способ производства керамического строительного кирпича (варианты)

Формула изобретения

1. Способ производства керамического строительного кирпича, включающий получение сырьевой смеси смешиванием глинистого сырья, осадка активного ила, формование полученной сырьевой смеси, сушку сформованного кирпича-сырца и его обжиг, отличающийся тем, что при получении сырьевой смеси используют глинистое сырье влажностью (18,0-21,0)%, осадок активного ила общей влажностью 65,0% и дополнительно золу от сжигания осадка активного ила влажностью 0,0%, при смешивании которых получают однородную технологическую сырьевую смесь влажностью (15,0-21,0)%.

2. Способ производства керамического строительного кирпича путем получения сырьевой смеси, включающей осадок активного ила, формования полученной сырьевой смеси, сушки сформованного кирпича-сырца и его обжига, отличающийся тем, что при получении сырьевой смеси используют осадок активного ила общей влажностью 65,0% и дополнительно золу от сжигания осадка активного ила влажностью 0,0%, при смешивании которых получают однородную технологическую сырьевую смесь влажностью (15,0-21,0)%.

3. Способ производства керамического строительного кирпича путем получения сырьевой смеси, включающей осадок активного ила, формования полученной сырьевой смеси, сушки сформованного кирпича-сырца и его обжига, отличающийся тем, что при получении сырьевой смеси используют осадок активного ила общей влажностью 65,0% и дополнительно золу от сжигания осадка активного ила влажностью 0,0%, при смешивании которых получают однородную технологическую сырьевую смесь влажностью 6,5%, а формование осуществляют прессованием.

4. Способ производства керамического строительного кирпича путем получения сырьевой смеси, включающей осадок активного ила, формования полученной сырьевой смеси, сушки сформованного кирпича-сырца и его обжига, отличающийся тем, что при получении сырьевой смеси используют осадок активного ила общей влажностью 65,0% и дополнительно золу от сжигания осадка активного ила влажностью 0,0%, при смешивании которых получают однородную технологическую сырьевую смесь влажностью 2%, а формование осуществляют прессованием.

5. Способ производства керамического строительного кирпича путем получения сырьевой смеси, включающей осадок активного ила, формования полученной сырьевой смеси, сушки сформованного кирпича-сырца и его обжига, отличающийся тем, что при получении сырьевой смеси используют осадок активного ила общей влажностью 65,0% и дополнительно золу-унос ТЭЦ влажностью 0,0%, при смешивании которых получают однородную технологическую сырьевую смесь влажностью (15,0-21,0)%.

6. Способ производства керамического строительного кирпича путем получения сырьевой смеси, включающей осадок активного ила, формования полученной сырьевой смеси, сушки сформованного кирпича-сырца и его обжига, отличающийся тем, что при получении сырьевой смеси используют осадок активного ила общей влажностью 65,0% и дополнительно золу-унос ТЭЦ влажностью 0,0%, при смешивании которых получают однородную технологическую сырьевую смесь влажностью 2%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение, заявленное в качестве патента, относится к области производства керамических изделий, в частности к производству керамического строительного кирпича, на примере которого выявлены преимущества предлагаемого способа производства как в процессе подготовки технологической белковополиминеральной массы, так и в процессе технологической обработки ее в условиях производства керамического строительного кирпича.

Известные способы производства технологической полиминеральной массы и производства керамического строительного кирпича осуществляют по следующей схеме:

- Подготавливают компоненты полиминеральной сырьевой массы для приготовления полиминеральной технологической смеси, пригодной для получения кирпича-сырца.

- Формуют кирпич-сырец пластическим мягким и жестким формованием полиминеральной смеси влажностью 18.0%-23.0% и 14.0%-16.0% соответственно с применением экструдеров и других механизмов различного типа; полусухим и сухим формованием полиминеральной массы влажностью 7.0%-10.0% и 2.0%-6.0% соответственно на прессах с удельным давлением прессования от 200 кгс/кв.см до 400 кгс/кв.см.

- Укладывают кирпич-сырец на транспортные средства и отправляют их в сушильные камеры.

- Кирпич-сырец сушат, в зависимости от принятого способа производства, при температуре от 30.0°С до 250.0°С и до остаточной влажности 1.0%-2,0%.

- Сырец после сушки обжигают в печах различных конструкций при температурах от 850°С до 1100.0°С.

- Обожженный кирпич охлаждают до температуры окружающей печь среды, выгружают из печи и складируют на товарном дворе для отгрузки потребителю (1-18).

Способы производства керамического кирпича по приведенной выше схеме обладают существенными недостатками, которые, в основном, сводятся к следующему:

- Использованию дорогостоящего и, как правило, дефицитного сырья.

- Длительному технологическому циклу подготовки сырьевой массы, включающей очистку от примесей, многоступенчатый процесс перемешивания и при жестком, полусухом, сухом способе производства керамического строительного кирпича осуществляют подсушку сырьевых масс.

- Потерям до 10% готовой продукции из-за брака, образующегося в процессе производства кирпича-сырца и товарного керамического кирпича, связанного с разрушением изделий и несоответствием ГОСТ по внешнему виду и другим, в том числе метрологическим признакам, установленным на полуфабрикаты и готовую продукцию - керамический кирпич.

- Большим энергетическим затратам на сушку, обжиг и транспортировку изделий по технологической цепочке производства керамического кирпича.

Цель настоящего изобретения состоит:

- В устранении некоторых технологических операций производства керамического кирпича известными способами.

- В сокращении энергетических затрат на транспортировку изделий, сушку и обжиг.

- В устранении целого ряда оборудования за счет сокращения технологического цикла производства.

- В замене (частичной или полной) глинистого сырья и выгорающих добавок на отходы промышленного производства, образующиеся при очистке сточных вод на станциях аэрации в виде осадков активного ила и золы от его сжигания, золы-уноса, образующейся при сжигании топлива в агрегатах ТЭЦ, ТЭС, ряде других энергетических установок.

- В решении экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды отходами промышленного производства станций аэрации, ТЭЦ ТЭС, БВК и т.д.

Наиболее близким описываемому способу производства керамического строительного кирпича является способ по патенту №2082692. Он отличается от известных способов тем, что для приготовления технологической смеси используют осадки активного ила очистных сооружений в количестве от 10% до 50.0% от объема сырьевой смеси. Этот способ позволяет получить белковополиминеральную технологическую смесь. Другим близким к описываемому способу производства керамического кирпича является способ по патенту №1038319, в соответствии с которым для производства керамического кирпича применяют активный ил и золу-унос в количестве от 1.0%-9.0% и 10.0%-29.5% соответственно.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе производства керамического кирпича, включающем смешение глинистого сырья с выгорающими добавками, золой-уносом и осадками активного ила, из процесса производства стенового материала частично или полностью исключается глинистое сырье, выгорающие добавки; исключается в ряде схем предварительная подсушка технологических исходных материалов и их смесей; исключается в ряде случаев и сам процесс сушки сформованного кирпича-сырца.

Для приготовления технологической смеси применяли:

- Глинистое сырье.

- Осадки активного ила общей влажностью около 65.0%, полученные с фильтров Курьяновской станции аэрации (свободная физическая влажность осадка активного ила составляла примерно 20.0%, а внутримолекулярная влага белковых веществ осадков около 45.0% соответственно).

- Золу-унос Московской ТЭЦ-22 влажностью 0.0% и 19.5%.

- Золу от сжигания осадков активного ила, полученного с фильтров Курьяновской станции аэрации в г. Москве, влажность которой составила 0.0%. Золу осадков активного ила получали сжиганием осадков активного ила при температуре 1000°С.

Химический и гранулометрический состав глинистого сырья соответствовал данным на глинистое сырье Подольского, Бутовского, Кудиновского, Гжельского месторождений. Данные по этим глинистым материалам приведены в упомянутой выше литературе, а по осадкам активного ила - в патенте №2082692 и (6, 8, 9).

Примеры производства керамического кирпича предлагаемым способом и результаты проделанной работы приведены на схемах и соответствующих им таблицах №1, №2, №3.

Эксперименты осуществляли как с применением лабораторного оборудования, так и с применением промышленных аппаратов - формовочных аппаратов, сушил и печей обжига. Исследования свойств полученных партий сырца и керамических изделий осуществляли с применением оборудования ОТК кирпичных заводов. Промышленные эксперименты осуществляли на заводских линиях производства с применением кольцевых и туннельных печей отечественного и иностранного производства. Предлагаемый способ получения белковополиминеральной технологической смеси и производства керамического строительного кирпича позволяет, как видно из нижеприведенных схем №1, №2, №3 и таблиц №1, №2, №3, достигнуть поставленных изобретением целей.

Технологическая схема №1 (См. Технологическая схема №1) позволяет на стандартном оборудовании производить керамический кирпич высоких технологических характеристик и без применения глинистого сырья. Используя такой технологический прием, получают изделия только из осадка активного ила и его золы. Абрикосовый цвет и отвечающие ГОСТ параметры полученных изделий удовлетворяют высоким требованиям потребительского спроса и санитарно-гигиеническим нормам на экологически чистый товарный продукт. Условием для проведения технологического процесса предложенным способом является требование, предъявляемое к работе сушил и печей обжига, которые должны работать под разряжением. Последнее требование обусловлено тем, что в противном случае в цехе может ощущаться неприятный запах, который выделяется при нагревании осадка активного ила.

Специфический запах осадков активного ила, возникающий в цехе кирпичного завода, аналогичен запаху в цехах станций аэрации и потому не наносит вреда работникам завода, также как и персоналу станций аэрации. Атмосфера станций аэрации с характерным, специфическим запахом исследована и по своему химическому составу и концентрации вредных веществ в атмосфере не превышает регламентных величин, установленных инструкциями СЭС.

Из данных таблицы №1 (См. Таблица №1) следует, что полученный кирпич обладает не только высокими потребительскими характеристиками, но и низким уровнем отходов на стадиях технологического передела.

Технологическая схема №2 (См. Технологическая схема №2) производства керамического кирпича отличается от названных выше аналогов тем, что позволяет получить керамический кирпич (См. Таблица №2) высоких технологических параметров без сушки отформованного прессованием полуфабриката и, следовательно, при значительном сокращении времени производства керамического кирпича, технологических и энергетических затрат.

Применение технологической схемы №3 (См. Технологическая схема №3) производства керамического кирпича позволяет получить качественный товарный продукт (См. Таблица №3), отвечающий всей гамме требований ГОСТ, кратчайшим технологическим путем с сокращением производственных и энергетических затрат. Применение влажного активного ила в производстве керамического строительного кирпича играет важную технологическую роль поскольку влажный активный ил, играющий роль пластификатора, позволяет получить поверхность кирпича гладкой, снизить уровень брака при формовании и сушке кирпича-сырца. Прочность кирпича-сырца после сушки обычно составляет 5.0-7.0 кгс/см ². Наличие в сухом кирпиче-сырце сухого осадка активного ила позволяет снизить температуру обжига, расход энергии и газа на 10.0%-15.0%.

Пустотность керамического кирпича после обжига превышает 40.0%, но, вероятно, за счет уплотнения внешних и внутренних стенок пустот кирпича позволяет держать высокую марочность и на глинах различных месторождений.

Таблица №1
Результаты определения качества керамического кирпича, полученного с применением технологической белковополиминеральной смеси: осадка активного ила (ОАИ) влажностью 65.0%, золы осадка активного ила (ЗОАИ) влажностью 0.0%, глинистого сырья влажностью 20.0%
	Наименование компонентов технологической смеси	Содержание компонентов технологической полиминеральной смеси, об.%/ кг/кирпич
		1 влажность 15.0%			2 влажность 21.0%			3 влажность 15.0%			4 влажность 21.0%
		1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
1	Осадок активного ила (ОАИ)	23.08/0.673	23.1/0.674	23.07/0.673	32.3/0.93	33.0/0.95	32.09/0.92	17.9/0.632	18.3/0.646	18.5/0.653	21.7/0.769	23.9/0.846	23.05/0.782
2	Зола осадка активного ила (ЗОАИ)	76.9/2.246	76.9/2.245	76.9/2.246	67.7/1.843	67.0/1.922	68.0/1.952	65.18/2.305	66.1/2.338	66.6/2.355	43.9/1.553	44.9/1.727	46.9/1.657
3	Глинистое сырье (Подольское месторождение)	-	-	-	-	-	-	16.9/0.60	15.6/0.525	14.9/0.527	34.4/1.213	27.3/0.963	30.07/1.063
4	Прочность кирпича на сжатие, кгс/кв.см	250	250	275	250	250	280	260	250	270	250	265	280
5	Прочность кирпича на изгиб, кгс/кв.см	93	93	94	83	90	95	90	85	95	85	95	95
6	Отходы - брак при сушке и обжиге, %	3/1	3/1	2/1	3/1	3/1	2/1	3/1	3/1	3/1	3/1	3/1	2/1
Данные по основным параметрам ведения технологического процесса
и качественным характеристикам изделий-кирпича:
Сушка: Кирпич влажностью 15.0% сушат при температуре от 30°С до 250°С
Сушка: Кирпич влажностью 21.0% сушат при температуре от 30°С до 100°С
Обжиг: Кирпич-сырец обжигают при 850°С - 1100°С.
Данные о состоянии внешнего вида и данные о технологических параметрах полученных образцов кирпича:
Поверхности постелей и граней ровные, без трещин. По внешнему виду
и метрологическим показателям кирпич, полученный в результате экспериментов,
соответствует показателям на: кирпич лицевой ГОСТ 530-95 марки М-250. Цвет кирпича - абрикосовый.
Усадка кирпича при сушке составила 3.0%, при обжиге - 1.0%.
Брак при сушке и обжиге составляет 3.0% и 1.0% соответственно.
Водопоглощение составило 8.5%. Морозостойкость составила более 50.
Коэффициент теплопроводности для каждого из образцов был равен 0.260 вт/м*град.

ТАБЛИЦА №2
Результаты определения качества керамического кирпича, полученного с применением белковополиминеральной технологической смеси осадка активного ила влажностью 65.0% и золы от сжигания активного ила (ЗОАИ) влажностью 0.0% с применением сухого прессования
№	Наименование компонентов технологической смеси	Содержание компонентов технологической белковополиминеральной смеси, об.%, кг/кирпич
		1			2
		влажность 6.5%			влажность 2.0%
		1	2	3	1	2	3
1	Осадок активного ила (ОАИ)	9.9/0.285	10.0/0.291	10.1/0.293	3.1/0.088	3,48/0.1	3.1/0.09
2	Зола осадка активного ила (ЗОАИ) *	90.1/2.585	90.0/2.579	90.0/2.577	96.9/2.782	96.5/2.770	96.8/2.780
3	Прочность кирпича на сжатие, кгс/кв.см	250	300	280	320	300	300
4	Прочность кирпича на изгиб, кгс/кв.см	83	102	93	106	102	101
5	Отходы-брак при сушке/обжиге, %	2/0	3/0	2/0	2/0	1/0	2/0
Данные по основным параметрам ведения технологического процесса
и качественным характеристикам изделий-кирпича:
Сушка: Кирпич влажностью 6.5% сушат при температуре от 30°С до 250°С.
Сушка: Кирпич влажностью 2.0% сушке не подвергают.
Обжиг: Кирпич-сырец обжигают при 850°С - 1050°С.
Данные о состоянии внешнего вида и данные о технологических параметрах полученных образцов кирпича:
Поверхности постелей, граней, тычков ровные, без трещин. По внешнему виду
и метрологическим показателям кирпич, полученный в результате экспериментов,
соответствует показателям на кирпич лицевой ГОСТ 530-95 марки М-250. Цвет кирпича - абрикосовый.
Усадка кирпича при сушке составила 2.0%, при обжиге - 1.0%.
Брак при сушке и обжиге составляет 1.0% - 3.0% и 0.0% - 1.0% соответственно.
Водопоглощение составило 8%. Морозостойкость составила более 30.
Коэффициент теплопроводности для каждого из образцов был равен 0.257 вт/м*град.
* Зола осадка активного ила (ЗОАИ) получена сжиганием осадка активного ила
Курьяновской станции аэрации во вращающейся печи при температуре 1000°С