2. Выбор сырьевой базы и энергоносителей

В качестве сырья для производства керамического кирпича и керамических камней применяют:

• глинистые породы, встречающиеся в природе в плотном, рыхлом и пластическом состоянии, называемые в целом легкоплавкими глинами, а также трепельные и диатомитовые породы;

• органические и минеральные добавки, корректирующие свойства природного сырья (кварцевый песок, шлаки, шамот, опилки, уголь, зола и другие.);

• Светложгущиеся огнеупорные и тугоплавкие глины, стекло, мел, отходы фарфорового производства, огнеупорного кирпича для получения офактуренного лицевого кирпича, изготавливаемого из легкоплавких глин.

Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины - горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 1000⁰С в камнеподобный материал.

Легкоплавкие глины относятся к остаточным и осадочным породам. Для производства кирпича наибольшее применение нашли элювиальные, ледниково-моренные, гумидные, аллювиальные, морские и некоторые другие глины и суглинки.

Для определения возможности использования глин и суглинков для производства стеновых материалов необходимо знать их зерновой, химический и минералогический состав, пластичность и технологические свойства.

Наиболее ценной для производства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должно быть менее 20%.

Очень важно для характеристики глины содержание в ней глинозёма Аl₂O₃, повышающего технологические свойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%.

Содержание кремнезёма SiO₂ колеблется в пределах от 60 до 75%. В глинах часть кремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и в несвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов.

Кальций содержится в глинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний - в виде доломита. В некоторых сортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их оксиды (CaO и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5-10%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на спекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породах свыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующей обработки или обогащения. Оксиды железа, титана, марганца и других металлов содержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние на целый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают оксиды железа, находящиеся в глине в виде оксида Fe₂O₃ и гидроокиси Fe(OH)₃ и оксиды марганца MnO_2. Они улучшают спекаемость изделий и придают им окраску.

Калий и натрий входят в глины в виде щелочных оксидов, содержание которых находится в пределах 3,5-5%.

Сера присутствует в глинах в различных соединениях, ее содержание не оказывает на качество стеновых керамических изделий.

Глинообразующие минералы, определяющие основные свойства глин, представляют собой в основном гидросиликаты глинозема, содержащие кремнезем и окислы железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов.

Химический, минералогический и гранулометрический состав глин, используемых для производства кирпича (см. табл.2.1.).

Таблица 2.1. Требования к глинам, предназначенным для производства керамического кирпича и керамических камней /3/.

Показатели	Норма
Химический состав глины, %: (не более) (не менее) (не более)	85 7 2
Гранулометрический состав, %: частицы менее 1 мкм (не менее) частицы менее 10 мкм (не менее)	15 30
Влажность карьерная, % (не более)	25
Засорённость: Крупнозернистыми включениями более 5 мм, % (не более) Карбонатными включениями, более 3 мм	5 Не допускается
Пластичность, не менее	6
Воздушная усадка	< 7-8 %
Огневая усадка	< 1-2 %
Водопоглощение	> 6 %
Огнеупорность	< 1350 оС

Для улучшения природных свойств глиняного сырья-уменьшения общей усадки, чувствительности к сушке и обжигу, улучшения формовочных свойств, широко применяют добавки.

Добавки, используемые при производстве кирпича и керамических камней, по назначению можно разделить на:

• отощающие – песок, шамот, дегидратированная глина, уносы керамзитового производства и другие минеральные невыгорающие добавки;

• отощающие и выгорающие полностью или частично – древесные опилки, лигнин, торф, лузга, многозольные угли, шлаки, золы ТЭЦ, отходы углеобогатительных фабрик и другие;

• выгорающие добавки в виде высококалорийного топлива – антрацит, кокс и другие, вводимые в шихту для улучшения обжига изделий;

• обогащающие и пластифицирующие добавки – высокопластичные жирные глины, бентонитовые глины, сульфитноспиртовая барда и другие /2,4/.

Таблица 2.2. Технические требования, предъявляемые к добавкам /3/.

Показатели	Норма
1. Зола Влажность, % (не более)	55
2.Песок (крупнозернистый) Влажность, % Фракция	5 1,5-0,15 мм

2.1 Характеристика используемого сырья

В данном проекте для производства керамического кирпича в качестве основного компонента используем глину Малоступкинского месторождения.

Таблица 2.3. Химический состав глины Малоступкинского месторождения

Оксид	SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	SO3	П.П.П.
Содержание %	75,1	21,9	6,44	7,07	5,42	5,42	_	0,87	12,09

Свойства глины:

Гранулометрический состав, %:

• частицы менее 1 мкм – не менее 15 %;

• частицы менее 10 мкм – не менее 30 %.

Число пластичности: до 25.

Влажность 18 -22 %.

Коэффициент чувствительности к сушке 1,32 – 2,72;

Воздушная усадка 6 – 10 %.

Карбонатные включения более 3 мм не допускаются

В качестве корректирующих добавок к сырью выбираем местные промышленные отходы (золы ТЭЦ) и песок.

Золы ТЭЦ представляют собой отходы от сжигания в пылевидном состоянии каменных углей. Добавка золы ТЭЦ делает кирпич менее чувствительным к сушке и повышает его прочность. Также золы ТЭЦ действуют как выгорающая добавка, т.к в золе остаётся не выгоревшее твёрдое топливо (каменный уголь), которое выгорает, и вследствие своего выгорания интенсифицирует процесс обжига, улучшает спекаемость массы и тем самым повышает прочность изделий /4/.

Таблица 2.4. Химический состав золы ТЭЦ-2

Наименование	Содержание оксидов, %
Зола ТЭЦ-2	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	SO3	Na2O	Fe2O3	П.П.П.
г. Иваново	46,08	12,03	11	1,51	1,3	0,24	17,36	10 – 25	100

Влажность золы, поставляемой на завод, составляет 40 %

Таблица 2.5. Химический состав песка с Ивгоркарьера

Наименование	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	П.П.П.
Песок	91,20	3,19	1,37	<1,29	<0,71	0,48

Физические показатели песка:

1. Объёмная насыпная масса 1,6 т/м³;

2. Модуль крупности 1,6 – 1,8

В данной работе для утилизации отходов собственного производства (4%) в качестве отощающей добавки используем шамот.

2.2 Характеристика топлива

Газообразное топливо отличается от жидкого и твердого рядом преимуществ, важнейшими из которых являются: легкое, удобное регулирование процесса горения и возможность полной механизации и автоматизации его, простота топливного хозяйства и оборудования; отсутствие золы при сжигании; лучшие санитарно-гигиенические условия труда, обслуживающего персонала.

В состав газообразного топлива входят горючая часть и балласт. Горючая часть представляет собой механическую смесь простейших горючих газов, таких как водород, метан, пропан, бутан и других газообразных углеводородов. Балластом являются негорючие газы, в том числе углекислый газ СО₂, азот N₂ и кислород О₂. При добыче газа в его составе имеются также водяные пары, смолистые вещества, минеральная пыль. Однако перед подачей газа потребителям его очищают, в результате чего содержание примесей сводится к минимуму.

В данной работе используем топливо Угорского месторождения.

Таблица 2.6. Состав влажного (рабочего) газа, об%

CН								Сумма
95,8	0,13	0,07	0,07	0,02	1,7	1,2	1,0	100

Теплота сгорания газа: /5/.

3. Обоснование состава композиции

С целью получения необходимых технологических параметров продукции, составы шихт могут быть самые различные (см. табл. 3.1.).

Таблица 3.1. Некоторые шихтовые составы масс для производства керамического кирпича /3/.

Материалы	Содержание, об.%
Глина Опилки	86-93 7-14
Глина Шамот	95 5
Глина Опилки Шамот	82-83 10 7-8
Глина Шамот Песок, зола	85-90 0-5 10-15
Глина Дегидратированная глина	60 40

В производстве керамического кирпича используется глина Малоступкинского месторождения, она составляет основную часть шихты-84%. Поскольку эта глина имеет число пластичности 25 и является среднечувствительной к сушке, необходим ввод добавок. Для утилизации отходов собственного производства в качестве отощающей добавки вводится шамот – 4%. Для уменьшения числа пластичности глины вводится отощающая добавка (песок)- 4% и отощающая и выгорающая не полностью (зола)-8%.

Состав шихты:

Глина – 84% (об.),

Зола – 8% (об.),

Песок-4% (об.),

Шамот – 4% (об.).

Выбранный шихтовой состав позволяет выпускать керамический кирпич марки 100, но возможны партии, имеющие марки 75 или 150, который удовлетворяет ГОСТу 530-95 по всем требованиям.

4. Аналитический обзор научно – технической литературы и обоснование способа производства

Глины для производства кирпича добывают открытым способом в карьерах. Открытая разработка месторождений глин включает:

1. Подготовительные работы — удаление кустарников, пней, отвод вод, устройство дорожных покрытий;

2. Вскрышные работы — удаление растительного слоя и проведение выработок, обеспечивающих доступ к глинам;

3. Добычные работы — выемка глины из массива и погрузка ее на транспортные средства.