Производство керамического кирпича

 

Кирпич облицовочный

Облицовочный, он же «лицевой»  и «фасадный», используют при облицовке  зданий. Стандартные размеры у  него такие же, как у рядового, - 250x120x65 мм. Некоторые производители  предлагают фасадный кирпич уменьшенной  ширины (85 мм вместо 120).

Как правило, фасадный кирпич - пустотелый, а следовательно, его  теплотехнические характеристики достаточно высоки. По нормативам, облицовка обязана  обладать хорошей морозостойкостью и «презентабельным» внешним  видом. Цвет должен быть ровным, грани - гладкими, формы - точными. Не допускается  наличие трещин и расслоения поверхности.

Подбирая составы глиняных масс и регулируя сроки и температуру  обжига, производители получают самые  разнообразные цвета. Затраты на кирпичную облицовку больше, чем  на оштукатуривание, но при правильном выборе материала «керамический» фасад не потребует обновления гораздо дольше, чем штукатурка.

Интересен облицовочный фактурный (рельефный) кирпич Его ложковая и  тычковая поверхности имеют рисунок. Это может быть просто повторяющийся  вдавленный рельеф, а может быть и обработка под «мрамор», «дерево», «антик» (фактурный с потертыми  или нарочито неровными гранями) - на выбор заказчика.

Фасонный кирпич по-другому  называют фигурным, что говорит само за себя. Отличительные признаки такого кирпича - скругленные углы и ребра, скошенные или криволинейные  грани. Именно из таких элементов  без особых сложностей возводят арки, круглые колонны, выполняют декор  фасадов. Существуют специальные элементы для подоконника и карнизов. Подвид фасонного - лекальный кирпич, форма  которого выполняется на заказ, по предоставленному лекалу.

 

Кирпич облицовочный глазурованный  или ангобированный

 

Для получения кирпича  с блестящей цветной поверхностью на обожженную глину наносят глазурь (специальный легкоплавкий состав, в основе которого - перемолотое  в порошок стекло), а затем проводят вторичный обжиг уже при более  низкой температуре. После этого  образуется стекловидный водонепроницаемый  слой, обладающий хорошим сцеплением с основной массой и, как следствие, повышенной морозостойкостью. Глазурованный  кирпич позволяет выкладывать мозаичные  панно как в помещении, так  и со стороны улицы.

 

Технология получения  ангобированного кирпича (его еще  называют «двухслойным» или «цветным») отличается тем, что цветной состав наносят на высушенный сырец и  обжигают только один раз. Само декоративное покрытие тоже другое. Ангоб состоит  из белой или окрашенной красителями  глины, доведенной до жидкой консистенции. Если температура обжига подобрана  правильно, он дает непрозрачный, ровный слой матового цвета.

Глазурованный и ангобированный кирпич применяют при оригинальной дизайнерской облицовке внешних  и внутренних стен. Широкая цветовая гамма позволяет реализовать  фактически любую идею оформления.

К внешнему виду глазурованного и ангобированного кирпича предъявляют  приблизительно одинаковые требования. На цветной поверхности не должно быть наплывов и трещин, пузырьков  и вздутий. Зазубрины и щербинки допускаются, но в очень малом количестве (не более 4 штук). То же относится к пузырькам и черным точкам -- «мушкам» (не более 3).

 

Кирпич клинкерный

 

Применяют для облицовки  цоколей, мощения дорог, улиц, дворов, полов в цехах промышленных зданий, облицовки фасадов.

Погруженный полностью в  воду, клинкерный кирпич выдерживает  минимум 50 циклов попеременного замораживания/оттаивания, а что касается прочности, то ниже марки М400 его просто не выпускают. Такие характеристики обеспечиваются большой плотностью кирпича, которая  достигается благодаря особому  сырью и особой технологии.

В производстве данного вида материала используют тугоплавкие  глины. Их обжигают до спекания при  значительно более высоких температурах, чем принято для изготовления обычного строительного кирпича.

Материал получается дорогой, и его в использование целесообразно  там, где эксплуатация элементов  строений или дорожных покрытий проходит в самых жёстких условиях. Кирпичное  мощение дорожек не очень популярно  в России, поэтому чаще клинкер  используют для облицовки фасадов - отделка долгое время не нуждается  в ремонте, грязь и пыль практически  не проникают в структуру поверхности, да и вариаций цветов и форм - масса. Недостаток только один: в силу высокой  плотности клинкер обладает повышенной теплопроводностью.

 

Кирпич шамотный

 

Чтобы избежать быстрого разрушения кладки, контактирующей с открытым огнем, необходим кирпич, способный  выдерживать высокие температуры. Его называют «печным», огнеупорным  и шамотным. Данный материал выдерживает  температуры свыше 1600°C.

Делают такой кирпич из шамота - огнеупорной глины. Кстати, ту же глину добавляют в кладочный  раствор, чтобы печь не развалилась  от воздействия пламени. Изготавливают  шамотный кирпич классической, а также  трапециедальной, клиновидной и  арочной формы.

2.  Характеристика сырья

В проектируемом участке  для производства керамического  кирпича в качестве основного  сырьевого компонента используем глину Чаганского месторождения.

 

 

 

 

 

 

 

а) увеличение 100 кратное;   б) увеличение 2000 кратное;  

Рисунок 7- Микроструктура суглинка Чаганского месторождения Западно-Казахстанской  области в различных увеличениях.

Суглинок Чаганского месторождения  содержит в соответствии с рисунком 7 до 12% монтмориллонитового компонента, находящегося в форме смешаннослойных  образований с гидрослюдой и  каолинитом. На рентгенограмме (рисунок 8) наблюдаются рефлексы этих минералов. Из кристаллических фаз в глине также содержится кварц d/n=4,23; 3,34; 1,974; 1,813; 1,538*10^-10м, полевой шпат d/n=3,18; 2,286*10^-10 м, кальцит d/n=3,02; 2,018; 1,912*10^-10м и гематит d/n=1,839; 1,686; 1,590*10^-10м.

По содержанию Al₂O₃ суглинок относится к группе кислого сырья, а по огнеупорности к легкоплавким. По содержанию Fe₂O₃ к сырью с высоким содержанием красящих оксидов (таблица 3).

Таблица 3  -  Химический состав суглинка Чаганского месторождения  ЗКО

Наимено вание сырья	Содержание оксидов, мас.%
	SiO2	Al2O3	TiO2	CaO	MgO	Fe2O3	P2O5	F	SO3	CO2	Na2O	K2O	п.п.п.
Суглинок Чаганский	51,27	12,13	-	11,97	2,09	4,88	-	-	2,43	-	3,56	-	11,67

 

Пластичность использованных глинистых материалов представлена в таблице 4.

Таблица 4  -  Пластичность глинистых компонентов 

Наименование глин	Число пластичности	Классификация по ГОСТ 9169-75
Суглинок Чаганского месторождения	11,5	умеренно-пластичный

Комплексное использование  минерального сырья - одна из актуальных задач современной науки и  техники. Полнота переработки минерального сырья в полезный продукт характеризует  научно-технический уровень развития общества и имеет принципиальное значение, определяющее пути дальнейшего  прогресса. Использование минеральных  побочных продуктов промышленности повышает качество продукции, сокращение длительности режимов сушки и  обжига, увеличение размеров керамических изделий при обязательном уменьшении расходов топлива и электроэнергии. На основании собранных нами сведении можно судить о большом разнообразии побочных продуктов промышленности. Например, таких как шлак.

Необходимо подчеркнуть, что добавление в керамическую массу  минеральных порошков надо рассматривать  как эффективный технологический  прием, способствующий улучшению формуемости.

Гранулированный фосфорный  шлак Жамбылского фосфорного завода представляет собой зернистый материал серого цвета. Модуль крупности 3,9-4,1.

Гранулометрический состав шлака характеризуется соотношениями  фракций показанной в таблице 1

        Таблица 1  -  Гранулометрический состав гранулированного фосфорного шлака

Диаметр отверстий  сита, мм	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	менее 0,14
Остаток на сите, %	14-17	35-37	26-30	14-17	2-5	2-4

 

По химическому составу (таблица 2 ) фосфорные шлаки относятся  к основным

CaO + MgO

M₀= ¾¾¾¾¾¾¾¾  ³1

SiO₂+Al₂O₃

 

 

Таблица  2  -  Химический состав гранулированного фосфорного шлака

 

Наименование сырья	Содержание оксидов, мас.%
	SiO2	Al2O3	TiO2	CaO	MgO	Fe2O3	P2O5	F	SO3	CO2	Na2O	K2O	п.п.п.
Гранулиро-ванный фосфорный  шлак	41,0	5,70	-	46,02	2,06	0,14	1,76	1,12	0,6	-	0,67	-	0,92

 

Резкое охлаждение шлакового  расплава в процессе грануляции обуславливает  в основном его стекловидное строение. Содержание стеклофазы в них составляет 65-97%.

Закристаллизованная часть  шлака в основном представлена псевдоволластонитом a-CaO*SiO₂ c показателями преломления

Ng=1,652±0,0015; Np=1,608±0,0015.

В естественном состоянии  шлаки рентгеноаморфны.

Рентгенофазовый анализ (рисунок 5) термообработанного шлака при 900⁰С показывает наличие в нем  волластонита (d/n = 3,85;  3,50;  3,30;  2,96;  2,706; 2,55; 2,34; 2,18; 2,02;  1,82; 10^-10м), мелилита (d/n=3,06; 2,86; 2,47; 2,30; 1,98; 1,88; 10^-10м) и куспидина  (d/n=3,30; 3,06; 2,55; 2,30*10^-10м).

 

 

 

1.3 Выбор и обоснование  технологического способа производства

Пластический способ производства кирпича нашел наибольшее распространение  как на предприятиях Казахстана, так  и за рубежом. Для этой технологии пригодно разнообразное глинистое  сырье. Низкая энергоемкость переработки  глины в пластическом состоянии, малая запыленность производственных помещений, возможность получения  широкого ассортимента продукции (стеновые изделия с пустотностью до 71 %) дают предпочтение этому способу. Однако производство изделий из масс с высокой  формовочной влажностью - процесс  многопередельный, требующий корректировки  природных свойств глинистого сырья. При пластическом способе производства глинистые породы подвергают механической обработке, при которой свойства керамической массы изменяются в  результате механического воздействия  на нее рабочих органов глинообрабатывающих  машин. При этом из глинистой породы выделяются каменистые включения, разрушается  ее текстура, осуществляется гомогенизация  массы и улучшения ее технологические  свойства. Первой стадией переработки  является разрушение кусков глинистой  породы, которое осуществляется глинорыхлителем, установленным над ящичным подавателем. Второй стадией грубого дробления  является измельчение глины до размеров 10-15 мм. Вязкие пластичные глины перерабатывают на гладких дифференциальных вальцах  грубого помола. После предварительной переработки глину подвергают тонкому измельчению. Целью тонкого измельчения является разрушение водопрочных оболочек, связывающих зерна глинообрабатывающих минералов, частичное разрушение самих зерен и освобождение молекулярных связей, за счет которых глина будет гидратироваться, присоединяя большое количество связанной воды. На современных заводах после механической обработки глину подвергают вылеживанию. При этом помимо ее набухания происходит релаксация напряжений в глине, возникших при механической обработке, благодаря чему улучшаются ее формовочные и сушильные свойства. Вылеживание глины увеличивает прочность изделий на 20-30 %. В производстве изделий стеновой керамики глину проминают в лопастных глиномешалках с водяным или паровым увлажнением. Паровое увлажнение глины увеличивает производительность ленточных процессов и снижает потребляемую ими мощность на 15-20 %. Изделия стеновой керамики формуют на ленточных шнековых безвакуумных и вакуумных прессах. Формование изделий на вакуумном ленточном прессе существенно улучшает свойства формуемой массы. Вакуумирование глины упрочняет в 2-3 раза отформованное изделие и примерно в 1,5 раза увеличивает прочность высушенного изделия, на 6-8 % повышает его плотность, понижает формовочную влажность на 2-3 % и увеличивает связующую способность глины. Отборку сырца от пресса и укладку его на транспортные средства выполняют автоматы. Формовочная влажность изделий стеновой керамики при пластической технологии находится в пределах 18-22 %. Перед обжигом их необходимо высушить до влажности не превышающей 10%. Для повышения трещиностойкости изделий стеновой керамики при сушке применяют следующие мероприятия: паровое увлажнение глины; введение в шихту крупнозернистых минеральных и органических добавок; вакуумирование глиняной шихты; добавка пластификаторов; увлажнение теплоносителя водяным паром. Сушка изделий осуществляется в основном в туннельных сушилках, которые работают по принципу противотока, длительность сушки в них составляет 16-36 ч, достигая иногда 48 ч и более. Для сокращения сроков сушки, снижения трещиноватости вводятся отощающие добавки - песок, опилки, золошлаковые смеси тепловых электростанций, молотый брак обожженного кирпича. Отощающие добавки требуют перед вводом дополнительной переработки. Это усложняет технологическую схему, но преимущества способа перекрывают его недостатки. В процессе обжига формируются важные свойства керамического материала, определяющие его техническую ценность — прочность, плотность, водостойкость, морозостойкость и др.