Оборудование для производства силикатного кирпича

1. Общие сведения

В качестве исходных материалов для производства силикатного кирпича используют песок (до 92 %) и известь (до 8 %). Известь получают путем обжига дробленого известняка в шахтных печах и последующего ее помола, чаще совместно с частью песка, в шаровых барабанных мельницах.

В заготовительном отделении песчано-известковое вяжущее смешивается в двухвальном лопастном смесителе с песком, смесь загружается в силос-реакторы для гашения, затем подвергается вторичному перемешиванию в лопастном смесителе, что обеспечивает получение заданной формовочной влажности 6…8 %.

Силикатный кирпич формуется методом полусухого прессования на механических прессах с поворотным столом. Для съема кирпича-сырца со стола пресса и укладки его на запарочные вагонетки применяют автоматы-укладчики. Технологические операции завершает автоклавная обработка сырца, после чего вагонетки с кирпичом подаются на склад готовой продукции.

На отечественных заводах изготавливается силикатный кирпич по ГОСТ 379—90, главным образом полнотелый, размерами 250×120×65 мм, и модульный — 250×120×88 мм, марка кирпича от 75 до 300, морозостойкость от 15 до 50, плотность в сухом состоянии от 1400 до 1650 кг/м³, пустотность 0…30 % и др.

Основные технологические переделы при производстве силикатного кирпича представлены на рис. 1.

Рис. 1. Основные технологические переделы при производстве силикатного кирпича

Основные отличия современных комплексов ведущих мировых производителей от комплексов отечественных состоят в использовании специально подготовленного песка с рациональным зерновым составом; покупной негашеной извести высокой активности; эффективных смесителей циклического действия; силосов-реакторов беспрерывного действия; мощных гидравлических прессов для одновременного формирования нескольких изделий, в том числе камня и блоков большого размера.

Сырьевые материалы

При производстве силикатного кирпича и камня в качестве сырья используется силикатная формовочная смесь (масса), которая состоит из песка, известкового вяжущего, добавок и воды. Применяется песок кварцевый, кварцевополевошпатный и др. Средний удельный расход песка на 1000 шт. кирпичей составляет 2,32 м³. В качестве вяжущих материалов используется кальциевая воздушная известь, известково-белитовое вяжущее и др. Расход извести в среднем составляет 450 кг на 1000 шт. кирпичей. Из добавок применяются золы, шлаки ТЭС и металлургические, пылеунос цементного производства и др.

Формовочная силикатная масса характеризуется следующими показателями: плотностью 900…1200 кг/м³, влажностью 6…8 %, модулем крупности песка 1,2…2,2.

Объем формовочной смеси (массы) на 1000 шт. кирпичей можно определить по формуле

где Vк — объем кирпича, м³; Kраз — коэффициент разрыхления (прессования), Kраз = 1,3…1,7; Kпот — коэффициент, учитывающий потери формовочной массы при технологической переработке, Kпот = 0,93…0,97.

Зная характеристики (объем, плотность) кирпича, удельный расход песка, вяжущего (извести), добавок, воды, можно рассчитать количественный состав сырьевых материалов для его производства. Примерный расход сырьевых материалов приведен в табл. 1.

Таблица 1

Расход сырьевых материалов на производство 1000 шт. одинарного полнотелого кирпича

Приготовление силикатной смеси

Участок приготовления силикатной смеси (рис. 2) содержит участок приема песка, его очистки и обогащения, а также агрегаты для дозирования песка и вяжущего, их смешивания, гашения смеси, дополнительного увлажнения и растирания перед формованием.

Рис. 2. Схема цепей оборудования участка приготовления силикатной смеси: 1 — автотранспорт; 2 — приемные бункера песка и примесей; 3 — питатели песка и примесей; 4 — ленточный конвейер; 5 — грохот; 6, 9 — бункера песка и вяжущего; 7, 8 — дозатор; 10, 12 — лопастной двухвальный смеситель; 11 — силос-реактор; 13 — стержневой смеситель; 14 — плужковый сбрасыватель

Песок, как правило, привозят из карьера автотранспортом 1 и загружают в приемные бункера 2, которые оборудованы ленточными питателями 3. Качество песка оценивается его зерновым составом (модулем крупности), формой зерен, содержимым глинистых частиц посторонних включений и имеет решающее влияние на качество сырца и кирпича, а также на работу прессов. На современных комплексах зарубежных производителей, как правило, предусмотрена подготовка песка из двух-трех компонентов разного зернового состава, которые загружаются в разные бункера.

2. Технологические схемы и схемы цепей оборудования производства силикатного кирпича

На данный момент приняты следующие технологические схемы производства силикатного кирпича: 1) с центральной подготовкой формовочной массы и ее раздачей по отдельным бункерам; 2) с индивидуальной подготовкой массы для каждого пресса и 3) со смешанной подготовкой, включающей центральное дозирование и первичное смешивание. Первая технологическая схема предпочтительна для предприятий большой годовой мощности; вторая и частично третья — для заводов с небольшим (2…3) количеством прессов. Отличительной особенностью зарубежных предприятий по производству силикатного кирпича является применение агрегатно-поточной и конвейерной технологических схем.

На рис. 3 приведена принципиальная схема производства силикатного кирпича.

На рис. 4 показана схема цепей оборудования завода силикатного кирпича с индивидуальной подготовкой формовочной массы.

Основное оборудование участка формования — прессы с автоматами-укладчиками сырца на автоклавные вагонетки (далее — вагонетки). В состав участка входят передаточные тележки для транспортирования вагонеток с сырцом к автоклавам и подачи пустых вагонеток к прессу, а также система собирания просыпи смеси и транспортирования ее в смеситель (рис. 5).

В составе отечественных комплексов используется несколько прессов (4…10), расположенных в одну или две линии. Прессы для формования силикатного кирпича имеют разнообразную конструкцию. В отечественных комплексах практически повсеместно используются револьверные прессы с механическим приводом.

Рис. 3. Технологическая схема производства силикатного кирпича

Рис. 4. Схема цепей оборудования технологической линии для производства силикатного кирпича: 1, 8 — указатель уровня; 2, 9 — сводообрушитель; 3, 10, 20 — бункера; 4, 5, 6, 7 — дозатор, питатель; 11, 14 — воронки; 12 — силос-реактор; 13 — смеситель; 15 — элеватор; 16, 18, 19 — конвейеры; 17 — измельчитель-смеситель; 21 — питатель тарельчатый; 22 — пресс; 23 — автомат-укладчик; 24 — тележка передаточная; 25 — автоклав; 26 — захват; 27 — вагонетка автоклавная; 28 — кран; 29 — склад

Рис. 5. Схема цепей оборудования участка формования: 1 — пресс; 2 — автомат-укладчик; 3 — система собирания просыпи и транспортирования в смеситель; 4 — передаточная тележка; 5 — автоклав; 6 — тягач; 7 — канат вытягивания вагонеток из автоклава; 8 — блок; 9 — лебедка; 10 — передаточная тележка транспортировки вагонеток на разгрузку; 11 — кран с грейферным захватом; 12 — пост чистки вагонеток; 13 — линия поворота пустых вагонеток

3. Прессы для производства силикатного кирпича

Конструкции револьверного кривошипно-рычажного пресса

Для производства одинарного и полуторного силикатного кирпича применяют револьверный кривошипно-рычажный пресс с поворотным столом. Этот пресс представляет собой трехпозиционный револьверный полуавтомат, в одной из позиций которого происходит наполнение известково-песчаной массой двух форм, во второй — прессование двух кирпичей, в третьей — выталкивание двух кирпичей.

Пресс (рис. 6) состоит из следующих узлов: литой станины; поворотного стола с установленными в нем штампами; механизма прессования; механизма поворота стола; механизма выталкивания кирпичей; питателя мешалки. В фундаментной плите 1 станины укреплена центральная колонна 2, служащая осью для вращения стола 3. В столе размещены шестнадцать радиально расположенных форм со вставленными в них штампами 4. В нижней части штампа

имеется ролик 5. К плите 1 на кронштейнах прикреплено полукольцо 6 из стальной полосы, которая удерживает штампы после выталкивания спрессованного кирпича в необходимом положении по высоте. Стол 3 охватывается кольцом 7, лежащим на шариках. Кольцо может свободно перемещаться вокруг стола. Плита 1 двумя стяжными болтами 8 соединена с траверсой 9, закрепляя колонну 2. В подшипниках коробки 10 установлен вал металлической щетки 11. На нижней поверхности траверсы клиньями укреплен контрштамп 12. В подшипниках скольжения фундаментной плиты установлен коленчатый вал 13, на шейке которого размещен шатун 14, являющийся дифференциальным рычагом: второй конец шатуна соединен с прессовым рычагом 15. Другим концом рычаг 15 посажен на ось 16 и может вращаться на ней. Прессовый рычаг через колено 17 передает давление поршню 18 с закрепленной на нем прессовой плитой. Привод пресса состоит из электродвигателя и редуктора 19, соединенных между собой муфтой 20. Редуктор муфтой соединяется с приводным валом 21.

На приводном валу пресса (рис. 7) жестко закреплены фрикционная муфта 1 и посажена шестерня 2, имеющая возможность вращаться на этом валу. При включении муфты посредством рычага 3 шестерня через зубчатое колесо 4 и коленчатый вал 5 приводит в действие прессовый механизм.

Периодическое вращение стола пресса (рис. 8) осуществляется от цилиндрического зубчатого колеса 1. На зубчатом колесе закреплен кривошипный палец 2, который с помощью шатуна 3 шарнирно соединен с кольцом, охватывающим стол 4. В приливе кольца имеется палец 5, прижатый пружиной 6 кверху. На нижней части стола в кольцевой проточке есть восемь вставок, образующих в собранном виде храповик. При поступательном движении шатуна 3 стол неподвижен и происходят заполнение форм смесью, прессование и выталкивание кирпичей. При возвратном движении шатуна палец, прижатый пружиной к храповику, упирается в его выступ и поворачивает стол на 1/8 оборота. Фиксация каждого положения стола осуществляется тормозом.

Выталкивающий механизм пресса (рис. 9) образован из двуплечего рычага 1, выталкивающего поршня 2 и кулачка 3, консольно насаженного на коленчатый вал. При вращении вала кулачок нажимает на один конец двуплечего рычага, который, опускаясь, поднимает при помощи выталкивающего поршня 2 два штампа до уровня стола. Когда два кирпича вытолкнуты, штампы продолжают удерживаться в поднятом положении полукольцом 6 (см. рис. 6).

Рис. 6. Пресс для изготовления силикатного кирпича: а — общий вид; б — кинематическая схема; 1 — плита; 2 — колонна; 3 — стол; 4 — штамп; 5 — ролик; 6 — полукольцо; 7 — кольцо; 8 — болты; 9 — траверса; 10 — коробка; 11 — щетка; 12 — контрштамп; 13 — коленчатый вал; 14 — шатун; 15 — рычаг; 16 — ось; 17 — колено; 18 — поршень; 19 — редуктор; 20 — муфта; 21 — приводной вал

Производительность пресса составляет 1 кирпич в секунду, наибольшее усилие прессования 12 Мн, наибольшее удельное давление 20 Мн/м²; мощность электродвигателя пресса 20 кВт, электродвигателя питателя мешалки 10 кВт.

Рис. 7. Приводное устройство пресса: 1 — фрикционная муфта; 2 — шестерня; 3 — рычаг; 4 — зубчатое колесо; 5 — коленчатый вал

Рис. 8. Привод стола пресса: 1 — зубчатое колесо; 2, 5 — палец; 3 — шатун; 4 — стол; 6 — пружина

Рис. 9. Выталкивающий механизм: 1 — двуплечный рычаг; 2 — кулачок; 3 — поршень

При комплектации пресса дополнительными устройствами с пустотообразователями на нем можно изготавливать пустотелый кирпич.

Вибропрессы. конструкции

Вибропрессы применяются для изготовления разнообразных дробно-штучных изделий из силикатных формовочных смесей и бетона (стеновых, фундаментных изделий, бордюрных и газонных камней, тротуарной плитки, элементов заборов и т.п.). Характерной особенностью вибропресса является возможность формования большого спектра изделий путем применения нескольких комплектов сменной формовочной оснастки, в состав которой входят металлоформа (далее — форма), а также верхняя и нижняя плиты с пуансонами. Оснастка — дорогой элемент пресса, который быстро изнашивается.

Вибропрессы можно условно разделить на две группы: упрощенные, относительно дешевые, небольшой производительности (до 200 изделий в час) и высокопроизводительные механизированные. Первые отличаются тем, что операции подачи пустых поддонов, а также снятие поддонов с изделиями со стола и выкладывания их на стеллаже выполняются вручную. У некоторых прессов даже бетонная смесь загружается в гнезда форм вручную. Прессы этой группы отличаются многообразием конструкций и принципа действия.

На рис. 10 приведена принципиальная схема одного из прессов этой группы.

Рис. 10. Схема вибропресса с выталкиванием сырца вверх: 1 — станина; 2 — колонна; 3 — траверса; 4 — стол; 5 — форма; 6 — нижний пуансон; 7 — вибростол; 8 — пружинные элементы; 9 — опоры пружинных элементов; 10 — вибратор; 11 — двигатель; 12 — верхний пуансон; 13 — пневмоцилиндр; 14 — бункер со смесью; 15 — каретка; 16 — цилиндр привода каретки; 17 — шибер закрытия отверстия бункера; 18 — цилиндр выталкивания; 19 — шток цилиндра выталкивания

Станина 1 пресса содержит колонны 2 и траверсу 3. Стол 4 жестко связан с колоннами 2 и имеет форму 5, в гнездо которой входит нижний пуансон 6. Пуансон свободно опирается на вибростол 7, с упругими элементами 8 и вибратором 10. Упругими элементами, как правило, являются резиновые амортизаторы, которые, в отличие от пружин, работают бесшумно, хотя и имеют несколько меньшую долговечность. Наиболее часто используются вибраторы одноили двухвальные, общего назначения или специальные. Вибростолы работают в зарезонансном режиме. Для уменьшения амплитуды при переходе через резонанс во время остановки в схеме управления двигателем вибратора устанавливается система динамического торможения. Верхний пуансон 12 двигается под действием пневмоцилиндра 13. Давление в пневмосистеме и прессовое усилие устанавливаются регулятором давления. Каретка 15 имеет шибер 17 или секторный затвор для перекрывания отверстия бункера 14 при передвижении каретки к гнезду формы. В некоторых конструкциях в каретке размещают подвижные «грабли», чтобы шевелить смесь для обеспечения более равномерной засыпки. Шток 19 цилиндра 18 проходит сквозь отверстие в вибростоле 7 и поднимает нижний пуансон 6 на уровень стола 4.

Все цилиндры могут быть пневматическими, что обеспечивает высокую скорость передвижения. Иногда цилиндр каретки — гидравлический, с собственной насосной установкой. Любой из цилиндров контролируется распределителем сигналов от общей системы управления, в которой предусмотрена установка контроллера.

Основные характеристики вибропрессов представлены в табл. 2.

Таблица 2

Основные характеристики вибропрессов