Скачать прайс-лист
  • Тел./факс: (05236) 2-16-75; моб.: (067) 49-67-054
  • ул. Кременчугское шоссе 1, г. Светловодск Кировоградской области
  • Email: szsi@ukr.net

Мы поможем построить ваш светлый дом cиликатный кирпич - экологически чистый стеновый материал

  • г. Светловодск
  • ул. Кременчугское шоссе 1
  • Тел./факс: (05236) 2-16-75;
  • моб.: (067) 49-67-054

Силикатный кирпич

  1. История развития силикатного кирпича
  2. Характеристика сырьевых материалов
    1. Песок
    2. Известь
  3. Технология производства силикатного кирпича
    1. Приготовление сырьевой смеси
    2. Прессование кирпича-сырца
    3. Автоклавная обработка

1. История развития силикатного кирпича

5 октября 1880 г. немецкий ученый В. Михаэлис получил в Берлине патент на изготовление силикатного кирпича с применением гидротермальной обработки сырца. Его изобретение является основой изготовления силикатного кирпича. В. Михаэлис экспериментальным путем доказал, что изделия состоящие из известково-песчанной смеси под действием высокого давления (8-16 атм.) и высокой температуры (165-200°C) в закрытом сосуде в течении определенного времени (6-10 часов) приобретают прочность камня. До этого на протяжении долгого времени известь считалась непригодной для создания прочных водостойких каменных изделий, так как в природных условиях она затвердевает медленно, следовательно, прочность изделия невысока и под действием воды сделанные таким образом изделия быстро размокают. Это связано с тем, что для вступления кварца в химическое взаимодействие с известью необходимы водная среда и высокая температура. Практически это достигается применением насыщенного водяного пара под высоким давлением. Технологический процесс формовки путем прессования с последующей автоклавной обработкой вот уже более ста лет составляет основу промышленного производства силикатных изделий.

Силикатный кирпич - можно классифицировать как вяжущий материал автоклавного твердения, основными компонентами которого составляют воздушная известь 10-15 %, а также кварцевый песок 80-90 % и вода, которую применяют на всех стадиях производства: при гашении извести, приготовлении силикатной массы, прессовании и получении технологического пара. Также возможна замена частично или полностью основных компонентов на твердые отходы производств (шлаки, золы). В связи с этим большое значение приобретает проблема утилизации промышленных отходов и создания энергосберегающих технологий получения строительных материалов, в связи с чем уменьшаются затраты на использование основных сырьевых материалов и уменьшается себестоимость продукции.

В стремлении усовершенствовать технологию и повышать качества силикатного кирпича активно разворачивается научно-исследовательская деятельность. H. H. Смирнов (1926 г.) установил, что цементирующее вещество в силикатном кирпиче состоит из гидросиликатов кальция. А. В. Волженский (1930—1932 гг.) исследовал процесс автоклавной обработки силикатных материалов и определил основные стадии этого процесса, разработал методику теплотехнических расчетов гидротермальной обработки силикатных материалов. В послевоенный период неоценимый вклад в развитие отрасли внесли работы А. В. Волженского, П. П. Будникова, Ю. M. Бутта, П. И. Боженова, С. А. Кржеминского, Л. M. Хавкина и др. Результаты научных исследований активно внедрялись в практику работы заводов силикатного производства, существенно увеличивался объем знаний об основных закономерностях процесса автоклавного твердения силикатных материалов, составе и свойствах возникающих при этом новообразований, свойствах силикатных материалов и изделий.

На сегодня технологический цикл производства силикатного кирпича занимает 15-18 часов, в то время как для керамического кирпича требуется 5-6 дней, трудозатраты и расход топлива в два раза ниже, а готовая продукция дешевле на 20-35 %. Это отличный строительный материал, прочный, надежный, долговечный и функциональный.

2. Характеристика сырьевых материалов

2.1 Песок

Одним из основных сырьевых материалов в производстве силикатного кирпича является кварцевый песок. Песок образуется в результате выветривания таких горных пород как граниты, гнейсы и др. Продукт разрушения переносится к местам залегания ветром и водой.

В зависимости от места залегания пески классифицируют на:

  • горные и яровые, которые состоят из песчинок углообразной формы с неровной поверхностью;
  • речные и озерные, которые имеют песчинки обкатанной формы с гладкой поверхностью;
  • морские, которые содержат мелкие обкатанные зерна с гладкой поверхностью;
  • дюнные, с мелкими легкими частями.

По размеру зерен пески разделяют на следующие группы:

  • крупнозернистые , которые состоят из зерен размером от 5 до 2 мм;
  • мелкозернистые, которые состоят из зерен размером от 0.6 до 0.2 мм;
  • очень мелкозернистые, которые состоят из зерен размером от 0.2 до 0.05 мм;

Пески, которые содержат 90% и больше кремнезема (SiО2), называют кварцевыми. Кремнезем в природе встречается в аморфном и кристаллическом состоянии. Из аморфного кремнезема образуются залежи диатомита и трепела. Аморфный кремнезем достаточно хорошо растворяется в воде и активно вступает в химическое взаимодействие с известью при обычной температуре. Кристаллический кремнезем встречается в природе в виде минерала кварца. Кварц характеризуется большой твердостью и прочностью, он плохо растворяется в воде. В обычных условиях при нормальном давления и комнатной температуре кварц не вступает в химическое взаимодействию с известью, для этого нужное наличие водной среды и высокой температуры, что практически достигается, используя насыщенный пар под высоким давлением. В большинстве случаев кварцевые пески имеют разный цвет, чаще всего желтого цвета от содержания соединений железа. Белые пески встречаются достаточно редко.

Качество песка для производства силикатного кирпича определяется экспериментальным путем. Для этого изготавливают и опробывают образцы: вначале куб или цилиндр в лабораторных условиях, а потом отдельные кирпичи или небольшие партии кирпичей в полупроизводственных или производственных условиях. Для предварительной, ориентировочной оценки песка можно руководствоваться следующими общими положениями:

  • песок должен содержать в своем составе не менее 90 % кремнезема в виде кварца;
  • желательно, чтоб зерна песка имели не круглую, обкатанную форму, а углообразную форму и неровную поверхность;
  • песок должен содержать не более 10% глины;
  • песок не должен содержат примеси органических веществ;
  • песок должен быть разнозернистым, т.е. он должен состоять из зерен разной крупности;

Зерновой состав песка имеет большое значение, потому что песок, который состоит из зерен разной крупности, хорошо прессуется. Объясняется это тем, что при сдавливании сырьевой смеси на прессе мелкие зерна песка размещаются между крупными, заполняя пустоты между ними, вследствие чего увеличивается плотность кирпича. Если зерновой состав природного песка определяется неудовлетворительным, в процессе производства к нему добавляют песок, который содержит более мелкие или более крупные зерна. Зерновой состав песка определяют в лаборатории ситовым анализом, при котором песок просеивают через набор стандартных сит. Примеси глины в песку в виде включений нежелательно, потому что при наличии включений глины в силикатном кирпиче прочность и морозостойкость его снижается, а водопоглощение увеличивается. Если глина равномерно распределена в песке, тогда она улучшает формовочные свойства сырьевой смеси, благодаря чему улучшается прессование кирпича. При присутствии в песке более 10% глины, частицы глинистого вещества обволакивают песчинки и ухудшают условия взаимодействия извести с песком.

Присутствие в песке органических примесей резко ухудшает качество кирпича. Некоторые органические вещества обволакивают песчинки, образуя пленку на их поверхности, что ухудшает условия взаимодействия извести с песком. Кроме этого, при автоклавной обработке силикатного кирпича органические вещества разлагаются, при этом выделяются газы, которые вызывают образование трещин в кирпиче. Объемный вес песка зависит от его зернового состава, кроме этого он изменяется от влажности песка. При увеличении влажности песка до 6-7% объем песка увеличивается, а значит, удельный вес его уменьшается. При дальнейшем увеличении влажности песок начинает уплотнятся и его объемный вес снова увеличивается.

2.1 Известь

Воздушной известью называется вяжущее, получаемое умеренным обжигом (не доводится до спекания) карбонатных пород, содержащих до 8% глинистых примесей, а также известь можно получать обжигом мелких фракций в установках скоростной термообработки.

Воздушная известь бывает следующих видов:

  • негашеная комовая - продукт обжига карбонатных пород;
  • негашеную молотую - продукт помола комовой извести;
  • гидратная гашеная известь - порошкообразный продукт гидратации негашеной извести.

Воздушная известь обеспечивает твердения и сохранения прочности строительных растворов в воздушно-сухих условиях. Для производства извести применяют, как правило, горные породы, состоящие из карбоната кальция. Карбонат кальция находиться в природе в виде двух кристаллических модификаций: кальцита и арагонита. Твердость кальцита по шкале Мооса равна 3, плотность примерно 2700 кг/м³ . Кристаллы кальцита имеют совершенную спайность в трех направлениях. Арагонит кристаллизуется в ромбической сингонии, имеет твердость 3,5-4,0 по шкале Мооса и плотность 2900-3000 кг/м³ . Спайность арагонита, в отличие от кальцита, выражена слабо. Известняковые породы являются осадочными образованиями органогенного или химического происхождения.

Цвет известняковых пород зависит от примесей. Чистые известняки обычно имеют белую окраску. Примеси оксидов железа и марганца окрашивают их в желтоватые, бурые, красноватые тона, примеси углеродсодержащих веществ - в серые и даже черные. Наиболее характерными примесями в известняках: карбонат магния, кремнезем, глинистые вещества, гипс, пирит. В небольших количествах встречаются соединения фосфора.

Известь представляет собой белое, очень огнестойкое вещество, плавится только в электрической печи при температуре более 2500 ºС.

Различают две разновидности извести:

  • воздушная негашеная (кипелка);
  • гашеная.

На заводах силикатного кирпича используют кипелку. При взаимодействии негашеной извести с водой происходит реакция гидратации оксидов кальция и магния:

CaO + H2O = Ca(OH)2

MgO + H2O = Mg(OH)2

Реакция гидратации оксидов магния и оксидов кальция идут с выделением тепла. При реакция гидратации оксидов кальция выделяется значительное количество теплоты, составляющее 65 кДж на 1 моль, или 1160 кДж на 1 кг оксида кальция. При этом температура гасящейся извести может достигать таких значений, при которых возможно не только кипение воды, но и возгорание дерева. Само название негашеной извести — известь-кипелка обусловлено способностью ее выделять большое количество теплоты, вызывающей кипение воды. Теоретически для гашения одной весовой CaO требуется 0.32 весовых части воды. Практически выделенного тепла часть воды испаряется. Если гасить известь (кипелку) умеренным количеством воды, то известь в процессе гидратации увеличивается в объеме и образует белого цвета, легкую порошкообразную массу гидроксида кальция. В результате получаем сухую гашеную известь (пушонку). Если гасить известь с избытком воды, то в зависимости от количества избытка воды получаем известковое тесто или известковое молоко.

Известь надо хранить в закрытых складских помещениях от воздействия влаги. Не рекомендуется на длительный период времени оставлять известь на воздухе. Во-первых, известь интенсивно поглощает влагу из воздуха, что приводит к ее самопроизвольному гашению в пушонку, а, во-вторых, известь в присутствии влаги реагирует с углекислотой, которая находится в воздухе, что приводит к ее карбонизации. В результате карбонизации активность извести снижается. Гашеная известь может быть использовано для производства силикатного кирпича, но вследствие того, что она после гашения на воздухе превращается в очень легкий и тонкий порошок (пушонку), ее использование связано со значительными трудностями - увеличение затрат и расхода извести на единицу продукции, а также ухудшение санитарных условий на предприятии.

3. Технология производства силикатного кирпича

Силикатный кирпич представляет собой искусственный камень, произведенный из смеси извести и кварцевого песка, которая затвердевает под действием пара в автоклаве. Доставка песка осуществляется на завод автотранспортом. Приемный бункер должен находится в закрытом помещении с целью исключения влияния атмосферных осадков. Ленточным транспортером песок подается в бункера. На приемных камерах бункера установлении решетки для задержания крупных кусков и посторонних предметов, которые изымаются обслуживающим персоналом. От бункеров песок ленточным питателем перегружается на ленточный конвейер и далее на сито-бурат, отделяющее из песка камни, различные включения, размером более 20 мм, последние ленточным конвейером изымаются в бункер отходов и далее вывозится на свалку. Известь из бункеров хранения системой ленточных конвейеров подается в расходный бункер над мельницей. От расходных бункеров питателя песок и известь подается в шаровые мельницы.

Большое значение на качество силикатного кирпича выявляет количество извести, которая содержится в сырьевой смеси, и равномерно ее дозирования в процессе приготовления смеси. При составлении сырьевой смеси известь дозируют не по его общей массе, а по весу его активной части, которая будет участвовать в реакции отверждения, т.е. по весу активного оксида кальция. В связи с этим нормы расхода извести устанавливают в зависимости от его активности, кроме того, учитывают свойства второго компонента сырьевой смеси - кварцевого песка. Главная задача при приготовлении сырьевой смеси состоит в том, чтобы строго придерживаться установленной норме расхода извести по активному CaO, потому что уменьшение расхода извести против нормы приводит к ухудшению качества кирпича, а увеличение его расхода - к необоснованной себестоимости продукции. В среднем содержание активного CaO в силикатной массе на заводах составляет от 6 до 8%. При одном и том же содержания активного CaO в смеси фактический расход извести зависит от его качества. Если используется свежая обожженная высокоактивная известь, которая содержит большое количество неразложившейся извести и посторонних примесей, а также если известь долго хранилось на воздухе, то разложение ее увеличивается. Активность извести, которое поступает в производство, часто меняется, в связи с этим для получения сырьевой смеси с заданной постоянной активностью, приходится часто менять расход извести. Для этого на заводах пользуются ранее составленными таблицами, которые позволяют определить дозировку извести в кг на единицу продукции (1 м³ силикатной массы или 1000 штук кирпича).

При дозировке компонентов сырьевой смеси необходимое количество песка отмеряется по объему, а известь дозируют по массе с помощью бункерных весов или весовых дозаторов другого типа. Процесс изготовления сырьевой смеси включает тщательное смешивание извести с песком и гашеной извести. Реакция гашения (гидратации) CaO проходит по уравнению:

CaO+H2O = Ca (OH)2

3.1 Приготовление сырьевой смеси

Сырьевую смесь изготавливают барабанной или силосным методами. При барабанном способе известь и песок вместе загружают в сушильный барабан, где происходит их перемешивание и гашеной извести, при этом процесс гашения извести ускоряют с помощью насыщенного пара под давлением, который подают в барабан. При силосном способе молотая негашеная известь и песок заблаговременно перемешивают и увлажняют, а затем загружают в силоса, где происходит процесс гашения извести (1,5-4 часа).

Кроме извести и песка, составной частью сырьевой смеси является вода, которая необходима для полного гашения извести. Вода также придает массе пластичность, необходимую для прессования кирпича-сырца, и создает благоприятные условия количеством воды. Нехватка воды приводит к неполному гашению извести; избыток воды, хотя и обеспечивает полное гашение, но предоставляет высокую влажность сырьевой смеси.

При приготовление сырьевой смеси в сушильных барабанах загрузка компонентов может проводиться двумя способами: при первом способе загружают все песок и все известь, при втором - сначала загружают 20-25% песка, а потом все известь и остальные песка. При загрузке вторым способом масса смешивается лучше, но уменьшается коэффициент использования сушильного барабану по времени. Молотую негашеную известь подают пневмотранспортом в бункер-запасник, откуда оно поступает на автоматические весы или весовой дозатор. Взвешенная порция извести подается ленточным транспортером, куда также подается отдозированный песок, на предыдущее смешивание в одно- или двух вальный лопастные смеситель непрерывного действия. После загрузки в сушильный барабан закрывают крышку люка и открывают клапан, выпускающий пар. Пар должен подаваться в течение всего времени сушки при постоянном давлении. После остановки сушильного барабан осторожно выпускают пар, открывают люк и, медленно вращая барабан выгружают смесь в бункер-запасник, который находится под сушильным барабаном. Готовую сырьевую смесь дозируют тарельчатым питателем и подают на пресса ленточным транспортером.

Силосный способ приготовления смеси имеет значительные экономические перевес перед барабанным, так как при силосовании массы на гашение извести не используется пар. Кроме этого, силосный способ производства значительно проще чем барабанный. Подготовленные известь и песок непрерывно подается питателем в заданном соотношению в одновальный или двухвальный смеситель непрерывного действия и увлажняются. Перемешанная и увлажненная смесь поступает в силоса, где выдерживается от 1,5 до 4 часов, в течение которых известь гасится. Силос представляет собой цилиндрический сосуд из стали или железобетона. Высота силоса 8-10 м, диаметр - 3,5-4 м. В нижней части силос имеет конусообразную форму. Силос разгружают с помощью тарельчатого питателя на ленточный транспортер. Как при загрузке силикатной массы из запасников сушильных барабанов, так из силосов выделяется пыль, что является большим недостатком в работе оборудования.

Работа силоса происходит следующим образом. Изнутри силос распределен перегородками на три секции. Масса засыпается в одну из секций в течение 2,5 час, столько нужно и для разгрузки секции. При заполнении силоса нижний слой вылеживается течение того же времени (~ 2,5 час.). Затем секция выстаивается 2,5 часа, и после этого ее разгружают. Таким образом, нижний слой гасится около 5 часов. В связи с тем, что разгрузка силосов происходит только снизу, а промежуток между разгрузками составляет 2,5 часа, то все последующие слои также выдерживаются в течение 5 часов. При вылеживании в силосах смесь часто образует налипания. Фактором этого является относительно высокая влажность массы, а также уплотнение и частичное твердение при ее хранении. Наиболее часто налипание сырьевой смеси образуются в низших слоях массы в основанные силосов. Для лучшей разгрузки силоса необходимо, чтобы масса имела по возможности меньшую влажность. По опыту работы заводов установлено, что силосы разгружаются удовлетворительно при влажности массы 3,5-4,5%. Для облегчения разгрузки периодически включают вибратор, который закреплен на стенке силоса, и этим уменьшают налипание массы на стенках. Если это не помогает, то массу выбивают ломами через разгрузочных люка.

3.2 Прессование кирпича-сырца

Это одна из важнейших операций в технологической схеме производства силикатного кирпича. От степени уплотнения сырьевой смеси при прессовании сырца в значительной степени зависит плотность, прочность и другие физико-механические свойства силикатного кирпича. Хорошо уплотнить сырец - значит довести до минимума свободное пространство между частицами песка, сблизил их настолько, чтобы они разделялись друг от друга только тоньше слоями вяжущего вещества. Такое сближение зерен песка создает благоприятные условия для получения плотного и прочного силикатного кирпича. В момент прессования сырьевой смеси зерна песка сопротивляются сжатию. Сила трения массы в стенки формы и зерен друг о друга осуществляется посредством использования давления, которое должно распределиться равномерно по всей площади прессуемого изделия. Прессование необходимо вести только к определенной границы, так как при увеличении давления выше предельного в смеси появляются упругие деформации, которые не исчезают после снятия давления. При формировании силикатного кирпича удельное давление прессования составляет 15-20 МПа.

Существенное значение имеет также скорость, с которой увеличивается давление при прессовании. Так, быстрое наращивание давления при ударном прессовании может вызвать не уплотнение, а разрушение структуры изделия. Поэтому для преодоления внутренних сил трения давление при прессовании должно увеличиваться плавно с определенной оптимальной скоростью. На работу пресса и на качество силикатного кирпича большое влияние оказывает содержание влаги в сырьевой смеси в момент прессования сырца. Оптимальная влажность сырьевой смеси при прессовании кирпича-сырца зависит от различных факторов. На каждом заводе силикатного кирпича эту величину устанавливают опытным путем. Ориентировочно можно считать, что оптимальная влажность сырьевой смеси составляет около 6-7% от ее общей массы.

Увеличение влажности смеси больше оптимальной не дает возможности спрессовать сырец, снять его со стола пресса и положить на вагонетку. Уменьшение влажности приводит к получению сырца низкой прочности, разламывается под действием своего веса. Кроме этого, недостаточное содержание влаги в сырце делает известь низкой пластичности, которая обеспечивает связь между отдельными зернами песка. Содержание влаги в сырьевой смеси систематически контролирует лаборатория завода. Ориентировочно влажность смеси можно определить непосредственно у пресса. Это делается следующим образом: пробу смеси берут в руку и сдавливают. Если при этом смесь не распадается и на кочках не оставляют слабые отпечатки пальцев - влажность массы близка к норме.

Процесс прессования кирпича-сырца складывается из следующих операций: заполнение прессовых форм массой, прессования сырца, вытаскивания сырца на поверхность стола, снятия сырца со стола, складирование сырца на запарочные вагонетки. Сырьевую смесь, изготовленную в силосах или сушильных барабанах, подают с помощью ленточного транспортера в бункер над смесителем пресса. Подачу смеси в пресс-смеситель регулируют с таким расчетом, чтобы смесь всегда заполняла ее примерно на 3/4 объема. Если масса имеет более низкую влажность, чем нужно, ее дополнительно увлажняют в пресс-смесителе. Вдоль стенок пресс-смесителя возложена водопроводная труба. Увлажненная смесь смешивается ножами пресс-смесителя при вращении их и поступает в две смежные прессовые формы через отверстие, которое находится на дне смесителя. При прессовании стол пресса остается неподвижным, а ножи пресс-смесителя, вращаясь, заполняют массой следующую пару прессовых форм. Величина давления прессования, а следовательно прочность полуфабриката варьируется путем изменения высоты заполнения прессовых форм сырьевой смесью: с увеличением последней плотность полуфабриката увеличивается. Снятие полуфабриката и садка на заправочную вагонетку может проводиться вручную или автоматизировано.

3.3 Автоклавная обработка

Известково-песчаные изделия в условиях автоклавной обработки затвердевают благодаря образованию гидросиликатов кальция. Такое твердения называется гидросиликатным. Чтобы придать силикатному кирпичу необходимой прочности, его надо обрабатывать насыщенным паром под давлением - от 8 до 12 атмосферы. Температура насыщенного пара составляет от 174,5 до 187,0°C. Температурное воздействие на сырец при автоклавной обработке помогает протеканию реакции образования цементирующего вещества с максимальной интенсивностью. В процессе автоклавной обработки (запаривания) кирпича-сырца выделяют три стадии:

  • Первая стадия начинается с момента впуска пара в автоклав и заканчивается при наступлении уравнения температур теплоносителя (пара) и кирпичем-сырцом;
  • Вторая стадия характеризуется постоянством температуры и давления в автоклаве. В это время получают максимальное развитие все те процессы, которые способствуют к образованию гидросиликатов кальция, а таким образом, и твердению обработанных изделий;
  • Третья стадия начинается с момента прекращения доступа пара в автоклав и до момента разгрузки готового кирпича.

В первой стадии запаривания до автоклава подается насыщенный пар с температурой 175°C под давлением 8 ат. При этом пар начинает охлаждаться и конденсироваться на сырце и стенках автоклава. После поднятия давления пар начинает проходить в маленькие поры кирпича. Так, к воде, введенной при приготовлении силикатной массы, присоединяется вода от конденсации пара. Образован в порах конденсат растворяет присутствующий в сырце гидрат оксида кальция и другие растворимые вещества, входящие в состав сырца. Так, в автоклаве водяной пар будет конденсироваться над растворами извести, стремясь снизит их концентрацию. И, наконец, одной из причин конденсации пара в порах сырца являются капиллярные свойства материала. Роль пара при запарке сводится к сохранению воды в сырца в условиях повышенных и высоких температур. При отсутствии пара происходило бы быстрое испарение воды, а таким образом, высыхания материала и полное окончание реакции образования цементирующего вещества - гидросиликатов кальция. С того момента, когда в автоклаве будет достигнута наибольшая температура (175-187°C), начинается вторая стадия запаривания. В это время максимальное развитие получают все те процессы, которые ведут к образованию монолита. Таким образом, в рассматриваемых условиях взаимодействия между известью и кремнеземом протекают в присутствии раствора. В результате этого взаимодействия образуются новые вещества - гидросиликаты кальция. Сначала гидросиликаты находятся в коллоидном состоянии, а затем превращаются в кристаллы и сращивают песчинки между собой. Таким образом, во второй стадии запаривания образование гидросиликатов кальция и перекристаллизация их приводит к твердению кирпича-сырца. При автоклавной обработке силикатного кирпича сначала образуется двухкальциевый гидросиликат, который затем переходит в однокальциевый силикат. После автоклавной обработки вагонетки с кирпичом лебедкой выгружаются на площадки готовых изделий.

Таким образом, полный технологический цикл запаривания кирпича в автоклаве состоит из операций чистки и загрузки автоклава, закрывания и закрепления крышек, подачи пара, выдерживания под высоким давлением и температурой, выпуска пара в атмосферу, открывания крышек и выгрузки тележек с готовой продукцией из автоклава.