Технология производства силикатного кирпича и блока.

Силикатный кирпич представляет из себя искусственный безобжиговый стеновой строительный материал, изготовленный способом прессования увлажненной смеси из кремнеземистых материалов и извести с последующим твердением под действием насыщенного пара в автоклаве.

Силикатный кирпич – это экологически чистый строительный материал. Фактически в качестве вяжущего используется негашеная известь CaO, которая гасится в силос-реакторах и превращается в гашеную Ca(OH)2. После формования изделий они попадают в автоклавы, где под давлением (12-16 Bar) в условиях высокой температуры (175-191 градуса Цельсия)  и влажности происходит реакция формирования гидросиликатов кальция с дальнейшей карбонизацией за счет углекислоты в воздухе.

Традиционный технологический процесс производства силикатного кирпича и блока.

Технологическая цепочка предусматривает добычу и подачу песка и известняка (мела), производство извести, приготовление известково-кремнеземистого вяжущего вещества (ИКВ), получение силикатной массы, прессование кирпича и его запарка в автоклавах.

В структуру предприятия, как правило, входят следующие цеха основного производства:

  • горный цех: участок гидромеханизации намыва песка, известняковый или меловой карьер, склад песка и известнякового камня (либо мела);
  • цех обжига извести;
  • массозаготовительный цех;
  • кирпичный цех: силосное, смесительное, прессовое и автоклавное отделение;
  • участок декоративной обработки кирпича;
  • склад готовой продукции.
  1. Добыча и подача песка в производство.

Для производства силикатного кирпича используется природный намывной песок или зола с высоким содержанием SiO2, намыв песка осуществляется самоходным плавающим земснарядом на карту намыва, где он обезвоживается, усредняется, а затем думкарами по ж/д пути доставляется на песковал завода. Просеянный песок складируется в бункера, потом подается в массозаготовительный цех для приготовления ИКВ.

Контроль качества используемого песка осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 8736-93 и ОСТ 21-1-80.

  1. Производство извести.

Участок обжига извести.

Участок обжига извести не является обязательным для комплекса для производства силикатного кирпича. В последнее время все более популярным является отказ от полного цикла с производством собственного вяжущего (извести) и поэтому в большинстве новых проектов этот участок не предусмотрен. В этом случае тонкомолотая известь закупается  у стороннего производителя. Участок производства извести является достаточно  дорогим и требует постоянного внимания и его удаление несет преимущества при невысокой цене вяжущего. При высокой цене вяжущего (извести) более высокая рентабельность обеспечивается за счет собственного производства извести. Кроме этого использование собственного участка обжига дает возможность получать известь, которая в наибольшей степени подходит именно для силикатного производства и имеет короткое время гашения (15-20 минут).

Сырьем для производства извести могут служить карбонатные породы – известняковый камень с карьера известняка, или мел, который добывается в меловом карьере.

Здесь будет рассмотрена технология производства извести с применением мела (производство извести из известняка проходит через те же техпроцессы и то же технологическое оборудование, что и производство извести из мела, только режимы будут несколько иными). Мел из карьера автотранспортом доставляется на площадку цеха обжига извести, а затем бульдозером подается в болтушку (специальное устройство для приготовления шлама). Шлам поступает в  печь обжига извести.

Обжиг извести производится как во вращающихся, так и в шахтных печах (вращающиеся печи для производства извести из мела или известкового камня входят в номенклатуру производимого нами оборудования), свежеприготовленная известь сортируется и складируется в бункера извести.

Полученная комовая негашеная известь соответствует нормативам ГОСТ 9179-77.

Из 1 кг извести (СаCO3) получается 0,56 кг извести и 0,44 кг CO2. Поэтому для получения 1 кг извести нужно потратить примерно 1,8 кг известняка или мела. Разложение CaCO3 начинается при 600 градусах Цельсия и заканчивается при 900 градусах, но фактически для обжига используются более высокие температуры.

  1. Приготовление известково-кремнеземистого вяжущего вещества.

Участок помола.

Известково-кремнеземистое вяжущее вещество или, по-другому, просто вяжущее представляет из себя смесь негашеной извести с песком в пропорции 1:1. Вяжущее получается в результате совместного помола песка и негашеной извести.

Вяжущее в дальнейшем смешивается с песком на следующем технологическом этапе (смешивание). Приготовление ИКВ осуществляется в массозаготовительном цехе, путем совместного помола пропорционально отдозированных песка и извести в шаровых трубных двухкамерных мельницах (шаровые трубные двухкамерные мельницы для помола песка и извести в представленной технологии входят в номенклатуру производимого нами оборудования.

Тонкость помола характеризуется остатком на сите с сеткой № 008 (8 микрон) – не более 15%. Контроль и периодичность проверки технологических параметров осуществляется в соответствии с утвержденным технологическим регламентом предприятия. В цехе обязательно должны действовать газоочистные и пылеулавливающие установки, работающие с возвратом собранного материала в производство по безотходной технологии (газоочистное и пылеулавливающее оборудование, обычно – циклоны и фильтры – входят в состав номенклатуры завода «Titan Machinery»).

Совместный помол извести с песком имеет ряд преимуществ:

  • Песок в смеси очищается стенки мельницы и мелющие тела от налипшей на них извести.
  • Формируется активная добавка в виде пыли
  • Объем вяжущего больше, чем объем отдельно извести и его проще распределить в процессе вымешивания.
  • Смесь подогревается, что уменьшает энергозатраты.

 

  1. Производство силикатного кирпича в кирпичном цехе.

Участок гашения извести в силос-реакторах.

Гашение известково-кремнеземистого вяжущего вещества может осуществляться в специальных емкостях силос-реакторах циклическим и непрерывным способом. Процесс гашения негашеной извести (CaO) представляет из себя следующую химическую реакцию: CaO + H2O = Ca(OH)2, где Ca(OH)2 представляет из себя гашеную известь. Данный химический процесс идет с выделением тепла. Вследствие гашения температура смеси повышается до 50-70 градусов, а влажность снижается до 3-5% в результате потерь на гашение и испарение.

При циклическом способе вяжущее загружается в силос-реактор примерно на 0,5-1,5 часа и в дальнейшем полностью выгружается из силоса освобождая место для следующего цикла. Циклический способ гашения наиболее прост.

Существуют силос-реакторы непрерывного действия – в них загрузка и выгрузка вяжущего происходит непрерывно и время реакции регулируется скоростью выгрузки. Силосы-реакторы непрерывного действия требуют большего внимания, но имеют и ряд преимуществ (прежде всего мобильность).

В силосах-реакторах необходимо обеспечить полное гашение вяжущего. Дело в том, что погрешности на этом этапе могут привести к тому, что негашеная известь после формования гасится уже в автоклаве. Процесс гашения идет со значительным увеличением объема, что приводит к растрескиванию кирпича.

Участок смешивания и доувлажнения.

В смесительном отделении происходит дополнительное увлажнение (доувлажнение) и перемешивание силикатной смеси, дальнейшая транспортировка готовой смеси по бункерам прессов.

Участок формования изделий.

В прессовом отделении происходит прессование кирпича-сырца на прессах с относительно высоким удельным давлением, подача к прессу порожних вагонеток, автоматическая укладка автоматами-укладчиками на вагонетки кирпича-сырца и откатка груженых вагонеток в автоклавное отделение.
Прессование рядового кирпича осуществляется на прессах определенной производительности, например, TITAN 600S, TITAN 900S а прессование лицевого кирпича – на установках TITAN 240S и TITAN 240D, TITAN 400S и TITAN 400D. Лицевой кирпич отвечает повышенным требованиям по внешнему виду и качеству продукции (дополнительные сведения о применении конкретного вида оборудования можно получить у наших менеджеров, позвонив по телефонам в разделе сайта «Контакты»).

Автоклавное отделение.

В автоклавном отделении происходит процесса запаривания кирпича по заданному технологическому режиму для ускорения физико-химических процессов твердения силикатного кирпича, из автоклава кирпич поступает на склад готовой продукции.

  1. Участок декоративной обработки кирпича.

Отобранная и принятая ОТК готовая продукция с кирпичного пресса поступает на участок рустирования (декоративной обработки) кирпича.

По заказу потребителей может поставляться различное оборудование для придания декоративных фактур поверхности кирпича и блоков – раскалыватели кирпича и блоков, галтовочные машины для искусственного состаривания, оборудование для обработки специальными реагентами и покраски поверхности кирпича.  .

Раскалывание силикатного кирпича – это один из самых популярных и доступных способов улучшения внешнего вида кирпича и блоков. Наша компания производит широкую номенклатуру полуавтоматических и автоматических раскалывателей различной мощности.

Галтовка силикатного кирпича придает поверхности кирпича благородный искусственно состаренный вид.

Покраска поверхности кирпича и его обработка реагентами улучшает морозостойкость силикатного кирпича и позволяет менять цветовую гамму выпускаемой силикатным заводом продукции.

  1. Склад готовой продукции.

На складе готовой продукции производиться складирование, контроль качества кирпича, кирпич сортируется по марочности. На заводе организован пооперационный контроль качества готовой продукции на всех стадиях производства. На складах готового кирпича применяются краны, которые оборудованы захватными устройствами для пакетной погрузки кирпича в транспортное средство. Транспортировка кирпича осуществляется автомобильным и железнодорожным транспортом.

Процесс автоклавной обработки силикатного кирпича.

Для придания необходимой прочности силикатному кирпичу его обрабатывают насыщенным паром; при этом температурное воздействие сочетается с обязательным наличием в кирпиче-сырце водной среды, которая благоприятствует протеканию реакции образования цементирующих веществ с максимальной интенсивностью. Насыщенный пар с температурой 175-191 градус Цельсия при соответствующем такой температуре давлении в 8 атм.

Автоклав представляет собой трубу длиной 19-34 м и диаметром 2-2,5 м. Режим работы автоклава: 1,5 час. – подъём пара, 5-6 час. – выдержка, 1-1,5 час. – спуск пара.

В процессе автоклавной обработки, т. е. запаривания кирпича-сырца, различают три стадии. Первая стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и заканчивается при наступлении равенства температур теплоносителя (пара) и обрабатываемых изделий.

Вторая стадия характеризуется постоянством температуры и давления в автоклаве. В это время получают максимальное развитие все те физико-химические процессы, которые способствуют образованию гидросиликата кальция, а следовательно, и твердению обрабатываемых изделий. Третья стадия начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и включает время остывания изделий в автоклаве до момента выгрузки из него готового кирпича.

В первой стадии запаривания насыщенный пар с температурой 175 под давлением 8 атм. впускают в автоклав с сырцом. При этом пар начинает охлаждаться и конденсироваться на кирпиче-сырце и стенках автоклава. После подъема давления пар начинает проникать в мельчайшие поры кирпича и превращается в воду. Следовательно, к воде, введенной при изготовлении силикатной массы, присоединяется вода от конденсации пара. Образовавшийся в порах конденсат растворяет присутствующий в сырце гидрат окиси кальция и другие растворимые вещества, входящие в сырец. Известно, что упругость пара растворов ниже упругости пара чистых растворителей. Поэтому притекающий в автоклав водяной пар будет конденсироваться над растворами извести, стремясь понизить их концентрацию; это дополнительно увлажняет сырец в процессе запаривания. И третьей причиной конденсации пара в порах сырца являются капиллярные свойства материала. Роль пара при запаривании сводится только к сохранению воды в сырце в условиях высоких температур. При отсутствии пара происходило бы немедленное испарение воды, а следовательно, высыхание материала и полное прекращение реакции образования цементирующего вещества – гидросиликата.

С того момента, как в автоклаве будет достигнута наивысшая температура, т. е. 170 – 200, наступает вторая стадия запаривания. В это время максимальное развитие получают химические и физические реакции, которые ведут к образованию монолита. К этому моменту поры сырца заполнены водным раствором гидрата окиси кальция Са(ОН)2, непосредственно соприкасающимся с кремнеземом SiO2 песка, Наличие водной среды и высокой температуры вызывает на поверхности песчинок некоторое растворение кремнезема, образовавшийся раствор вступает в химическую реакцию с образовавшимся в течение первой стадии запаривания водным раствором гидрата окиси кальция и в результате получаются новые вещества – гидросиликаты кальция: Сначала гидросиликаты находятся в коллоидальном (желеобразном) со-стоянии, но постепенно выкристаллизовываются и, превращаясь в твердые кристаллы, сращивают песчинки между собой. Кроме того, из насыщенного водного раствора гидрат окиси кальция также выпадает в виде кристаллов и своим процессом кристаллизации участвует в сращивании песчинок. Таким образом, во второй стадии запаривания образование гидросиликатов кальция и перекристаллизация их и гидрата окиси кальция вызывают постепенное твердение кирпича-сырца.

Третья стадия запаривания протекает с момента прекращения доступа пара в автоклав, т. е. начинается падение температуры в автоклаве, быстрое или медленное в зависимости от изоляции стенок автоклава и наличия перепуска пара. Происходит снижение температуры изделия и обеднение его водой, т. е. вода испаряется и повышается концентрация раствора, находящегося в порах. С повышением концентрации гидрата окиси кальция и снижением температуры цементирующего вещества силикаты кальция становятся более основными, и это продолжается до тех пор, пока кирпич не будет выгружен из автоклава. В результате усиливается твердение гидросиликатов кальция и, следовательно, повышается прочность силикатного кирпича. Одновременно пленки цементирующего вещества сильней обогащаются выпадающим из раствора гидратом окиси кальция.

Механическая прочность силикатного кирпича, выгруженного из автоклава, ниже той, которую он приобретает при последующем выдерживании его на воздухе. Это объясняется происходящей карбонизацией гидрата окиси кальция за счет углекислоты воздуха по формуле Са(ОН)2+СаСО2=СаСО3+Н2О. Таким образом, полный технологический цикл запаривания кирпича в автоклаве состоит из операций очистки и загрузки автоклава, закрывания и закрепления крышек, перепуска пара; впуска острого пара, выдержки под давлением, второго перепуска, выпуска пара в атмосферу, открывания крышек и выгрузки автоклава. Совокупность всех перечисленных операций составляет цикл работы автоклава, который равен 10 – 13 час. Запаривание кирпича в автоклавах требует строгого соблюдения температурного режима: равномерного нагревания, выдержки под давлением и такого же равномерного охлаждения.

Сокращенный технологический процесс производства силикатного кирпича и блока.

Силикатный кирпич можно производить и по сокращенному технологическому циклу. Основным отличием таких комплексов является использование покупной извести высокой активности вместо вяжущего, которое готовится непосредственно на предприятии. В этом случае необходимо оставить только участок гашения извести, формования, автоклавирования и склад готовой продукции.

Преимущества сокращенного цикла производства силикатного кирпича и блоков:

 

  1. Ненужным становится цех по производству извести, что уже само по себе многократно уменьшает общие инвестиции.
  2. Также теряется необходимость в отделении по подготовке вяжущего и уменьшается количество используемого оборудования. Ненужным становится дозирующий блок (бункеры, дозаторы, конвейеры), шаровая мельница с системой аспирации, очистки воздуха и конвейеры – всего около двух десятков наименований оборудования.

 

Условия реализации организации производства силикатного кирпича по сокращенному циклу:

 

  1. Необходим песок с рациональным зерновым составом. Для получения песка с необходимым составом нужно фракционирование песка – дозированная подача в смеситель песков с разной крупностью зерен, а также добавок, которые его укрупняют, не ухудшая внешний вид готовой продукции.
  2. Необходимо наличие негашеной порошкообразной извести с низким временем гашения и отсутствием пережженных частиц.

Сырьевая база при производстве силикатного кирпича.

Песок.

 

Наиболее часто в качестве сырья для производства силикатного кирпича используется обычный  песок. Песок (SiO2 или кремнезем) является одним из самых распространенных материалов на нашей планете. Другие виды песка (из осадочных пород и пр.) не подходят в виде сырья для этой технологии ввиду того, что они не формируют гидросиликаты, но прекрасно подходят для производства кирпича и блоков по технологии гиперпрессования (на базе цементов). Кварцевый песок, в свою очередь, плохо вяжется цементами, но дает искусственный камень высокой прочности на известковом вяжущем.

 

Золы уноса и другие золошлаковые отходы.

Ежегодно в мире на электростанциях и электроцентралях сгорает огромное количество угля. Зола и шлаки, как правило, более чем на половину состоят из SiO2 (по своей сути песка) и могут образовывать гидросиликаты при использовании известкового вяжущего.

Утилизация золы и шлаков является серьезной экологической проблемой ввиду их огромных объемов. Единственным проверенным решением на данный момент является использование зол и шлаков в качестве сырья для производства строительных материалов. Наша компания предлагает золосиликатную технологию производства кирпича и блоков, которая обеспечивает как высокое качество выпускаемой продукции, так и большие объемы потребления сырья.

Состав угля очень сильно варьирует от месторождения к месторождению. Даже одна и та же шахта в разное время может давать разный уголь. Различия в химическом составе угля автоматически приводят к вариациям в составе золы, что, в свою очередь, негативно сказывается на стабильности качества изделий. В данном случае проблема решается добавлением природного песка в смесь в нужной пропорции. Вследствие этого появляется возможность использовать в качестве сырья даже золы с низким силикатным индексом (с низким содержанием SiO2).