Методика оценки качества кремнистых пород при организации производства кирпича керамического

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА КРЕМНИСТЫХ ПОРОД ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА

Ю.В. Терёхина, В.Д. Котляр

РГСУ

В статье предлагаются основы методики испытания кремнистых пород для производства кирпича керамического при организации производства с учётом принципов управления качеством.

In article bases of a technique of test of siliceous breeds for manufacture of a brick of ceramic manufacture are offered at the organization with the account of principles of quality management.

Организация производства керамического кирпича способом полусухого прессования в современных условиях - процесс сложный, продолжительный, требующий постоянного внимания на всех стадиях. При создании предприятия должны соблюдаться существующие требования к организации производства, а также учитываться перспективы развития.

Нами предлагается алгоритм, позволяющий создать современный завод по производству керамического кирпича способом полусухого прессования, отвечающий требованиям мировых стандартов в области менеджмента качества и экологии, выпускающий конкурентоспособную продукцию на основе кремнистых пород, а также методика оценки данных пород в качестве основного сырья.

Технология полусухого прессования керамического кирпича взята за основу как актуальное направление развития в области производства стеновых керамических материалов, получившее широкое распространение в России в связи с наличием широкой сырьевой базы, технологического оборудования российского производства и стран СНГ. При создании производства требуется меньше затрат производственных площадей, ресурсов и энергии. Основными параметрами технологического процесса являются: влажность пресс-порошка, гранулометрический состав, давление прессования и режим обжига.

В предложенной организации производства кирпича керамического использовались положения стандартов серии ИСО 9001 и основы управления качеством.

Первая стадия включает в себя:

1. Изучение рынков всех уровней (местного, регионального, федерального) с позиций «спрос-предложение», ценовых категорий, номенклатуры продукции.

2. Изучение требований действующих нормативных документов на кирпич керамический и на возможную второстепенную продукцию (бой, керамическая крошка, заполнители и т.д.).

3. Рассмотрение зарубежной номенклатуры кирпича и патентных предложений[1].

На основании полученных данных выбирают номенклатуру продукции для производства, определяют производственную мощность, позиции для занятия своей ниши и перспективы сбыта на рынках.

ВЕСТНИК 2/2010

На второй стадии встает вопрос о выборе сырьевых материалов - собственного месторождения или же поиск поставщиков сырьевых материалов для производства.

Кремнистые породы, наиболее распространенными разностями которых являются опоки, диатомиты и трепела, относятся к числу полезных ископаемых, характеризующихся широким диапазоном полезных свойств и, в связи с этим, разносторонними путями применения [2].

Месторождения кремнистых пород изучались в 50-60 гг. прошлого столетия по методикам, утративших силу нормативных документов, и полученные результаты и рекомендации относительно области применения кремнистых пород в настоящее время нуждаются в пересмотре с применением современного оборудования и методик исследования. И, принимая во внимание развитие технологий по производству строительных материалов, в расширении сфер использования.

Рассматриваются разведанные месторождения и варианты поисковых работ. По итогам поисково-оценочных работ принимается решение о выборе месторождения или же, после анализа возможных поставщиков, рассматриваются выбранные варианты.

Третья стадия - лабораторно-технологические испытания сырья, определяющие пригодность потенциальных сырьевых баз для производства кирпича керамического по технологии полусухого прессования и определение физико-механических характеристик планируемой продукции. На данной стадии определяются с месторождением (поставщиком), разрабатываются составы шихты (использование сырья в чистом виде или с добавками) и подбирается оптимум по её влажности и гранулометрическому составу. Устанавливаются технологические параметры производственного процесса -влажность пресс-порошка, давление прессования, температура сушки и режим обжига. Определяются показатели качества продукции. Обязательной стадией, входящей в лабораторно-технологические испытания являются полузаводские и заводские испытания сырья на действующих предприятиях. По итогам данных испытаний корректируют (по необходимости) требуемые характеристики пресс-порошка, и формируют требования к технологическому оборудованию для обеспечения выпуска выбранной номенклатуры продукции с соответствующим уровнем качества.

Методика лабораторно-технологических испытаний кремнистых пород с целью оценки их пригодности для производства кирпича керамического по технологии полусухого прессования включает в себя семь этапов.

На первом этапе, после отбора точечных проб на карьере или месторождении, составляются лабораторно-технологические пробы - объединение исходных проб, их тщательное перемешивание для усреднения химического и минерального состава.

Для составленных проб определяется карьерная влажность, химический и минеральный состав, и таким образом, определяется потенциальная возможность использования исходного сырья для производства кирпича в чистом виде или же с применением добавок.

На втором этапе, для дальнейшего проведения испытаний, кремнистое сырьё измельчается до фракции менее 2,5 мм (данный параметр легко достижим в производственных условиях), определяется гранулометрический состав. При этом содержание фракции менее 1 мм должно составлять более 75 %.

На третьем этапе необходимо определить интервалы влажности пресс-порошка и давления прессования для получения бездефектных образцов из чистого сырья с сырцовой прочностью более 1,5-2 МПа. Для этого используется компрессионное прессование. Для обработки данных составляются таблицы и графики прессования, отражающие зависимость плотности и прочности сырца от влажности пресс-порошка и давления прессования [3].

Готовятся пресс-порошки с влажностью 10, 15, 20, 25, 30 % (широкий интервал влажности обусловлен микропористостью кремнистых пород). Из полученных пресс-порошков формуются образцы-цилиндры диаметром и высотой 50 мм по 6 штук для каждого значения давления при давлении прессования от 5 до 50 МПа (интервал 5 МПа). Сразу после формовки определяется средняя плотность свежеотформованных образцов (измерение размеров и массы) и прочность на 3 образцах. Оставшиеся образцы находятся в естественных условиях в течение 24 часов, по истечении которых они осматриваются и фиксируются дефекты прессования - трещины (перепрессовочные, выпрессовки и др.), расслоение. Затем образцы высушиваются в сушильном шкафу при температуре 100-110 °С. Высушенные образцы также осматриваются на наличие дефектов, определяется средняя плотность и воздушная усадка. Анализ полученных данных (наглядное представление в виде графиков) позволяет установить оптимальное соотношение давления прессования и влажности пресс-порошка для получения бездефектного сырца с необходимой прочностью. Критерием является наибольшая прочность и плотность образцов при отсутствии дефектов прессования.

На этом же этапе возможно установление зависимости прочностных и плотност-ных характеристик от гранулометрического состава пресс-порошка при заданной влажности. Для этого составляются пресс-порошки с различным соотношением фракций 2,5-1,25; 1,25-0,63; 0,63-0,315; 0,315-0,16; менее 0,16 мм. Составы увлажняются до оптимальной влажности, установленной в процессе компрессионного прессования, и прессуются при оптимальных для данной влажности давлениях по 9 образцов-цилиндров каждого состава. Для образцов определяют сырцовую прочность, плотность прессовки, прочность и плотность высушенных образцов, усадку (воздушную и огневую), прочность, плотность, водопоглощение обожженных образцов. По полученным результатам определяют зависимость измеряемых характеристик от гранулометрического состава, и выбирается оптимальное соотношение фракций.

Следующим, четвертым этапом, является определение режима обжига для данного сырья с целью получения зависимости показателей прочности, водопоглощения и морозостойкости образцов от температуры обжига. На основании установленного оптимального соотношения «влажность - гранулометрический состав - давление прессования» формуются образцы в количестве 6 штук на одну температуру. После сушки образцы обжигаются в лабораторной печи. Интервал температуры обжига принимается через 50 0С от 900 до 11000 С. После обжига определяется средняя плотность образцов, огневая усадка, общая усадка, водопоглощение на 3 образцах и предел прочности при сжатии. Оставшиеся образцы подвергаются испытанию на определение марки по морозостойкости. По полученным данным определяется зависимость предела прочности при сжатии, средней плотности, водопоглощения и морозостойкости от режима и максимальной температуры обжига.

Результатом проведенных экспериментов является установление зависимостей качественных характеристик образцов от технологических параметров и выбор оптимальных вариантов для получения наилучших результатов.

Пятым этапом является изготовление полнотелого керамического кирпича стандартных размеров 250x120x65 мм в лабораторных условиях с использованием установленных параметров. Для образцов-кирпичей определяются сырцовая прочность и средняя плотность, плотность высушенных изделий и их прочность, средняя плотность, предел прочности при сжатии и изгибе, водопоглощение и морозостойкость обожженных кирпичей по стандартным методикам и устанавливается соответствие полученных показателей требованиям ГОСТ 530-2007. На данном этапе определяется максимальная скорость об-

ВЕСТНИК 2/2010

жига в программируемой лабораторной печи для одного отдельного кирпича. Для подтверждения и сопоставления результатов определяется коэффициент соотношения данных, полученных на образцах-цилиндрах и образцах-кирпичах.

Шестым этапом лабораторно-технологических испытаний является проведение полузаводских испытаний сырья на действующих заводах по производству кирпича керамического способом полусухого прессования. Полузаводские испытания состоят из подготовки в лабораторных условиях пресс-порошка установленного гранулометрического состава и оптимальной влажности с последующим прессованием полученной массы на заводских прессах при заданном давлении прессования (по результатам лабораторных испытаний). Желательна возможность прессования как полнотелых, так и пустотелых изделий. Для подтверждения лабораторных данных определяется прочность сырца, наличие дефектов прессования (сразу после пресса и в течение 24 часов). Если данные, полученные в промышленных условиях, не соответствуют лабораторным, то проводится корректировка давления прессования на заводских прессах.

На седьмом этапе осуществляется комплексная прогонка сырья по технологической линии с соблюдением установленных технологических параметров. На данном этапе начальный объем опытной партии составляет 2-3 пакета, которые направляются на обжиг по установленному в лабораторных условиях режиму. После обжига изделия испытываются на соответствие требованиям ГОСТ 530-2007. Если полученные данные соответствуют лабораторным результатам и требованиям нормативных документов, то объём партии увеличивают до 5-10 тыс. штук кирпича, если же нет, то корректируют режим обжига на малых объемах (2-3 пакета) с изменением садки и температурного режима до получения установленных характеристик.

Предложенная методика позволяет оценить исходную породу, установить её пригодность в качестве основного сырья для производства керамического кирпича по технологии полусухого прессования, определить технологические параметры производства продукции: влажность пресс-порошка, его гранулометрический состав, давление прессования и режим обжига; качественные показатели изделий. На основании проведённых лабораторно-технологических испытаний кремнистого сырья принимается решение о необходимом технологическом оборудовании для обеспечения технологических параметров производства кирпича керамического полусухого прессования, составляется проект технологической линии.

На четвёртой стадии определяют местонахождение завода с учётом близости расположения коммуникаций и согласования предложенных вариантов с требованиями СНиП и ГОСТов и контролирующих организаций; начинается процесс оформления лицензии на месторождение (заключение договора с поставщиками), составление бизнес-плана и начала проектирования завода.

При проектировании завода учитываются данные, полученные при проведении лабораторно-технологических испытаний по характеристикам сырья, установленным технологическим параметрам производственного процесса, уровень качества продукции, планируемая производительность предприятия, требования нормативных документов по эффективности производства и экологических стандартов.

Параллельно со стадией проектирования принимается решение об организации заводской лаборатории или о заключении договоров со сторонними организациями для проведения испытаний продукции.

На шестой стадии после экспертизы проекта и выдачи разрешения на строительство начинается строительство завода.

Важнейшей стадией при организации производства и создании системы управления качеством является подбор персонала. Каждый сотрудник должен соответствовать занимаемой должности (наличие специального образования), понимать и принимать ответственность за свои действия, быть заинтересованным в результатах своего труда (моральное и материальное стимулирование).

Седьмая стадия - пуско-наладка в организации производства кирпича керамического способом полусухого прессования определяет готовность предприятия к выпуску продукции, корректируются технологические параметры сырья и оборудования для получения продукции заданного уровня качества, рассматривается взаимосвязь подразделений. После установления стабильных параметров технологического процесса и получения продукции заданного уровня качества составляется Технологический регламент предприятия и карты контроля качества, которые позволяют организовать процесс контроля и управления производством и качеством выпускаемой продукции.

Восьмая стадия - продвижение продукции на рынке, включающая в себя разработку рекламных мероприятий, участие в форумах, выставках, выгодные условия продаж. Параллельно осуществляется обратная связь «покупатель-производитель» для сбора и анализа информации по качеству кирпича керамического и принятия решений по процентному выпуску номенклатуры продукции.

В ходе работы предприятия проводят анализ существующей технологии на предмет «узких» мест и предлагаются варианты по их устранению. Для контроля стабильности процессов производства и качества готовой продукции предлагается внедрение статистического контроля, дающего возможность отслеживать эффективность производственных и корректирующих мероприятий.

Предложенная организация производства кирпича керамического способом полусухого прессования даёт возможность эффективно организовать процесс производства и структуру предприятия, расставить акценты на важных этапах при проектировании и затратах на их проведение, избежать ненужных процессоёмких мероприятий, внедрить систему управления качеством, представить на рынок конкурентоспособную продукцию и получить максимальную прибыль.

Литература:

1. И.И. Мазур, В.Д. Шапиро Управление качеством: учеб. пособие, под общей редакцией И.И.Мазура. - 2-е изд. - М.: Омега-Л, 2005. - 400с.

2.Дистанов У.Г., Копейкин В.А., Кузнецова В.А., и др. Кремнистые породы (диатомиты, опоки, трепела) верхнего мела и палеогена Урало-Поволжья. - Казань, 1970 г. - 331 с.

3. В. А. Кондратенко «Определение оптимальных параметров формования сырца при полусухом способе прессования керамического кирпича» журнал «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века» N 1, 2006 г.

Ключевые слова: кирпич керамический, полусухое прессование, кремнистые породы, оценка пригодности, управление качеством.

Key words: Brick ceramic, moist pressing, siliceous breeds, a suitability estimation, quality management.

Рецензент: доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники РФ, профессор кафедры технологии керамики, стекла и вяжущих веществ Южно-Российского государственного технического университета (НПИ), г. Новочеркасск Зубехин А.П.

e-mail автора: vuliva2209@,mail.ru