СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КИРПИЧА
METHOD OF MAKING BRICKS

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве керамических стеновых изделий, а именно в производстве пустотелого и обыкновенного полнотелого глиняного кирпича, обжиг которого осуществляют с применением твердого топлива.
Известные способы производства глиняного кирпича, при которых обжиг осуществляют твердым топливом, заключаются в следующем: подготовленную глину формуют в кирпич-сырец методом полусухого прессования или пластического формования, получая при этом сырец обыкновенного полнотелого или пустотелого кирпича различных типов. Предварительно высушенный до требуемой влажности кирпич-сырец обжигают, пересыпая ряды изделий твердым топливом (см. книгу Б.Д. Коровников, "Строительные материалы", М., Высшая школа, 1974 г., стр. 72-76).
Основным недостатком известных технологий является неравномерность передачи тепловой энергии по объему обжигаемого изделия: значительный температурный перепад между наружной поверхностью кирпича и его внутренней частью приводит к чрезмерным напряжениям и появлению трещин.
Частично этот недостаток устранен в технологиях, при которых применяется искусственное введение топлива в шихту формуемого сырца.
Известен способ изготовления пористого обожженного кирпича, изготовленного из смеси глины с дробленным каменным углем, при котором осуществляют выжигание из кирпича-сырца горючих добавок путем просасывания через решетчатый конвейер с размещенными на нем кирпичами горючих газов за счет создаваемого под решеткой вакуума (см. авт. св-во 79849, кл. С04В 33/32, опубл. 1950). Выгорание запрессованного в кирпич-сырец каменного угля повышает эффективность процесса обжига, однако осуществление способа сопровождается значительными энергетическими затратами, необходимыми для создания проходящего через кирпичи потока горючих газов.
Наиболее близким техническим решением является способ производства глиняного легковесного кирпича, включающий получение полуфабриката кирпича-сырца с предварительным введением в объем сырья при его подготовке в процессе приготовления шихты, топливных добавок, сушку кирпича-сырца и его обжиг. При обжиге введенные в кирпич-сырец частицы топлива выгорают, оказывая благоприятное воздействие на процесс обжига и образуя в массе кирпича поры, снижая тем самым вес и теплопроводность изделия (см. книгу Д.И. Швайка, А.П. Виговская и др. "Энергосберегающие технологии производства стеновой керамики", Киев, "Будивельник", 1987 г., стр. 35-74).
Технология производства кирпича, при которой выгораемое при обжиге кирпича топливо добавляют в шихту, характеризуется рядом особенностей:
- во-первых, как показали исследования, введение в шихту топлива в виде топливных добавок в количестве более 50-ти % от потребного на обжиг количества топлива снижает конечную прочность кирпича, т.е. для получения качественного кирпича необходимо вводить в шихту оптимальное количество топливных добавок;
- во-вторых, необходимо выдерживать их рациональный гранулометрический состав, обеспечивать изотермическую выдержку для выгорания добавок при обжиге, учитывать химическое соответствие топливных добавок и состава шихты и т.п., т.е. процесс характеризуется высокими технологическими требованиями. Вместе с тем топливо, запрессованное в замкнутое пространство внутри объема кирпича, не всегда выгорает полностью, так как частицы топлива при запрессовке обволакиваются глиной и доступ кислорода, необходимого для горения, к таким частицам затруднен.
Вследствие вышеизложенного на практике обеспечить эффективный обжиг кирпича, осуществляя подачу количества топлива, которое было бы достаточно для обжига изделия только введением этого количества топлива в шихту, не представляется возможным. В известных технологиях, в том числе и в ближайшем заявляемому решению аналоге, только часть необходимого для обжига твердого топлива вводят в шихту, остальное его количество подают на обжиг засыпкой топлива в пространство между рядками сырца и вокруг садки. Однако такая подача топлива сопровождается такими недостатками, как неэкономичный расход топлива, неравномерность обжига изделий, трудности в решении вопросов утилизации шлака и в решении вопросов автоматизации процессов садки и пакетирования кирпича после обжига.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков.
Технический результат заключается в том, что процесс обжига кирпича осуществляется без дополнительных внешних источников обжигающей энергии.
Проблема решается, а технический результат обеспечивается тем, способ производства кирпича включает подготовку глины и смешивание ее с углем. При этом пластическое прессование осуществляют в вакуумном прессе под давлением 0,7-1,0 МПа, где на выходе посредством уплотнительного мундштука получают брус. Далее по ленточному транспортеру брус подают к резательным датчикам, которые определяют длину бруса и дают команду резательному автомату на отрез мерного бруса, который другим резательным автоматом делит его на кирпичи через многострунку. После чего с помощью лазерных датчиков кирпичи собирают в пачки, которые ленточным транспортером подают к роботу-укладчику, укладывающему их на обжиговые вагонетки, далее их направляют в зону отстоя на 2-3 дня, где кирпич-сырец обветривают с потерей влаги до 7-8%, после чего вагонетки направляют в сушильную камеру с температурой кирпича-сырца на входе 30-45С, влажностью 10-15%, на выходе температурой 70-95С, влажностью 1-7% и далее в туннельную печь, условно поделенную на три зоны, где в первой зоне подготовки кирпича к обжигу длиной от 30 до 90 метров кирпич набирает температуру до 600С, во второй зоне обжига длиной от 30 до 90 метров одинарный кирпич нагревают до 900-980С, а двойной - 850-950С, а в третьей зоне охлаждения длинной от 30 до 90 метров кирпич постепенно охлаждают.
При первоначальном розжиге, в конце второй зоны, устанавливают стенку из кирпича с отверстиями под масляные форсунки, обеспечивают вентилятором необходимую тягу, затем зажигают масляные горелки и в первые сутки нагревают стенки печи, сделанные из специального термостойкого огнеупорного кирпича до 400С, на вторые сутки доводят температуру до 600-750С. При создании именно таких определенных условий в данной зоне горения обеспечивается самопроизвольное возгорание угля при доведении температуры кирпича-сырца до 800-850С.
Производство кирпича начинается с добычи глины. Добыча глины производится экскаватором одноковшовым с вылетом стрелы 5 м. При разработке карьера снимается верхний слой плодородной почвы (чернозем), глубина которого составляет не менее 50 см. Глина добывается на глубине 4-4,5 м в зависимости от места нахождения грунтовых вод. При добыче глины смешиваются три слоя: нижний, средний и верхний из-за разной пластичности глины. Добытая глина перевозится на территорию завода на грузовом автомобиле и складируется в бурты. Подается глина с буртов фронтальным погрузчиком в приемное отделение глины, одновременно с глиной во второй бункер засыпается уголь марки АШШ. Подается глина и уголь с бункеров одновременно через весы на транспортерную ленту. Соотношение глины и угля регулируется весами, в зависимости от калорийности угля. Процентное соотношение по объему: глина 100%, уголь от 10% до 40%. По транспортерной ленте смесь глины и угля подается к вальцам тонкого помола, где дробятся крупные частицы глины и угля. Следующий транспортер подает измельченную смесь через весы в глиномешалку для равномерного перемешивания глины и угля. Весы определяют, на какое качество смеси нужно подать воду в зависимости от влажности глины. Этот процесс регулирует приготовитель глиняных масс. После увлажнения глина подается по транспортеру во вторую глиномешалку для более тщательного перемешивания угля и глины в увлажненном состоянии, при необходимости добавляется вода для увлажнения смеси во второй мешалке. После вторичного перемешивания глины и угля по транспортеру смесь подается в третью глиномешалку для более равномерного распределения угля в глине. С третьей глиномешалки смесь глины и угля по транспортеру подается в вакуумный пресс пластического прессования. Создание вакуума в прессе осуществляет вакуумный масляный насос с водяным охлаждением. Вакуумный насос держит давление в вакуумной камере 0,7-1,0 МПа. После попадания в пресс смесь подается шнеками через уплотнительный мундштук на выход, где получается брус. После выхода из пресса по ленточному транспортеру брус подходит к резательным датчикам, которые определяют длину бруса и дают команду резательному автомату на отрез мерного бруса. Дальше по транспортеру мерный брус подается по ленточным транспортерам к следующему резательному автомату, который делит мерный брус на кирпичи через многострунку. Из одного мерного бруса получается одинарного (стандартного) кирпича и двойного (блока). В дальнейшем кирпич с помощью лазерных датчиков собирается в пачки и по ленточным транспортерам подается на стол для раздвижки кирпича под захват робота-укладчика, который укладывает кирпич на обжиговые вагонетки. На одной вагонетке кладывается от 2000 до 4500 шт одинарного (стандартного) кирпича, от 1500 до 3500 шт полуторного и от 1000 до 2500 шт двойного (блока) кирпича. В дальнейшем, обжиговая вагонетка с влажным кирпичом-сырцом, через электрическую раздатку отправляется в зону отстоя лебедками, где кирпич сырец немного обветривается и отдает до 7-8% влаги. В зону отстоя входит 20-40 обжиговых вагонеток. В зоне отстоя кирпич сырец находится 2-3 дня, затем перемещается в сушильную камеру, где и происходит полная сушка. Кирпич сырец на входе в сушильную камеру с помощью теплого воздуха, подаваемого вентиляторами по специальным каналам из печи, прогревается в зоне отстоя до 30-45С, на выходе из сушильной камеры температура кирпича-сырца составляет 70-95С. Разряжение в сушильной камере составляет 3-8 МПа. На входе в сушильную камеру влажность кирпича-сырца составляет 10-15%, на выходе его влажность составляет 1-7%. Для равномерной просушки кирпича-сырца (края, середина) поток теплого воздуха направляется до середины сушильной камеры по боковым вентиляционным каналам, далее подача теплого воздуха идет по центру сушильной камеры. Движение теплого воздуха по сушильной камере производится двумя вентиляторами - нагнетающим и вытяжным. Нагнетающий вентилятор производит отбор теплого воздуха из печи и нагнетает его в сушильную камеру. Вытяжной вентилятор способствует продвижению теплого воздуха по сушильной камере и его выбросу через 3 фильтра в атмосферу через вытяжную сероочистительную трубу. После процесса сушки кирпич-сырец поступает в тоннельную печь. Длина тоннельной печи может варьироваться от 90 до 180 метров. Печь поделена на три зоны.
1 зона - А.
Зона подготовки кирпича к обжигу, где кирпич-сырец плавно набирает температуру до 600С градусов.
2 зона - В.
Зона обжига, где кирпич набирает температуру и воспламеняется от разогретых стенок 4-9 камер. Одинарный кирпич 900-980С. Двойной кирпич 850-950С.
3 зона - С.
Зона охлаждения, где обожженный кирпич постепенно охлаждается до температуры атмосферного воздуха
В каждую из зон помещается до 16 вагонеток. После обжига вагонетка, с помощью цепяной электрической лебедки, перемещается на площадку, где после полного охлаждения бригада упаковщиков приступает к упаковке кирпича в пачки. В одну пачку укладывается 150-250 шт. одинарного кирпича, 100-200 шт. полуторного 80-140 шт. двойного кирпича. Упакованный в пачки кирпич обвязывается упаковочной лентой, затем снимается карой и перемещается на отгрузочную площадку.
Для более быстрого розжига печи кирпич-сырец формируется с большим количеством угля 30-50%. После сушки кирпич-сырец загоняется в печь на обжиговых вагонетках до 6-ой камеры. В конце второй зоны на 7-ой камере устанавливается стенка из кирпича с отверстиями под масляные форсунки со смотровыми окошками. Стенка устанавливается для того, чтобы вентилятор мог создавать тягу в нужной зоне. Затем зажигаются масляные горелки. Впервые сутки нагреваются стенки печи, и теплым воздухом удаляется влага из кирпича. Печь разогревается до 400 С.
Во вторые сутки печь разогревается до 600-700С. Стены печи второй камеры должны быть уже хорошо разогреты, кирпич сырец начинает набирать температуру и при достижении определенных параметров происходит самовозгорание кирпича.
На третьи сутки температура достигает 800-850С. Первые две вагонетки с кирпичом набирают нужную температуру, уголь разгорается и с помощью тяги огонь переходит самопроизвольно на другие вагонетки, которые находятся в печи, в зоне подготовки. При достаточной температуре 800-850С происходит самовозгорание следующего кирпича-сырца, который постепенно подходит к зоне обжига, где от разогретых стен, изготовленных из специальных материалов, кирпич постепенно набирает определенную температуру и в зоне обжига самопроизвольно воспламеняется.
После того, как произошел розжиг печи масляными горелками, уголь в кирпиче воспламенился, в зоне обжига стены печи разогрелись до нужной температуры, масляные горелки тушатся и убираются. Первые две вагонетки продолжают гореть и сильнее разогревают стены камеры обжига. В зоне подготовки кирпича к розжигу кирпич сырец уже набрал нужную температуру с помощью тяги теплого воздуха. Далее делается толкание следующей вагонетки. Подготовленный кирпич заходит из зоны подготовки в зону обжига, в результате происходит воспламенение угля в следующем кирпиче. Для равномерного горения кирпича на вагонетке (края - середина) регулируется тяга воздуха, чтобы кирпич равномерно обжигался по всей площади вагонетки. При толкании происходит смещение вагонеток. Первые две вагонетки продолжают гореть и нагревают стены своей камеры и т.д. Когда зона обжига полностью разогрета (это 4-9 камеры), стены печи в зоне обжига раскалены, увеличиваем режим толкания. И так, из зоны подготовки кирпич заходит в зону обжига, где уголь в кирпиче воспламеняется, горит в зоне обжига 6-12 часов без добавления (подсыпки) сверху твердых горючих материалов и без применения дополнительной энергии для поддержки горения. В случаях механических отклонений, когда по техническим причинам нарушается пропорциональность смеси в шихте, выходе из строя терморегулирующего оборудования, каких-либо человеческих факторов, происходит снижение температуры в камерах горения, через вертикальные смотровые окна производится тонкая регулировка температуры путем добавления высококалорийного угля. Расход угля в смеси шихты составляет 10-40% от глины, в зависимости от калорийности угля и температуры горения в камерах обжига. Процесс обжига осуществляется самовозгоранием кирпича сырца от стен камеры обжига.