Производство керамического кирпича процесс формования
2.1.2. Способ жесткого формования
Особенностью технологической схемы является сухая переработка глинистого сырья и формовка изделий по пластическому методу. Этот способ рекомендуется при наличии глинистого сырья с карьерной влажностью менее 16–17%.
Преимуществом этой технологии является возможность садки отформованного сырца на печную вагонетку, что исключает из технологической линии операцию укладки сырца на сушильную вагонетку и перекладку его на печную.
Характерной особенностью технологической схемы (рис. 2.2) является увлажнение порошка глинистой массы непосредственно в мешалке пресса, такой метод позволяет формовать изделия при влажности глиномассы на 3–4% ниже нормальной с давлением в головке пресса 2,5–3,0 МПа. За время пребывания глиномассы в мешалке и прессе набухание зерен глины произойти не успевает и в момент выхода бруса из мундштука эти зерна окружены полужидкой глинистой массой, позволяющей при сравнительно низких давлениях формовать пустотелые изделия с пустотностью такой же, как из масс с нормальной формовочной влажностью. В дальнейшем происходит набухание зерен, сырец твердеет, и к моменту укладки на печные вагонетки прочность его достаточна для штабельной укладки.
Кирпич до сушки необходимо выдерживать в цехе в течение 12–48 часов для усреднения влажности во всем его объеме.
2.1.3. Способ полусухого прессования
Полусухой способ производства кирпича нашел широкое распространение на заводах страны в 50-е годы. В конце 70-х начале 80-х гг. технология переработки глины была усовершенствована, после чего этот способ вновь стал рекламироваться для строительства заводов.
Технологический процесс производства керамического кирпича методом полусухого прессования включает в себя следующие операции: добычу, переработку и хранение глинистого сырья и добавок; доставку и обработку глинистого сырья; приготовление пресс-порошка; хранение пресс-порошка; полусухое прессование пресс-порошка; сушку и обжиг кирпича-сырца (полуфабриката); приемку, упаковку, складирование и отправку потребителю готового кирпича (рис. 2.3).
Особое место в производстве глиняного кирпича методом полусухого прессования отводится приготовлению пресс-порошка. Подготовку пресс-порошков из глин с повышенной влажностью 18-25% рекомендуется производить с одно- или двухстадийной сушкой и с последующим его измельчением до крупности не более 3 или 5 мм. Глины предварительно подсушенные, а также глины с пониженной карьерной влажностью 13-17%, сланцевые, аргиллиты, туфоаргиллиты и другие материалы с влажностью до 14% рекомендуется измельчать с одновременной подсушкой до крупности не более 2 мм.
В современной технологии производства керамического кирпича методом полусухого прессования существует два основных способа подготовки пресс-порошков: сушильно-измельчительный (помольный) и шликерный (при обезвоживании в башенных распылительных сушилках и реже в фильтр-прессах). Каждый из этих способов имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Последний применяется для производства плиток.
При сушильно-измельчительном способе глинистое сырье подвергается измельчению (дроблению, помолу), сушке, сортировке, смешиванию с увлажнением и без увлажнения, вылеживанию в бункерах, дозированию, магнитному обогащению и транспортированию. Температура газов, поступающих на сушку, составляет обычно 600–800 0 С, а отходящих газов после сушки 100–120 0 С, температура глинистого сырья после сушки 60–80 0 С. Мелкие фракции при сушке высыхают быстрее и измельчаются (истираются) до пылевидного состояния. Крупные куски глины распариваются, слипаются и могут окатываться снова в крупные комья, что обуславливает большую неоднородность высушенной глины по влажности, поэтому процессу сушки глины уделяется значительное внимание при подготовке пресс-порошков. Влажность измельчаемой глины не должна превышать 9–11%. Для обеспечения оптимального гранулометрического состава пресс-порошок подвергается сортировке для отделения более мелких и более крупных фракций. Что бы получить пресс-порошок с технологическими свойствами, отвечающими процессу прессования, применяют смешение отдельных фракций с одновременным увлажнением или без него. При перемешивании пресс-порошка иногда применяют пар для повышения качественных показателей кирпича (прочности, морозостойкости, однородности, стойкости к трещинообразованию и т.п.). Как показывает опыт производства керамического кирпича, оптимальным является увлажнение пресс-порошка при подаче его из приемно-расходных бункеров в смесители. Рекомендуется избегать повторного увлажнения пресс-порошка, так как практически невозможно добиться равномерной его влажности из-за различной крупности зерен. Для выравнивания влажности пресс-порошок подвергают вылеживанию в бункерах, однако этот процесс протекает очень медленно (в течение нескольких суток). Приготовление пресс-порошка с заданными технологическими свойствами необходимо осуществлять без применения длительных технологических процессов, например, без вылеживания в бункерах.
Зерновой состав пресс-порошка определяет как пористость, так и плотность формовочной смеси. Наибольшая плотность пресс-порошка обеспечивается при оптимальном зерновом составе. Расчеты показывают, что оптимальным составом пресс-порошка является такой состав, в котором содержание частиц размером до 0.5 мм составляет 43%, частиц размером 0.5 — 1 мм – 15%, частиц размером 1-2 мм – 24%, частиц размером 2-3 мм – 18%. Расчетные данные подтверждаются лабораторными исследованиями.
Пресс-порошок с заданными технологическими свойствами, полученный из глинистого сырья, подвергается прессованию на прессах различных конструкций как отечественных, так и зарубежных. Сушка и обжиг кирпича-сырца осуществляются аналогично сушке и обжигу кирпича пластического формования, но при других параметрах, например, обжиг производится при более высоких температурах. Процессы выгрузки обожженного кирпича, приемки, упаковки, складирования и отгрузки потребителю аналогичны процессам при производстве кирпича пластического формования и являются общими для керамического производства.
Основные технологические операции при производстве керамического кирпича из пресс-порошка, полученного сушильно-измельчительным способом, можно объединить в пять групп. Первая группа объединяет операции, связанные с добычей, первичной обработкой, транспортировкой и хранением глинистого сырья и корректирующих добавок. Технологические операции, входящие в группу, являются общим для всех заводов по производству керамического кирпича. Вторая группа объединяет операции, связанные с подготовкой исходного сырья для производства пресс-порошка сушильно-измельчительным (помольным) способом. Эта группа операций является самой ответственной в производстве кирпича, так как связана с технологическими операциями, определяющими свойства пресс-порошка, а следовательно, и качество кирпича-сырца. Количество и последовательность операций, входящих во вторую группу, может изменяться в зависимости от состава исходного сырья и эффективности имеющегося технологического оборудования. В третью группу входят операции дозирования (засыпки) пресс-порошка и его полусухого прессования на соответствующих прессах. Четвертую группу составляют операции, связанные с процессами сушки и обжига кирпича. В состав пятой группы входят операции, связанные с упаковкой, хранением и отгрузкой готовой продукции. Операции четвертой и пятой групп являются общими для всех способов производства глиняного кирпича. Из всех пяти представленных групп технологических операций в первую очередь подлежат обоснованию вторая и третья группы, связанные с приготовлением и прессованием пресс-порошка.
В настоящее время существуют три основных варианта компоновки технологических операций при составлении схем производства кирпича сушильно-измельчительным способом. На основании этих вариантов путем комбинирования операций можно составить (разработать) технологические схемы, в которых количество и последовательность операций отвечают требованиям заказчика.
Первый вариант производства – самый сложный и объемный, включает наибольшее число технологических операций и рассчитан на наиболее сложные условия получения пресс-порошка из “тяжелого” глинистого сырья. Этот вариант является основным (базовым), по которому производится сравнение и обоснование остальных (принятых) вариантов технологий производства кирпича методом полусухого прессования. Первый вариант не исключает возможности объединения отдельных операций в одну (например, процессов сушки и измельчения, а также – измельчения и смешивания и т.п.) и их взаимозамещения, т.е. перестановки местами.
Второй вариант исключает процессы камневыделения, сушки, смешения, контрольного грохочения, промежуточного хранения.
Третий вариант является комбинацией двух первых и исключает процессы измельчения смешения, хранения и выдачи пресс-порошка из приемно-расходных бункеров, перемешивания. Пресс-порошок из бункеров в пресс поступает под действием силы тяжести (самотеком по воронке, рукаву).
В связи с тем, что при полусухом прессовании не используются ленточный вакуумный пресс, автомат-перекладчик с сушильной вагонетки на печную, транспортное оборудование между сушильным и обжиговым отделением и другое оборудование капитальные вложения уменьшаются на 30–50%.
Преимуществом полусухого способа производства является отсутствие перекладки кирпича-сырца с сушильной на печную вагонетку, возможность использования как рыхлых, так и плотных трудноразмокаемых пород. Недостатком способа – невозможность производства эффективных и высокопустотных изделий, большая запыленность производственных помещений, низкая производительность прессов.
Основы технологии и оборудование для производства изделий строительной облицовочной керамики
Технологический процесс производства облицовочной керамики можно разделить на четыре основных стадии: подготовка сырьевых материалов, формование, сушка и обжиг.
Подготовка сырьевых материалов
Основная цель подготовки глиняных масс — измельчение сырья, разрушение его структуры, повышение пластических свойств и, по возможности, полная гомогенизация. Это достигается путем рыхления, дезинтеграции, увлажнения, тщательного перемешивания, паровой обработки, вылеживания, вакуумирования и т.п.
Способы подготовки сырья, набор и последовательность установки глиноперерабатывающих машин в технологической линии заготовительного отделения определяются структурными свойствами, сырья, ассортиментом выпускаемой продукции, интенсивностью и эффективностью обработки масс этими машинами, а также экономической целесообразностью.
Существует три способа подготовки сырья: шликерный, пластический и полусухой
Формование керамических изделий
Назначение формования (или прессования) заключается в придании формы, достаточной прочности и максимальной плотности полуфабрикату для проведения последующих технологических процессов — сушки и обжига. При этом на сырце не должно быть трещин и посечек, как внешних, так и внутренних напряжений, которые в процессе последующих технологических операций могут вызвать образование различных дефектов.
На заводах строительной керамики наиболее распространены следующие способы:
— экструзионный (пластический, полужесткий, жесткий);
— компрессионный (полусухого прессования).
Наименьшее распространение имеет литьевой способ (шликер-ный), который используется только при производстве плиток.
Экструзионный — наиболее распространенный способ формования, основанный на свойстве глин при смешении с определенным количеством воды образовывать тестообразную массу, способную под влиянием приложенных внешних сил к пластичному течению.
В производстве изделий строительной керамики экструзионный способ применяют для изготовления кирпича, черепицы и, реже, облицовочных плиток на шнековых ленточных прессах с вакуумирова-нием приготовленной формуемой глиномассы. Процесс формования глиномассы в непрерывный брус происходит при взаимодействии винтового вала пресса и формующего инструмента, к которому относится головка пресса и мундштук, определяющий размеры и форму изделий (кирпич, черепица, плитка). В ленточных шнековых прессах керамическая масса в процессе формования совершает сложное движение, состоящее из вращательного движения вокруг оси винта и поступательного — вдоль его оси, в результате чего брус при выходе из мундштука не имеет однородного строения. При условии недостаточной пластичности и липкости массы, а также малом противодавлении, возникающем в головке и мундштуке пресса, в сформированном изделии могут возникнуть структурные дефекты: S-образная трещина и «свиль», которая проявляется после сушки и обжига в виде спиральных трещин по сечению бруса, выходящего из мундштука пресса.
Экструзионным способом могут быть отформованы изделия из пластической, полужесткой и жесткой глиномасс, при этом влажность формуемой массы и давление прессования должны быть различными.
Полужесткое формование обеспечивает соблюдение заданных геометрических форм в процессе производства изделий, применение способа жесткого формования повышает прочность изделий, упрощает технологию производства и снижает капитальные затраты, так как позволяет получить сырец такой прочности, что его можно укладывать сразу же на обжиговую вагонетку в несколько рядов.
Выбор способа формования определяется реологическими и сушильными свойствами глиномасс.
Производство керамических изделий компрессионным способом предусматривает прессование кирпича-сырца из пресс-порошка в замкнутых пресс-формах, при удельных усилиях в десятки раз превышающих давление пластического формования на ленточных шнековых прессах. В зависимости от вида изделий состав пресс-порошка, способ его подготовки, а также влажность, зерновой состав и давление прессования должны быть различными.
Пресс-порошки для производства керамических изделий получают в основном тремя способами:
• I способ (порошковый) — глинистое сырье и добавки подвергаются сушке, помолу, пресс-порошок гранулируется до заданных размеров гранул с увлажнением или без увлажнения;
• II способ (пластично-порошковый) — глинистое сырье и добавки подвергаются дроблению, увлажнению до пластического состояния, перемешиванию, из пластической массы формуются гранулы размером до 15 мм, которые подсушиваются, измельчаются и гранулируются до заданного зернового состава;
•III способ (шликерный) — глинистое сырье и добавки измельчаются совместно с водой до сметанообразного состояния. Полученную суспензию с влажностью 40-60 % (шликер) сушат в распылительных сушилках до влажности 5-8 %. Основная технологическая связка таких порошков — вода, без которой не проявляется пластифицирующая способность глинистых материалов и прессование практически невозможно.
Положительное влияние на качество прессовки оказывает ступенчатое прессование, при котором штамп давит на порошок со стадиями разгрузки, т.е. после определенного периода давления штамп несколько приподнимается и прессовка освобождается от прессующего давления. Это позволяет более полно удалить воздух из прессовок.
Характерный дефект при полусухом прессовании керамических изделий — трещины расслаивания, расположенные перпендикулярно усилию прессования. Основные причины таких трещин — расширение запрессованного воздуха, сегрегация пресс-порошка при засыпке его в пресс-форму (разные части формы заполняются порошком разного зернового состава) и упругие деформации глинистых частиц.
Для предотвращения этого явления рекомендуется применять прессы с многоступенчатым двусторонним прессованием и выдержкой при максимальном давлении, а также пресс-порошки с оптимальным составом и влажностью.
Получение плиток способом литья не нашло широкого распространения, несмотря на сравнительную простоту изготовления и отсутствие дорогого прессового оборудования, в основном из-за сложности облицовки такой плиткой стен и панелей. Малая толщина плиток требует подготовки особенно ровной поверхности, подлежащей облицовке, и высокого мастерства отделочников.
Из шликера можно изготавливать плитки различными способами: •литьем на пористые подставки. Сущность технологии заключается в том, что на пористую керамическую подставку последовательно наливается три слоя шликера различного состава: разделительный, плиточный и глазурный. Затем окрашенную массу разрезают на подставке на плитки заданного размера, сушат и обжигают плитки на этой же пористой подставке;
• изготовлением двухслойной керамической ленты толщиной 3-4 мм методом литья на движущуюся ленту двух различных по составу шликеров;
• нанесением слоя шликера на адсорбирующую сгорающую подложку в виде непрерывной ленты;
• вакуумфильтрацией шликера на полотне, после подсушки керамический лист отделяется от фильтровального полотна и направляется в сушилку и далее в печь на обжиг.
Такими способами можно получить плитки для внутренней облицовки, для облицовки фасадов и для изготовления художественных панно.
3. Пластическое формование
Назначение формования — придать форму, размер, плотность и необходимую прочность полуфабрикату. Пластическое формование кирпича и керамических камней выполняется машинным способом.
Условия формования. Непременным условием пластического формования изделий является использование достаточно вязких масс, У которых сумма сил внутреннего сцепления (когезия) больше сцепления с рабочей поверхностью формующего оборудования (адгезия), а коэффициент внутреннего трения больше коэффициента внешнего трения.
Способ жесткого формования применим при использовании высоковязких «жестких» масс требующих больших затрат энергии на формование и усиление конструктивных узлов формовочных машин, но зато частично или полностью устраняется сушка и улучшается качество изделий. При формовании изделий из «жестких» масс (влажность 12-16%) используются только каолинитовые глины. Лессовые глины и глины, обладающие высокими тиксотропными свойствами, непригодны для «жесткого» формования. Кроме того, «жесткое» формование не применяется для изготовления пустотелых камней с содержанием пустот более 20% при формовании изделий из «жестких» масс прочность свежесформованного сырца 0,3-5 МПа, тогда как при обычном пластическом формовании прочность сырца при сжатии менее 0,2 МПа. Усадка сырца не превышает 5%. Жесткое формование осуществляют на мощных шнековых прессах при влагосодержании керамической смеси 12. 16% и давлении 3,5. 6,5 МПа. Кирпич-сырец прочностью более 0,3 МПа укладывается автоматом-садчиком в пакеты высотой в 12 рядов кирпича для дальнейшей сушки и обжига.
Наряду с жестким формованием применяется полужесткое, которое характеризуется влагосодержанием керамической смеси 15. 20%, давлением прессования около 2..3.5 МПа. Кирпич-сырец при таких условиях формования приобретает прочность около 0,3 МПа,
В сочетании с краткосрочной однорядной подсушкой на конвейерной сушилке (например, по типу комплекса СМК-182) можно укладывать пакеты на печные вагонетки по высоте в 12. 14 рядов.
Способ жесткого формования имеет преимущества: снижается количество технологических операций, следовательно, уменьшается количество механизмов и транспортных операций, упрощается система автоматизации производства; для многих месторождений плотных и камнеподобных глин отпадает необходимость в добавлении воды затворения или же вода добавляется в малых количествах; отпадает потребность в рамках, сушильных вагонетках; уменьшается воздушная и огневая усадка вследствие снижения количества воды затворения и более плотной упаковки частиц сырья при формовании изделий. В результате на 50. 80°С снижается максимальная температура обжига; отформованный кирпич-сырец имеет достаточно высокую прочность, что позволяет садить его сразу же на печные вагонетки в штабель высотой в 8. 12 рядов. Это, в свою очередь, позволяет применять менее капиталоемкие, простые по конструкции туннельные сушилки, в которых процесс сушки может происходить только за счет тепла, отбираемого от печей, в т. ч. и за счет использования дымовых газов. В результате себестоимость кирпича ниже, чем на заводах пластического и полусухого формования, меньше удельные капиталовложения и на 25-30% ниже удельные теплозатраты.
Формовочная способность обычной пластичной массы регулируется корректировкой состава вводом пластифицирующих добавок (жирной глины, бентонита) при одновременном уменьшении содержания отощающих компонентов и изменением влажности. Каждой группе формуемых изделий различной конфигурации соответствуют оптимальные формовочные свойства массы.
Процесс пластического формования на ленточных шнековых прессах характеризуется сложным характером движения керамической массы в прессе, неравномерным уплотнением ее, наличием дефектов структуры, обусловленных анизоморфизмом компонентов массы, подвижностью водной среды и односторонним приложением давления. Структура массы, на которую не было приложено давление, характеризуется беспорядочным расположением компонентов (агрегаты твердых частиц, пузырьки воздуха). Удлиненные частички глины образуют друг с другом каркас. Такая же структура наблюдается вокруг зерен кварца. Структура массы изменяется под действием усилий формования. Пластинчатая форма глинистых частичек и удлиненная форма примесей (в результате измельчения), входящих в состав глины, способствуют ориентированию структуры в водной среде при одностороннем приложении давления в прессе и истечении массы в одном направлении. При этом плоские удлиненные частички поворачиваются более длинной осью по направлению движения массы. В этом же направлении располагаются воздушные пузырьки массы. Под действием лопастей шнека пресса, частички глины ориентируются и образуют плоскости скольжения в глиняном брусе с ослабленным сцеплением массы в этих местах, придавая ей неодинаковые химико-физические и механические свойства в местах нарушения структуры (плоскости скольжения) наблюдается концентрация глинистых частичек и солей, содержащихся в глине. Зерен кварца и других минералов здесь почти нет. Это объясняет различие в химическом составе и физико-механических свойствах нарушенного слоя и основной массы. Последствия такого расслоения, выходящего из пресса глиняного бруса, проявляются при сушке и обжиге в виде круговых и S-образных трещин.
Машинное формование кирпича и керамических камней осуществляется прессами различных конструкций.
Шнековые (ленточные) прессы остаются до настоящего времени основными формующими машинами, поскольку материал в них не только транспортируется и уплотняется, но также интенсивно проминается и гомогенизируется.
Ленточные прессы бывают безвакуумные (СМ-58, СМ-294) и вакуумные (СМ-1098, СМК-133, СМК-168, СМ-28А). Производительность ленточных прессов от 4 до 20 тыс. штук в час, потребляемая мощность соответственно 55 и 150 кВт. Безвакуумные прессы еще широко используются при формовании полнотелого кирпича, хотя повсеместно заменяются вакуумными прессами. Основными узлами пресса являются: корпус, шнековый механизм, привод, головка и мундштук.
Паровое увлажнение глины увеличивает способность массы восстанавливать прежнюю структуру и уменьшает образование свилеватости.
Производство керамического кирпича процесс формования
Пластическое формование кирпича
На сегодняшний день самым популярным материалом в строительстве считается обожженный или керамический кирпич. Производят такой кирпич двумя способами. Первый – это пластическое формование. Второй – полусухое или сухое прессование. Эти методы отличаются тем, что в сырьевой массе содержится различное количество влаги. Однако, самым распространенным является производства кирпича методом пластического формования.
Надо заметить, что изготовленный этим способом кирпич может быть как полнотелым, так и пустотелым. По существующим стандартам кирпичи могут быть нескольких размеров и форматов. Так, различают кирпич нормального формата или одинарный (размер 250х120х65), несколько меньшие размеры имеет кирпич «Евро», а вот кирпич утолщенный и модульный одинарный слегка крупней.
Полнотелым кирпич считается, если объем пустот не превышает 13 процентов от объема всего кирпича. Если таких пустот больше, что кирпич уже называют пустотелым. Как показывает практика, в пустотелом кирпиче, как правило, пустоты составляют от 25 до 45 процентов. При этом пустоты могут быть различных форм и размеров. Однако, толщина внешних стенок с пустотами, распложенными вертикально, должна быть не меньше 12 миллиметров, а ширина одной такой пустоты не должна превышать 16 миллиметров. Изготовление и пустотелых кирпичей, и полнотелых практически одинаковое. Отличие только в подготовке сырья. Для производства пустотелых кирпичей глина подготавливается тщательнее, а пустоты делаются при помощи специальных кернов на выходе из пресса.
Начало производства
На первом этапе производства керамических или обожженных кирпичей происходит подготовка сырья, в качестве которого может быть глина и суглинки, содержащие карбиды кальция, магния и оксиды алюминия. В процессе подготовки сырья приготовляется такая глиняная масса, которая содержит до 20 процентов влаги. В смесь могут быть включены различные добавки. Ими служат всевозможные отходы, как углеобогащения, так и другие местные отходы. Например, это могут быть золошлаки и отходы от добычи угля. В составе глиняной смеси для производства качественного кирпича добавки могут занимать до 30 процентов.
Итак, процесс подготовки сырьевой массы представляет собой измельчение кусков глины. Сначала размер кусок доводят до 100-150 миллиметров, а затем измельчают массу при помощи специальный конвейеров и вальцов до такой степени, чтобы размеры частиц составляли 1 миллиметр. На этом же этапе подготовки сырьевой массы из смеси удаляются вкрапления камня.
После такой подготовки, глиняный порошок увлажняют и перемешивают в специальном фильтрующем смесителе. Надо отметить, что влаги в этой глиняной массе должно быть от 18 до 25 процентов. В это же время к глине добавляют необходимые добавки. После тщательного замеса, глину формуют в брус. Этот брус и является своеобразной заготовкой для будущих кирпичей.
На втором этапе производство необходимо заготовленный бурс разрезать на отдельные части, которые называют кирпич-сырец. Делается это конвейерным способом при помощи автоматических резаков. Можно подумать, что вот он, готовый кирпич – клади в печь и дело сделано. Однако кирпич-сырец нельзя обжигать сразу после нарезания. Сейчас в нем содержится очень много влаги. Поэтому при быстром обжиге изделие растрескается.
Поэтому следующим этапом производства стала сушка кирпича-сырца. В процессе высушивания, влага перемещается изнутри изделия на поверхность и испаряется, в результате чего изменяется объем кирпича, происходит так называемая усадка.
Очень важную роль в производстве кирпича играет температура. Она должна быть определенной и постоянной как при сушке изделия, так и при обжиге. Нарушение температурного режима может привести к возникновению брака. Таким образом, влага испаряется из кирпича-сырца при изменении температуры от 0 до 150 градусов. Однако, нагревание должно быть плавным и постепенным. Потому что, как только температура достигнет 70 градусов, давление водяных паров в изделии достигает критических значений. А это, в свою очередь, увеличивает риск появления трещин. Поэтому, рекомендуется повышать температуру на 50-80 градусов за час. Только в этом случае влага будет испаряться правильно, без плачевных последствий для будущего кирпича. После того, как влажность достигнет 8-12 процентов, кирпич-сырец считается высушенным, и его можно отправлять в специальные печи для обжига.
Завершающий этап производства кирпича
Обжиг является завершающим этапом в производстве кирпичей способом пластического формования. Итак, кирпич-сырец, который имеет 8-12 процентов влажности, отправляется в специальную печь. Так он сначала досушивается. И только после этого температура поднимается до 550-800 градусов, при которой происходит дегидратация минералов глины. Под воздействием таких высоких температур кристаллическая решетка молекул глины распадается, в результате чего пропадает пластичность. Снова происходит усадка будущего кирпича. После того, как температура поднимается свыше 200 градусов, появляются летучие органические примеси и добавки. Следует отметить, что в процессе обжига кирпича скорость роста температуры достигает 300-350 градусов в час. Температуру некоторое время держат постоянной. До тех пор, пока окончательно не выгорит углерод. И только после этого изделие нагревают более чем на 800 градусов. Под воздействием таких температур производит структурное изменение продукции. Сейчас температуру поднимают на 100-150 градусов в час для полнотелых кирпичей и на 200-220 градусов в час для пустотелый. Предельную температуру некоторое время выдерживают, чтобы прогреть кирпич равномерно. А затем начинают постепенно снижать температуру. Сначала скорость понижения температуры составляет 100-150 градусов в час. А после того, как температура достигнет 800 градусов, темп увеличивается до 250-300 градусов в час.
Одна партия кирпича в таких условиях обжигается примерно от 6 до 8 часов. В процессе обжига изделие несколько раз меняет свою структуру и усаживается. В результате получается прочный, водостойкий материал, устойчивый к температурным изменениям, обладающий звуко- и теплоизоляционными свойствами.
Методы изготовления кирпича: пластическое формование («традиционный»)
Как ни крути, а все-таки именно кирпич — один из самых востребованных материалов для строительства – надежный, долговечный, практичный и проверенный временем. Из керамического кирпича можно возводить как совсем простые конструкции, так и самые сложные и необычные здания в различных стилях – архитектурные возможности практически безграничны.
Способов производства керамического кирпича существует несколько, но, при всем их многообразии сырьем для него, в любом случае, служит глина.
В основу любой технологии изготовления керамики заложена последовательность следующих процессов: добыча сырья, подготовка сырьевой массы, формование изделий, сушка и обжиг.
Мы хотим более подробно остановиться на изготовлении кирпича методом пластического формования – наиболее распространенного производственного процесса. Это тот самый метод, который чаще всего называют «классическим или традиционным». Данный метод состоит из нескольких этапов:
Подготовка сырья.
На этом этапе глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают (это заменяет процесс вылеживания) до получения пластичной, удобно формируемой массы без крупных каменистых включений.
При необходимости ее измельчают и затем доводят до нужной консистенции, смешивая с различными добавками. Точного рецепта не существует – все зависит от месторождения глины, ее состава и желаемых свойств и качеств готового изделия. Состав добавок различается и у каждого производителя он свой. Но, в любом случае, полученное сырье должно обладать такими качествами, соответствующими действующим нормативам, как пластичность (особую способность, позволяющую сохранять и изменять форму без разрушения), спекаемость (указывает на способность твердеть при нагревании до высокой температуры, высокотемпературные глины характеризуются спекаемостью при температуре, превышающей 1300 градусов), огнестойкость (в соответствии с ней, разделяют глины легкоплавкие, тугоплавкие и глины с высоким уровнем огнестойкости).
Формование кирпича-сырца.
Глиняная лента (брус) нарезается автоматическим устройством на кирпич-сырец. Форма мундштука пресса может быть разной. Это позволяет создавать кирпич различных форм, а с помощью специальной оснастки изменять типы поверхности и фактур.
Размер таких кирпичей (заготовок) несколько больше требуемого, так как в процессе последующей обработки глина дважды (при сушке и обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10-15%. Кирпич пластического формования может быть с пустотами (пустотелым считается кирпич с 13 % пустот и выше) или полнотелым (соответственно, пустот не более 13 %). Процесс изготовления различается как в подготовке глины, так и на этапе выхода из пресса. Пустоты в кирпиче формируются при помощи кернов мундштука. От размера выходной части мундштука зависят длина и ширина будущего кирпича, высота же – от дальнейшей нарезки бруса.
После нарезки заготовки отправляются на сушку, где влага из них испаряется при температуре приблизительно 90 °C. Это важный и сложный этап производства кирпича.
Для того, чтобы предохранить кирпич от растекания – сушить его нужно медленно, следить, чтобы скорость испарения не превышала скорости миграции влаги из внутренних слоев. При остаточной влажности кирпича-сырца 6-8% его можно подавать на обжиг.
Обжиг.
Это завершающий этап производства кирпича методом пластического формования. Для обжига используют печи различной конструкции. Это и старые кольцевые печи, в которые кирпич укладывают и вынимают вручную, и современные туннельные, где кирпич обжигается в процессе продвижения его по печи.
Здесь все зависит от имеющегося у производителя оборудования. Температура же обжига зависит от состава сырьевой массы и обычно находится в пределах 950-1100°C. Необходимую температуру обжига следует строго выдерживать в течение нескольких часов, а весь цикл обжига длится несколько дней. Во время этого процесса цвет и структура кирпича полностью меняются и изделия обретают свой конечный вид. Из печи достают уже готовый кирпич, обладающий прочностью, водостойкостью и устойчивостью к перепадам температур.
По завершении всех работ кирпич транспортируют на склад готовой продукции –материал, полностью готовый к применению как в новом строительстве так и для реконструкции здания.
В заключение еще раз подчеркнем, что именно использование натуральный глины высокого качества позволяет производить экологически безопасные кирпичи различных цветов, поверхностей, фактур и форматов, полнотелые, или пустотелые и выдерживать уровень качества, доказанный многими годами применения.
