Способ изготовления кирпича

 

Сущность изобретения: осуществляют подготовку глиняной массы с многоступенчатым ее увлажнением паром или водой, подогретой до температуры формовки, причем последняя ступень увлажнения осуществляется перед подачей в прессующий агрегат, затем прессуют брус и режут его на заготовки и непосредственно после резки определяют количество влаги в одном кирпиче-сырце g_вл, а по полученному значению корректируют расход пара или воды в единицу времени на последней ступени увлажнения в соответствии с разностью где ΔG - расход пара на последний ступени увлажнения, кг/мин; ΔW - расход воды на последней ступени увлажнения, кг/мин; g_вл - количество (масса) влаги в одном кирпиче, кг; g_сг - масса сухой глины в одном кирпиче, кг; t₁ - температура глиняного бруса, ^oС; t₂ - температура исходной глины, ^oС; 0,22 - теплоемкость глины, ккал/кг ^oС;
640 - энтальпия пара, ккал/кг ^oС;
1,0 - теплоемкость воды, ккал/кг ^oС;
К₁ - 0,97 - 1,0 коэффициент, учитывающий вакуумирование глины (при работе на вакуумном прессе К₁ = 0,97;
К₂ - коэффициент, учитывающий абсолютную влажность глины изменяется в пределах 0,19 - 0,32;
n - производительность пресса, шт.кирпича/мин.

Изобретение относится к обработке глины, в частности к формированию изделий из нее с помощью прессов, и может быть широко использовано при изготовлении глиняного кирпича.

Известен способ изготовления кирпича, включающий подготовку глиняной массы с многоступенчатым ее увлажнением, прессование кирпича посредством выдавливания глиняного бруса через профилированный мундштук пресса, резку, сушку, обжиг и контроль готовой продукции [1]. Последнее увлажнение глиняной массы осуществляют перед прессованием кирпича-сырца водой.

Известен способ изготовления кирпича, включающий подготовку глиняной массы с многоступечатым ее увлажнением, при этом последний раз доувлажнение осуществляется паром перед подачей глиняной массы на винтовой вал ленточного пресса СМК-21. Кирпич прессуют посредством выдавливания глиняного бруса через профилированный мундштук пресса [2].

Общим недостатком известных способов является переменная влажность глиняной массы, поступающей в пресс.

Если вслед за глиняной массой нормальной или пониженной формовочной влажности поступает масса с повышенной влажностью, то происходит так называемая "запрессовка" пресса. В этом случае заполненное плотной массой пространство в прессовой головке в мундштуке не проталкивается поступающей массой с более жидкой консистенцией и она переполняет приемную коробку пресса. Пресс приходится останавливать и очищать от уплотнившейся глины [2].

Этот недостаток очень часто проявляется на практике. Чтобы избежать его, необходимо подавать глиняную массу с формовочной влажностью и стабильным составом и довольно точно придерживаться установленных величин. При загрузке глины в приемную коробку пресса берется проба глины на влажность, по величине которой судят о необходимости доувлажнения глины, а затем вручную или автоматически регулируют подачу влаги в смеситель, уменьшая или увеличивая ее в зависимости от разности между влажностью, подготовленной к прессованию глины и установленной формовочной. Однако в силу того, что контроль за влажностью не является беспрерывным, сигнал о том, что глина переувлажнена, поступает опять-таки из пресса в результате его "запрессовки". Кроме того, часть глиняного бруса, выходящая при этом из прессовой головки в мундштуке, тоже получает переменную влажность по сечению, что приводит к конечном счете, к увеличению брака в результате растрескивания кирпичей при сушке.

Задача изобретения - повышение качества готовой продукции и производительности способа. Производительность может быть обеспечена за счет бесперебойной работы пресса.

Задача решается посредством способа изготовления кирпича, включающего подготовку глиняной массы с многоступенчатым ее увлажнением паром или водой, подогретой до температуры формовки, причем, последняя ступень увлажнения осуществляется перед подачей в прессующий агрегат, прессование в резку. Способ отличается от известного тем, что непосредственно после резки определяют количество влаги в одном кирпиче-сырце g_вл. Например, посредством взвешивания кирпича и в соответствии с полученным значением корректируют расход пара или воды в единицу времени на последней ступени увлажнения в соответствии с разностью
,
ΔW = K₁·nK₂g_сг-K₁·n·g_вл= K₁·n(K₂g_сг-g_вл), ,
где
ΔG - расход пара на последней ступени увлажнения, кг/мин;
ΔW -расход воды на последней ступени увлажнения, кг/мин;
g_вл - количество (масса) влаги в одном кирпиче, кг;
g_сг - масса сухой глины в одном кирпиче, кг;
t₁ - температура глиняного бруса, ^oC;
t₂ - температура исходной глины, ^oC;
0,22 - теплоемкость глины, ккал/кг, ^oC;
640 - энтальпия пара, ккал/кг;
1,0 - теплоемкость воды, ккал/кг ^oC;
K₁ = 0,97 - 1,0 коэффициент, учитывающий вакуумирование глины (при работе на вакуумном прессе K₁ = 0,97);
K₂ - коэффициент, учитывающий абсолютную влажность глины, изменяется в пределах 0,19 - 0,32;
n - производительность пресса, шт. кирпича/мин.

С помощью простейших приемов, таких как установка на конвейере, на который поступают кирпичи после резки, тензотермического датчика, становится возможным определение массы реального, а не отвлеченного кирпича-сырца, а отсюда и реальной, причем текущей, влажности, по которой можно судить об истинной влажности глиняной массы, поступающей на прессование, во все объеме и в любой момент времени.

Путем сравнения количества влаги (пара или воды), необходимого для достижения эталонной формовочной жидкости с реальным количеством, становится возможным определение с высокой точность количества влаги, необходимого для доувлажнения (разувлажнения) глиняной массы. Отслеживание этого количества во времени исключает "запрессовку" пресса и обеспечивает его бесперебойную работу.

Возможность контроля за влажностью глиняной массы, поступающей в пресс, во всем ее объеме обеспечивает высокое качество глиняного бруса за счет точного соблюдения его заданной влажности и тем самым, высокое качество готовой продукции.

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве исходного сырья использовали карьерную глину ледникового происхождения умеренной пластичности. Формовочную влажность рабочей массы установили следующим образом,%:
относительная влажность 20;
абсолютная влажность 25;
абсолютная влажность карьерной глины в связи с сухим жарким летом 16.

В процессе подготовки глины осуществляли ее многоступенчатое увлажнение. В первый раз при обработке глины на смесителе, затем на бегунах мокрого помола. После этих операций замерили влажность, которая составила 18 - относительной и 20 - абсолютной, т. е. близкую к формовочной. Однако при вылеживании в течение 2 - 3 сут предварительно обработанной массы в связи с погодными условиями ее абсолютная влажность понизилась до 17%.

Для доведения влажности глины до установленной формовочной 25%,при прессовании кирпича на ленточном прессе (без использования вакуума) применили увлажнение глины водой, подогретой до температуры формовки 50^oC.

Количеством необходимой воды установили, исходя из разности между установленной формовочной влажностью и влажностью глины, поступающей на прессование после вылеживания
W¹ = n · g_сг · K¹ = 67 · 3,6 · 0,08 = 19,3 кг/мин,
где n = 4000 шт/ч. = 67 шт/мин - производительность пресса;
g_сг = 3,6 кг - масса сухой глины в одном кирпиче;
K¹ = 0,08 - коэффициент, характеризующий разность между абсолютной формовочной влажностью и абсолютной влажностью глины, поступившей на прессование после некоторого вылеживания (25% - 17% = 8%).

Таким образом, расход подогретой воды установили в 19,3 кг/мин.

После прессования и резки бруса осуществляли непрерывный поштучный контроль массы кирпича-сырца с помощью простейшей схемы, включающей тензометрический датчик, усилитель и простейшее вычислительное устройство. С помощью вычислительного устройства определяют количество влаги в одном кирпиче-сырце посредством определения разности между массами абсолютно сухого кирпича и кирпича-сырца. В течение 30 - 40 мин работы пресса масса одного кирпича-сырца составляла 4,5 кг, что соответственно установленной абсолютной формовочной влажности 25%. Однако по истечении указанного времени масса кирпича-сырца увеличилась до 4,6 кг, что свидетельствует об увеличении в нем количества влаги. Объясняется это тем, что глина при вылеживании была насыпана горой и верхние ее слои подсохли в большей степени, чем нижележащие. Дальнейшее поступление такой глины в приемную коробку пресса может вызвать его "запрессовку".

С учетом изменившейся массы определяют количество влаги в одном кирпиче-сырце
g_вл = 4,6 - 3,6 = 1 кг.

Далее определяют
ΔW = 1·67·0,25·3,6-1·67·1 = 60,3-67 = -6,7 кг/мин.

Эта цифра и знак указывают на величину, на которую необходимо уменьшить расход воды для увлажнения глиняной массы, поступающей в пресс для обеспечения формовочной влажности и как следствие, бесперебойной работы пресса.

Используя те же исходные данные, приведем расчет количества влаги, необходимого для обеспечения формовочной влажности, при использовании в качестве увлажнителя пара. Дополнительные данные следующие:
t₁ - температура формовки или бруса = 50^oC;
t₂ - температура исходной глины;
(t - t₂ с учетом летнего времени принимаем - =20^oC;
.

По истечении времени абсолютная влажность кирпича-сырца увеличилась по сравнению с заданной формовочной, о чем свидетельствует увеличение его массы. Для корректировки расхода пара определяют разность
.

Расчет показывает, что для обеспечения требуемой формовочной влажности необходимо уменьшить количество пара на нагрев и доувлажнение глиняной массы на величину 3,39 кг/мин.

Данный способ позволяет с высокой точностью отслеживать непрерывно во времени установленную величину формовочной влажности. Такой недостаток, как "запрессовка пресса" по причине колебаний влажности устраняется полностью, а производительность процесса увеличивается более чем в 2 раза. Кроме того, способ в силу простоты реализации может найти широкое применение на практике.

Источники информации, принятые во внимание:
1. Технология Уфимского комбината строительных материалов.

2. Кашкаев И.С., Шейман Е.Ш. Производство глиняного кирпича. М.: Высшая школа, 1978, с. 247.

Формула изобретения

Способ изготовления кирпича, включающий подготовку глиняной массы с многоступенчатым ее увлажнением паром или водой, подогретой до температуры формовки, причем последняя ступень увлажнения осуществляется перед подачей в прессующий агрегат, прессование и резку, отличающийся тем, что непосредственно после резки определяют количество влаги в одном кирпиче-сырце g_вл и в соответствии с полученным значением корректируют расход пара или воды в единицу времени на последней ступени увлажнения в соответствии с разностью


где ΔG - расход пара на последней ступени увлажнения, кг/мин;
ΔW - расход воды на последней ступени увлажнения, кг/мин;
g_вл - количество (масса) влаги в одном кирпиче, кг;
g_с.г - масса сухой глины в одном кирпиче, кг;
t₁ - температура глиняного бруса, ^oС;
t₂ - температура исходной глины, ^oС;
0,22 - теплоемкость глины, ккал/кг, ^oС;
640 - энтальпия пара, ккал/кг;
1,0 - теплоемкость воды, ккал/кг, ^oС;
K₁ - 0,97 - 1,0 - коэффициент, учитывающий вакуумирование глины (при работе на вакуумном прессе K₁ = 0,97);
K₂ - коэффициент, учитывающий абсолютную влажность глины, изменяется в пределах 0,19 - 0,32;
n - производительность пресса, шт.кирпича/мин.