CC BY
33УДК 691.421
А.Н. ЛИВАДА, генеральный директор группы компаний «ФОН» (Республика Татарстан)
Инновационные технологии в производстве керамических изделий на кирпичном заводе «<Ключищинская керамика»
В связи с реализацией национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России» импульс развития получили не только правовая и нормативно-техническая база, финансовые механизмы, но и материальная база строительства — промышленность строительных материалов. Учитывая, что на государственном уровне приоритет отдается индивидуальному жилищному строительству, доля которого из года в год увеличивается, особую актуальность приобретает выпуск экологичных, энергоэффективных долговечных строительных материалов, использование которых не требует сложной техники и грузоподъемных механизмов. Это одна из причин активного роста подотрасли штучных стеновых материалов, из которых керамические стеновые материалы обладают лучшим комплексом технико-экономических и эксплуатационных свойств.
Применение керамических материалов для возведения стен обеспечивает сочетание долговечности, высоких теплозащитных свойств, оптимального влажностно-го режима ограждающих конструкций, и соответственно, высокие качественные характеристики микроклимата в помещениях. Многовековая история строительства и эксплуатации зданий из керамического кирпича в Европе и Азии со всей очевидностью это подтверждает. Строители России также всегда высоко ценили преимущества керамических материалов, а производители — неустанно работали над их совершенствованием.
Филиал ЗАО «ФОН» — завод «Ключищинская керамика» (г. Казань) является одним из ведущих в производстве стеновой керамики в Республике Татарстан. Стратегической линией развития предприятия является внедрение инновационных технологий как в процессы производства керамических материалов, так и в процессы управления производством.
В настоящей работе проведен анализ внедренных инноваций и выделены дальнейшие пути развития производства в направлении улучшения качества производимой продукции и получения материалов с улучшенными теплотехническими свойствами.
Одним из самых перспективных видов стеновой керамики являются пустотело-поризованные изделия, которые используются в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала.
Для получения керамических материалов, сочетающих высокие прочностные и теплофизические свойства, на предприятии «Ключищинская керамика» были проведены комплексные исследования с целью определения оптимального режима сушки и обжига, влияния состава и дисперсности шихты на свойства продукции.
Сырьем для производства керамических изделий являются малоценные полиминеральные красножгущие-ся глины Ключищинского месторождения, которые считались условно пригодными для производства керамического кирпича, и глинистый мергель Северо-Салмановского месторождения, который ранее исключался из запасов сырья ввиду большого содержания карбонатов.
В результате проведенных исследований удалось обеспечить стабильность качества лицевого кирпича и поризованного камня. Например, исследование динамики статистических параметров процесса производства за первые три года работы завода показало снижение коэффициента вариации предела прочности при сжатии с 25% до 5%. Такого результата удалось достичь за счет усреднения глин и стабилизации технологического режима.
С целью создания керамических энергоэффективных материалов были проведены исследования влияния добавок органического и неорганического происхождения на прочностные и теплофизические свойства изделий. Добавки органического происхождения (древесные опилки, отходы бумажного производства) способствуют поризации изделия на первой стадии разогрева печи (зона подготовки), минеральные добавки (золы ТЭЦ, отходы угледобычи и углеобогащения) способствуют дополнительной поризации и переводу окислительной газовой среды в восстановительную. В исследованных глинах содержится до 5% оксида железа. В восстановительной среде малоактивный оксид железа (III) переходит в форму оксида железа (II), более легкоплавкую и обладающую большой реакционной способностью. Быстрая диффузия ионов двухвалентного железа в обезвоженные остатки глинистых минералов приводит к разрушению последних, т. е. к аморфи-зации, таким образом, создавая условия для более раннего протекания реакций в твердой фазе и возникновения новых фаз (полевые шпаты, гематит, аморфная фаза и др.).
В результате проведенных исследований с добавками органического происхождения установлено, что оптимальное сочетание прочностных и теплофизиче-ских свойств керамики достигается за счет более тонкого измельчения глинистого сырья и при размере частиц выгорающих добавок не более 1 мм.
В качестве минеральной добавки рассматривались тонкоизмельченные отходы углеобогащения Коркин-ского разреза, которые представляют собой аргиллиты с содержанием Al2O3 в количестве 24% и содержанием углерода до 20%. Опыты показали, что введение в шихту всего 5 мас. % добавки позволяет снизить температуру обжига на 40—50оС и повысить прочность пустот-но-поризованных изделий до 11 МПа при плотности 0,72 г/см3. Такие свойства дают возможность возводить стены жилых зданий полностью из пустотело-поризованной керамики и облицовочного кирпича.
Немаловажной составляющей успешного решения задачи повышения качества строительных материалов при одновременном снижении материальных и энергетических затрат является применение современной техники и инновационных технологий в производстве. В этом направлении проводятся исследования по разработке промышленной технологии производства микросфер с плотностью около 0,2 г/см3 с достаточной прочностью, позволяющей производить смешение и переработку глиняных масс без их разрушения.
36
научно-технический и производственный журнал
август 2012
jVJ ®
Полые стеклокристаллические алюмосиликатные микросферы размером от 20—500 мкм можно получить из природного минерального сырья (пески, трепелы, диатомиты и др.) путем мокрого помола и обжига получаемых при распылении шлама микрокапель в высокотемпературном пламени плазменной горелки. Введение микросфер в состав глины позволит снизить массу изделий, улучшить их теплоизоляционные характеристики, улучшить сушильные свойства в производстве и снизить расход топлива на обжиг. Проведенные опыты показывают, что возможно получение керамических стеновых материалов плотностью 600—700 кг/м3 при прочности до 10 МПа.
Проведенные исследования позволяют прогнозировать получение высокоэффективных керамических стеновых материалов из повсеместно распространенного глинистого сырья и техногенных отходов, а также зольных микросфер, образующихся при сжигании твердого топлива на тепловых электростанциях.
В настоящее время важнейшей задачей керамической промышленности является существенное увеличение объемов, повышение качества и расширение номенклатуры изделий, а также всемерное повышение эффективности производства с целью снижения энергозатрат и цены на продукцию. Владельцам и руководителям предприятий пришло понимание важности правильно разработанной технологии, ее неукоснительного соблюдения и, конечно же, глубокой переработки сырья, которое раньше называли малоценными суглинками.
Обеспечение стабильного качества невозможно без применения современных инновационных технологий в управлении производством. Современные информационные технологии на заводе «Ключищинская керамика» обеспечивают надлежащий контроль и в автоматическом режиме осуществляют действия, поддерживающие данный режим. Руководитель производства больше не нуждается в посредниках, составляющих для него отчеты, он сам постоянно получает информацию о работе экструдера, о влажности воздуха в сушилах, о возможных блокировках на линии и т. д. Каждый из специалистов предприятия имеет строго определенный и достаточный уровень доступности к программе управления предприятием.
В настоящее время накоплено достаточно знаний и практического опыта, чтобы отказаться от традиционных технологий, основанных на грубодисперсных композициях, и перейти к инновационным технологиям, позволяющим производить энергоэффективные изделия на основе тонкоизмельченных масс.
На заводе предусмотрена тщательная глиноподго-товка с высокой степенью гомогенизации керамическо-
го сырья. Для окончательного выравнивания характеристик сырья предусмотрен шихтозапасник с объемом, позволяющим выдерживать шихту не менее 10 суток.
В процессе сушки продолжается структурообразова-ние изделий и для этого необходимо четкое соблюдение заданных термодинамических условий. Гибкая регулировка температуры и объема теплоносителя, подаваемого в каждую зону, дает возможность адаптировать режим сушки к свойствам сырья, что позволило снизить температуру сушки до 40—45°С и привело к снижению расхода газа до 1,66 МДж/кг обожженной продукции.
Регулировка и поддержание заданного режима сушки производятся через систему программного логического контроля.
Наиболее интенсивное воздействие на керамическую массу оказывается в процессе обжига, являющегося заключительной и важнейшей стадией керамического производства. Также обжиг является наиболее энергоемким процессом, определяющим удельный расход энергетических ресурсов на единицу продукции.
Туннельная печь оснащена современными высокоскоростными горелками и системой перемешивания воздуха. В горелках предусмотрена подача дополнительного воздуха, предназначенного для непрерывного охлаждения всей конструкции горелки, в особенности ее сопловой части. Воздух охлаждения не выходит в рабочее пространство печи, а используется для наддува полости амбразуры, после чего удаляется наружу. Для полного окисления горючего газа используется воздух, находящийся в избытке в рабочем пространстве печи. Так как температура воздуха печи составляет 900—1000оС, то этим достигается большая экономия топлива, увеличивается ресурс работы горелок и позволяет полностью исключить выброс газов из зоны обжига в рабочую зону.
Отлаженный технологический процесс, высокая ответственность и дисциплина всего персонала завода «Ключищинская керамика», постоянный контроль на всех производственных этапах за работой оборудования позволяют выпускать качественную, конкурентноспо-собную, пользующуюся большим спросом у покупателей продукцию.
Применение продукции завода «Ключищинская керамика» в строительстве позволяет собственникам жилья получить сочетание оптимальной цены и надежности, гарантированную пожарную безопасность, долговечность, привлекательный и солидный внешний вид зданий современного дизайна. Сотрудники завода и их коллеги строители убеждены, что будущее за керамическим домостроением.
Ключевые слова: строительные керамические материалы, инновационные технологии, качество.
■^¡ШШШИ 111 шш шт КЛЮЧИЩИНСКАЯ КЕРАМИКА
КИРПИЧНЫЙ ЗАВОД
421001, Республика Татарстан, г. Казань, ул. Чистопольская, д. 83 телефон/факс: +7 (843) 527-73-84, 527-73-94 E-mail: fonltd@mail.ru Сайт: www.fonltd.ru
Филиал ЗАО «ФОН» - «Ключищинская керамика» 422574, Республика Татарстан, Верхнеуслонский район, с.Ключищи, ул.Заводская, д.1
Приемная: +7 (843) 200-96-96, факс: +7 (843)200-97-45, e-mail: kl.ceramica@mail.ru сайт: www.kluker.ru
rj научно-технический и производственный журнал
v.-Jy^Arb:® август 2012 37
