. Он состоит из кор­пуса-бункера, транспортера, привода и натяжного и приводного валов, валов с билами для дробления комьев глины и частичного перемешивания керамической массы. Привод смонтирован на отдельной раме и соединен с ведущим валом через редуктор. В последних зарубежных и отечественных моделях ящичного питателя точное дозирование достигается рациональным управле­нием скоростью транспортера, затворами, разделяющими на секции корпус, частотой вращения разгрузочного (бильного) лопастного вала и рыхлительных валов. Новый ящичный питатель обеспечивает автоматическое дозирование материала путем плавно регулируемой скорости транспортера независимо от окружной скорости бильных валов. Корпус ящичного питателя имеет ко­нусообразное поперечное сечение по всей длине для облегчения транспортирования глиняной массы.

Глинорыхлитель предназначен для предварительного рыхления глин с пределом прочности кусков на сжатие не более 1,5 МПа и размером не более 700 мм. Глинорыхлитель (рис. 8.4) состоит из двух валков с билами, установленных в опорах и расположен­ных в корпусе. На корпусе смонтирован бункер. Под бункером находится рыхлительный валок. Корпус и синхронизатор, обес­печивающий синхронное вращение валков, установлены на общей раме. Привод вращения валков размешен на отдельной раме и соединен с валками зубчатыми муфтами. Глинорыхлитель обо­рудован пультом управления и ограждением.

Рис. 8.4. Рабочие органы глинорыхлителя: 1 – валок с билами; 2 – корпус; 3 – бункер; 4 – рыхлительный валок; 5 – била; 6 – ось валка с билами.

Рис. 8.8. Смеситель CM-1238A:

a — конструктивная схе­ма; 1 — корпус; 2 — сме­сительные валы; 3 — шнековые валы; 4 —

фильтрующая головка; б—кинематическая прин­ципиальная схема; 1, 3 — валы; 2 — фильтру­ющая головка; 4 — раздаточная коробка; б — клиноременная передача; 6 — редуктор; 7 — муф­та; 8 — лопастной вал; 9 — сменная решетка; 10 — гндроцилиндр.

Глинорастиратель СМ-1241Б предназначен для окончательной переработки керамической массы и достижения ее высокой одно­родности (рис. 8.9, а). Керамическая масса, поступающая в гли-норастиратель, должна быть предварительно очищена от недро­бимых включений и иметь влажность 18—20 %.

Глинорастиратель состоит из корпуса в виде чаши, десяти решеток, крыльчатки с лопастями, привода крыльчатки и тарели с приводом (рис. 8.9 б,в).

Подлежащая переработке керамическая масса подается сверху в чашу диаметром 2 м. В чаше она захватывается лопастями вращающейся крыльчатки, перемешивается и смещается по днищу с конусной поверхностью к решеткам корпуса, где концевой частью лопасти продавливается через решетки на тарель. Тарель вращается в сторону, противоположную вращению крыльчатки. В результате этого создается относительно ровный слой массы, который ножом сбрасывается с тарели на ленту отводящего транспортера.

Отличительной особенностью глинорастирателя СМ-1241Б яв­ляется новая конструктивная схема привода и геометрия лопастей крыльчатки, позволяющая в несколько раз увеличить давление продавливания керамической массы через решетку при одинако­вых параметрах с глинорастирателем СМ-1241 значительно по­высить производительность машины.

Шнековый вакуумный пресс СМК-325 предназначен для пла­стического формования строительного кирпича, пустотелых бло­ков и других изделий строительной керамики. В прессе осуще­ствляются процессы перемешивания, доувлажнения, вакуумирования, прессования и формования керамической массы нормаль­ной влажности (около 18—20 %).

Пресс состоит из шнекового нагнетателя, формующего звена, смесителя, вакуумной камеры, приводов нагнетателя и смесителя. Все агрегаты смонтированы на общей раме (рис. 8.10).

Центробежная муфта, установленная на прессе (рис. 8.11), надежна в работе и проста по устройству. Она состоит из ротора 1 и обоймы 2. Продолжением ротора является хвостовик 5, по которому скользит втулка 6, поджатая пружиной 3 к вкладышам и соединенная с подвижными грузами 4. Шкив установлен сво­бодно на подшипниках 9 на роторе, к которому жестко прикреп­лена обойма. При вращении ротора подвижные грузы центробеж­ной силой перемещают втулку. Вкладыши 7 освобождаются и центробежной силой прижимаются к обойме, передавая вращение от ротора к шкиву 8. Пружиной можно регулировать силу прижа­тия втулки к вкладышам, тем самым изменяя время разгона вала двигателя до номинальных оборотов.

Рис. 8.9. Схемы глинорастирателя СМ-1241Б:

а— конструкция; 1 — корпус; 2 — крыльчатка; 3 — редуктор с тарелью; 4 — решетка; б — привод крыльчатки; в — привод тарели; 1 - центробежная муфта; 2 — шкив; 3 — крыльчатка; 4 — редуктор.

Рис. 8.10. Общий вид пресса:

1, 30 – редукторы; 2, 29 – зубчатые муфты; 3 – стойка; 4 – корпус подшипника; 5 – лопатка; 6 – вал смесителя; 7 – смеситель; 8 – конусный шнек; 9 – кожух; 10 – конус; 11 – обойма; 12 – нож; 13 – осветитель; 14 – вакуумная камера; 15 – рубашка; 16 – траверса; 17 – датчик давления; 18 – головка; 19 – плита; 20 – вставка; 21 – цилиндр; 22 – концевик шнека; 23 – шнек; 24, 31 – рамы; 25 – нагнетательный валок; 26 – разъемная шестерня; 27 – шнековый вал; 28 – корпус упорного подшипника.

Рис. 8.11. Центробежная муфта

Впервые в практике отечественного и зарубежного прессо-строения пресс СМК-325 оснащен механизмом регулирования зазора между кромкой лопасти шнека и рубашкой цилиндра, повышающим его производительность (рис. 8.12, а).

Зазор между кромкой лопасти шнека и рубашкой цилиндра 4 (рис. 8.12, б) регулируют путем вращения гайки 2, которая пере­мещает секцию рубашки 3 к шнеку 5. Каждая секция регулируется двумя гайками 2. Общее перемещение секций примерно 30 мм. Степень изнашивания шнеков контролируют по размеру выход­ной части шпильки 1 из гайки 2. Перемещение шпильки заподлицо с гайкой служит сигналом для проведения наплавки шнека.

Привод пресса состоит из двигателя (рис. 8.13) с центробежной муфтой, который посредством клиноременной передачи при­водит во вращение шкив, насаженный на вал редуктора. Через редуктор посредством зубчатой муфты е предохранительным элементом передается вращение на шнековый нагнетатель.

Работает пресс следующим образом. Керамическая масса, прошедшая предварительную обработку, поступает в смеситель, где перемешивается и доувлажняется. Лопатками и конусным шнеком, смонтированным на валу смесителя, керамическая масса продвигается к входному отверстию вакуумной камеры. Поскольку объем кольцевого конического канала, образованного поверх­ностями конуса и обоймы (см. рис. 8.12, а), уменьшается на входе в вакуумную камеру, керамическая масса уплотняется и препят­ствует «утечке» вакуума. После входа в вакуумную камеру кера­мическая масса разрезается на ленты ножами, установленными на валу смесителя. Это облегчает вакуумирование (освобождение от воздуха) и способствует улучшению формовочных свойств керамической массы и качества отформованных изделий.

Нагнетательный валок обеспечивает равномерную подачу ке­рамической массы к транспортирующей и прессующей частям шнека. Выпорная лопасть шнека выжимает керамическую массу в коническую головку пресса, а мундштук придает изделию необходимую форму. Управление прессом полуавтоматическое, осуществляется с пульта управления.

Для технологической линии автоматизированных заводов про­изводительностью 75 млн. шт. кирпича в год могилевским заво­дом «Строммашина» выпускается самый мощный в СССР шнеко­вый пресс СМК-376, производительность 18 400 шт. полнотелого кирпича в 1 ч (80 т/ч).

Для резки глиняного бруса, выходящего из формующего звена шнекового пресса, используют специальные автоматы.

В последние годы все большее применение как в СССР, так и за рубежом находит автомат двухстадийной резки бруса (рис. 8.14). Работает автомат следующим образом. Отформованный глиняный брус поступает на приемный лоток и ролики тележки, доходит до упора и перемещает тележку с режущим лучком по направлению своего движения. Включается электродвигатель привода механизма резки и режущий лучок отрезает брус мерной длины. После отрезки бруса мерной длины откидной упор осво­бождает ему путь и брус ускорительным конвейером транспорти­руется на пост резки кирпича. Здесь с помощью кривошипа приводится в движение толкатель, который упирается в боковую грань мерного бруса и нарезает из него кирпичи. Резка мерного бруса производится путем продавливания его толкателем через неподвижные режущие струны.

Автомат для резки кирпича обычно работает в едином режиме с автоматом укладки кирпича на сушильные вагонетки.

Рис. 8.13. Кинематическая схема:

1,5 — редукторы; 2,6 — шкивы; 3,7 — центробежные муфты; 4, 15 — зубчатые муфты; 8 — смеситель; 9, 12 — шнековые валы; 10 — вакуумная камера; 11 — вакуумный насос; 13, 14 — зубчатые пары; / — шнековый вал; // — нагнетательный вал; /// — вал смесителя

Рис. 8.14. Автомат двухстадийной резки глиняного бруса: 1 — приемный лоток; 2 — ролики; 3 — режущий пучок; 4 — электродвигатель; 5—кривошип; 6 — откидной упор; 7 – ускорительный транспортер; 8 – неподвижные режущие струны; 9 – электродвигатель; 10 – кривошип; 11 – редуктор.