CC BY
26УДК 666.32/.36
Г.И. СТОРОЖЕНКО, д-р техн. наук, директор,
Г.В. БОЛДЫРЕВ, канд. техн. наук, технолог, ООО «Баскей» (Новосибирск)
Опыт работы кирпичных заводов полусухого прессования с эффективной массоподготовкой глинистого сырья
Экономический кризис 2008 г. парализовал большую часть строительной отрасли нашей страны и оказал значительное влияние на предприятия, производящие строительные материалы. Например, к концу 2009 г. производство кирпича в Российской Федерации сократилось на 47% [1]. В сложившихся условиях, кирпичным заводам необходимо не только пересмотреть свою экономическую политику, оптимизировать затраты и подготовиться к новому старту, но и осуществить технологическую реконструкцию предприятия. Ведь кризис рано или поздно закончится, а за ним наступит новый виток развития.
Реконструкция существующих кирпичных производств, которая может быть осуществлена на условиях государственно-частного партнерства, открывает новые возможности для применения различных инноваций в технологии производства стеновых керамических материалов. Целью внедрения инновационных технологических решений является в первую очередь улучшение качества выпускаемой продукции и снижение себестоимости производства, над чем успешно работали российские ученыеБ.П. Тарасевич, Г.Д. Ашмарин, В.А. Кондратенко, И.Ф. Шлегель и др. [2, 3, 4, 5]. Однако отсутствие заинтересованности собственников во внедрении предлагаемых инновационных решений при высокой стоимости кирпича во время экономической стабильности, строительство зарубежными фирмами крупных кирпичных заводов привели не только к разорению машиностроительных заводов «Строммаш», но и к росту технологической зависимости отрасли стеновых керамических материалов от зарубежных фирм.
Задачей настоящей статьи является анализ и обобщение опыта строительства и эксплуатации отечественных заводов полусухого прессования мощностью 10 млн шт. кирпича в год с эффективной массоподготовкой глинистого сырья.
Государственная программа СССР «Жилье-2000», принятая в начале 1986 г., ставила задачу построить за три пятилетки столько жилья, чтобы к 2001 г. каждая семья в стране имела отдельную квартиру или собственный дом. Параллельно со строительством жилья развивались мощности по выпуску средств механизации, материалов, конструкций и изделий для строительства. С 1986 по 1990 г. выпуск кирпича в стране увеличился с 59,1 до 68,7 млрд усл. шт.
В объединении «Красноярскстройматериалы» в это время было семь действующих кирпичных заводов пластического формования и один участок по производству кирпича полусухого прессования в г. Черногорске. Общий объем выпуска кирпича составлял 400 млн шт. в год. Для увеличения выпуска керамического кирпича Красноярским крайисполкомом было принято решение построить в районных центрах 13 заводов мощностью 10—15 млн шт. кирпича в год, начиная от г. Лесосибирска на севере и кончая пос. Ермаковское на юге. Таким образом решалась задача равномерного распределения
мощностей по выпуску стеновых материалов на огромной территории края. Финансирование строительства осуществлялось службой заказчика, куда входили районные агропромышленные объединения, а часть средств выделялась из краевого бюджета. Проектирование кирпичных заводов выполняли проектные институты Красноярска. Для реализации проекта строительства была создана инженерная группа при НТТМ «Спец», которую возглавил начальник техотдела «Красноярск-стройматериалы» В.А. Кузубов. Группа не только координировала все стадии работ по строительству, но и разрабатывала технологическую политику.
Выбор способа производства керамического кирпича для заводов малой мощности осуществлялся не только исходя из выделенных средств на строительство, но и по результатам анализа работы кирпичных заводов Сибири. Основными проблемами заводов пластического формования были: ручной труд на обжиговых печах, которые в основном работали на твердом топливе; отсутствие механизации на садки и выставки кирпича, перекладки его на обжиговые вагонетки. Недостатками существующей на то время технологии полусухого прессования являлись неудовлетворительное качество помола сырья, вплоть до 3—4 мм, низкий уровень автоматизации производства и ручной труд при обжиге.
При разработке технологии новых кирпичных заводов специалистами в первую очередь был проведен анализ сырьевой базы, которая была представлена в основном легкими и средними суглинками с высоким содержанием карбонатных включений, что требовало тщательной массоподготовки.
Для производства керамического кирпича высокого качества очень важно было обеспечить тонкий помол сырья. Реально применение в то время даже самых мощных вальцев позволяло добиться помола до 1,5—2 мм. Для большинства видов исследованных глин такого помола было недостаточно. Единственно возможным способом, позволяющим добиться эффективной массопод-готовки, был способ сухого помола, а его реализация была экономически оправданна при полусухом прессовании керамического кирпича. Данная технология позволяла убрать из технологического процесса производства дорогостоящие сушилки, снизить затраты труда на операциях загрузки-разгрузки, заменив их упрощенными сушилками, работающими с печными вагонетками.
Немаловажную роль при выборе способа производства сыграли и результаты работ Б.П. Тарасевича, доказавшего, что кирпич полусухого прессования и жесткого формования в кладке ведет себя лучше, чем кирпич пластического формования [2].
Таким образом, основными причинами, предопределившими выбор технологии полусухого прессования для малых заводов, стали:
• качество глинистого сырья Красноярского края и климатические условия работы кирпичных заводов;
научно-технический и производственный журнал
февраль 2011
3
Таблица 1
Тип агрегата Расход тепла на сушку, кДж/кг влаги Расход электроэнергии кВт/т сырья Объемное напряжение по влаге, кг/(м3-ч)
Измельчительно-сушильный агрегат НТТМ «Спец» 3500-4200 11,2 300-350
Молотковая мельница (ММТ 1300-2004/740) 4200-4800 26 150-200
Сушильный барабан 4200-5800 10 50
• меньшие затраты на строительство зданий и сооружений, меньший парк машин и механизмов;
• возможность использования сухого помола и меха-ноактивации сырья для повышения его технологических свойств и качества готовых изделий.
Для сухого помола сырья группой инженеров НТТМ «Спец» под руководством В.Н. Сорокина был сконструирован измельчительно-сушильный агрегат, в кото-
ром осуществлялось дробление сырья, сушка и тонкий помол, улавливание готового порошка и дозированная его подача в двухвальный смеситель [6]. По сравнению с существующими аналогами агрегат обладал рядом технических и технологических преимуществ (табл. 1).
При выборе обжиговой печи специалисты исходи.ли из следующих положений: печь должна быть одновременно и сушилкой, причем режим сушки должен быть мягким; при ее обслуживании не должно быть ручного труда, даже при использовании твердого топ-лива. И самое главное, на заводе не должно быть проблем, связанных с ремонтом и восстановлением не только обжиговых вагонеток, но и самой печи. В результате анализа существующих проектов печей требуемой производительности была выбрана кольцевая печь со съемным сводом, садка и высадка пакетов кирпича осуществлялась кран-балкой с помощью полуавтоматического захвата. Для обжига кирпича использовалась установка пылевидного сжигания топ-лива УСКР-7,5 (конструкция ВНИИстром им. П.П. Будникова), движущаяся на автоматической тележке по центру печи.
По технологии (см. рисунок) были построены и пущены в эксплуатацию восемь кирпичных заводов по-
Технологическая схема производства кирпича
Примечание: * оборудование, которое было установлено на заводах после реконструкции.
научно-технический и производственный журнал Г^РОМТ1-J¡'•>г\^J^~
февраль 2011
Показатели Ед. измерения Значение
Производительность млн шт. 8-10
Установленная мощность кВт 285
Режим работы смен 2
Выработка на 1 рабочего тыс. шт. 420
Трудоемкость 1000 шт. кирпича чел.-час 3,1
Удельные капитальные вложения р./1000 шт. 1650
Срок окупаемости лет 3,6
лусухого прессования в Красноярском крае, два завода в Новосибирской области, заводы в г. Златоуст Челябинской обл. и г. Чуст Наманганской области Узбекистана. Время их пуска в эксплуатацию совпало с началом знаменитого дефолта 1998 г., поэтому из всех заводов сохранилось менее половины, несмотря на высокие технико-экономические показатели производства кирпича (табл. 2). Заводы в Новосибирской области работают и в настоящее время, в Златоусте завод остановился по причине нынешнего кризиса, а в Красноярском крае в п. Идринское завод 7 лет выпускал лицевой керамический кирпич марки 125.
Опыт работы сохранившихся после 1998 г. заводов позволяет сделать выводы не только о достоинствах технологического способа производства, но и о недостатках принятых решений, которых можно избежать при проектировании заводов нового поколения.
Практика показала, что для эффективной работы заводов в условиях Сибири необходимо иметь закрытый шихтозапасник с объемом, позволяющим работать в течение месяца. Процесс получения пресс-порошка при помоле сырья в измельчительно-сушильном агрегате существенно отличается от традиционного способа, поскольку высокая дисперсность исходного материала затрудняет его увлажнение и гомогенизацию. Оптимальным оказалось получение пресс-порошка в виде гранул в роторном стержневом смесителе РСС-20. Гранулированные массы обладают большей подвижностью и меньшими значениями упругой деформации по сравнению с дисперсными порошками, а самое главное, гранулированные пресс-порошки имеют постоянное значение насыпной плотности, что положительно сказывается на работе прессов.
Эффективная массоподготовка на заводах полусухого прессования позволяет при сравнительно невысоких удельных затратах на основе малопластичного высококремнеземистого сырья получать качественные керамические изделия, в том числе и лицевой кирпич. За время работы заводов общая технологическая идея обогащалась опытом ее эксплуатации.
В настоящее время фирма «Баскей» совместно с ОАО «ЮжНИИстромпроект» разработала новое поколение заводов по производству лицевого керамического кирпича мощностью 15—20 млн шт. с максимальной степенью автоматизаций. Технология включает в себя дробление, сушку, помол и механоактивацию сырья, грануляцию активированного порошка, прессование сырца, сушку и обжиг изделий. Тонкий помол сырья, его сушка до влажности 3—4% и механоактивация осуществляются в измельчительно-сушильном агрегате новой модификации (патент РФ № 2099308). Применение измельчительно-сушильного агрегата для сушки, помола и механохимической активации позволяет исключить процессы грохочения глины, сократить число транспортирующих устройств и пересыпок.
Таблица 2 Тонкодисперсный порошок из бункеров аспирацион-ной системы агрегата пневмотранспортом закачивается в силосы, которые отечественная промышленность выпускает для сухих строительных смесей и цемента. Это позволяет автоматизировать процесс транспортирования и дозирования, а также создать буферный запас материала на несколько суток.
Приготовление пресс-порошка формовочной влажности и монофракционного состава с преобладающим размером гранул 2—3 мм производится в турболопаст-ном смесителе—грануляторе ТЛГ-060-01К отечественного производства («ДзержинскТЕХНОМАШ»). Формование кирпича-сырца осуществляется на прессах полусухого прессования СМ-1085Б, СМК-519, СМК-491. Укладка кирпича-сырца в пакеты или на обжиговые вагонетки производится с помощью автоматов-садчиков ВСКО-23, ВСКО-25.
Таким образом, используя опыт работы российских инженеров-технологов и ученых в области производства качественных изделий стеновой керамики, а также новые разработки и продукцию отечественного машиностроения, можно создавать эффективные технологии керамического кирпича, заводы по производству которого должны составить конкуренцию быстро распространяющимся на территории РФ западноевропейским и китайским предприятиям.
Ключевые слова: сухой помол, полусухое прессование.
Список литературы
1. Лыгина Т.З., Садыков Р.К., Сенаторов П.П. Состояние производства стеновых керамических материалов в Российской Федерации // Строит. материалы. 2009. № 4 / Бизнес. С. 10-11.
2. Тарасевич Б.П. Новые технологии производства керамического кирпича // Строит. материалы. 1992. № 5. С. 18-19.
3. Ашмарин Т.Д., Ласточкин В.Г., Курносов В.В. Теоретические основы и пути совершенствования технологии компрессионного формования керамических стеновых материалов // Строит. материалы. 2009. № 4 / Technology. С. 26-29.
4. Шлегелъ И.Ф., Шаевич Г.Я. и др. Скоростной обжиг кирпича — миф или реальность? // Строит. материалы. 2004. № 4. С. 23-25.
5. Кондратенко В.А., Пешков В.Н., Следнев Д.В. Проблемы кирпичного производства и способы их решения // Строит. материалы. № 3. 2002. С. 43-45.
6. Коротков Ю.А., Сорокин В.Н., Кузубов В.А. и др. Устройство для измельчения и сушки. А. с. 1719077, ВО 2С 21/00, опубл. 15.03.92. Б.И. № 10. 22 с.
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие
Основная специализация - разработка технологий сушки, помола, активации и обогащения различных видов минерального сырья.
www.baskey.ru E-mail: baskey_ltd@mail.ru Тел. (383) 328-32-47
fj научно-технический и производственный журнал
® февраль 2011
