CC BY
57УДК 666.7.127
В.Д. КОТЛЯР, канд. техн. наук, Ю.В. ТЕРЕХИНА, инженер, Ростовский государственный строительный университет; Ю.И. НЕБЕЖКО, инженер-технолог, ООО «Тандем-ВП» (г. Новочеркасск Ростовской обл.)
Перспективы развития производства керамического кирпича полусухого прессования
Керамический кирпич был и остается одним из основных видов стеновых материалов в гражданском строительстве как в России, так и в странах Европы. Несмотря на появление новых строительных материалов и технологий строительства, керамический кирпич прочно занимает свою нишу и выдерживает всю, часто необоснованную, критику в свой адрес. В настоящее время российская промышленность стеновой керамики переживает не лучшие времена, и главное, не ясны перспективы развития отрасли.
Одной из главных проблем отрасли, о которой говорили и говорят многие исследователи и производственники, является отсутствие проектов кирпичных заводов на базе отечественного оборудования. До кризиса 2008 г. в нашей стране работало, по различным оценкам, около 500 кирпичных заводов. Многие из них требуют полной реконструкции. Но в России нет комплектных технологических линий для производства керамического кирпича, как по технологии пластического формования, так и полусухого прессования. И нельзя говорить об инновационном развитии отрасли и ее модернизации, ориентируясь только на импортное оборудование и технологии. Это долгосрочный тупик. Для того чтобы машиностроители начали производить необходимое оборудование, перед ними должны быть поставлены четкие задачи и обозначены ясные перспективы. И здесь целесообразно обратиться к европейскому опыту.
В ФРГ, Франции и Италии имеются научно-исследовательские центры керамической промышленности, которые были организованы в 60-70-е гг. прошлого века и доказали свою эффективность. В их функции входит обследование керамических заводов, оказание им технической помощи и отработка технологии применительно к конкретному сырью и заданной номенклатуре изделий. Наряду с этим научно-исследовательские центры осуществляют разработку новых перспективных технологий и новых видов высокоэффективных керамических изделий. На основе этого перед машиностроительными заводами и конструкторами ставятся конкретные задачи. Исследования сырьевых материалов производятся как фирмой-производителем оборудования, так и в научно-исследовательских центрах. Лабораторным исследованиям уделяется очень большое внимание. Сырье может быть забраковано независимо от желания заказчика строить кирпичный завод именно под данное месторождение.
Машиностроительные фирмы систематически улучшают конструкцию выпускаемого оборудования, для чего за каждым видом оборудования закреплен инженер-конструктор, в обязанности которого входит изучение работы оборудования и внесение необходи-
мых улучшений в конструкцию. Одним из решающих факторов технического прогресса в указанных странах является специализация фирм, работающих в этой отрасли, и выполнение каждой из них всего комплекса работ по разработке технологии, проектной документации, изготовлению, комплектации, поставке и наладке оборудования, шеф-монтажу и обучению персонала. Завод сдается заказчику только после освоения проектной мощности. Все это обязывает фирмы непрерывно совершенствовать действующее и создавать новое высокопроизводительное и надежное оборудование и агрегаты, комплексно решать вопросы механизации и автоматизации производства.
При проектировании заводов технологические схемы, способы переработки сырья, типы печей и сушилок подбираются индивидуально для каждого месторождения. Такая система организации работ дала в кирпичной промышленности большой экономический эффект, резко снизила потребность в рабочей силе и обеспечила конкурентоспособность стеновой керамики.
В СССР аналогичные задачи решал ВНИИСтром. Именно во многом благодаря работам специалистов этой организации, энтузиастов керамики, промышленность стеновой керамики развивалась вопреки общей строительной политике, направленной на повсеместное применение бетонов. К сожалению, за время социально-экономических преобразований система развития промышленности, в том числе строительных материалов, была разрушена. В настоящее время для керамической промышленности работают небольшие разрозненные исследовательские и инжиниринговые фирмы и творческие группы ученых.
Положительный опыт зарубежных фирм подсказывает целесообразность воссоздания в России отраслевых комплексных научно-исследовательских, проектных и конструкторских организаций с опытными машиностроительными базами, на которые будет возложено выполнение всего комплекса работ по проектированию и наладке строящихся и реконструируемых заводов. На наш взгляд, наиболее реальные и благоприятные перспективы сейчас существуют для организации производства комплектных технологических линий по выпуску кирпича по технологии полусухого прессования. При этом необходимо опираться на опыт исследований Г.Д. Ашмарина, В.А. Кондратенко, И.Ф. Шлегеля, М.Г. Габидуллина, А.Д. Шильциной и др., а также учитывать ряд важнейших факторов.
Во-первых, это наличие сырьевых материалов. Изначально способ полусухого прессования был предназначен для непластичного и малопластичного, кам-невидного неразмокающего и трудноразмокающего сырья. Затем сложилось ошибочное мнение, что этот
6
научно-технический и производственный журнал
февраль 2011
способ подходит для любого сырья. Это не так. Прессовать глинистое пластичное сырье — это идти против природы самой глины. Обследование многих заводов полусухого прессования показало, что в большинстве случаев образование трещин на кирпиче происходит почти сразу после прессования, если только не прессуются сухие порошки, но их практически невозможно спрессовать до необходимой степени уплотнения. Это результат упругого расширения сырца. И обусловлено это часто не только внешними факторами (давление, скорость приложения нагрузки, влажность пресс-порошка и т. д.), но и внутренними, то есть вещественным составом глинистого сырья. Многочисленные наблюдения показали, что чем больше в сырье содержится тонкодисперсной слюды (серицита), тем выше упругие расширения. Такое сырье спрессовать до необходимой степени уплотнения просто невозможно. Для технологии полусухого прессования изначально надо подбирать малопластичные высокоотощенные массы, использовать аргиллиты, глинистые сланцы, опоковид-ные породы, сухарные глины, алевролиты и различные отходы промышленности.
Во-вторых, это необходимость разработки общепринятого алгоритма испытания сырья по схеме полусухого прессования. Основными технологическими факторами для получения качественных изделий являются: степень уплотнения в пересчете на твердое (сухое) вещество, гранулометрический состав измельченного сырья и температура обжига. Степень уплотнения определяется влажностью пресс-порошка и давлением прессования при условии получения бездефектных образцов с необходимой прочностью. Во многих случаях ошибочным является сложившееся мнение, что чем больше давление прессования, тем лучше. Но для получения оптимальных значений проводится обработка данных, составляются таблицы и графики прессования, отражающие зависимость плотности и прочности сырца от влажности пресс-порошка и давления прессования. При испытаниях определяются возможности сырья, которые должны быть в полной мере учтены в процессе производства.
В-третьих, ориентация на использование гидравлических прессов. При производстве изделий стеновой керамики они позволяют полностью управлять процессом прессования. Постепенно должны решаться следующие задачи перспективного развития собственно прессования:
— разработка способов и технологии прессования изделий сложной формы — фигурного лицевого кирпича;
— разработка технологии производства лицевого кирпича двуслойного прессования (с цветной лицевой поверхностью);
— освоение производства изделий большего объема, вплоть до крупноформатных камней;
— освоение производства изделий с повышенной пу-стотностью (до 30—40%) и оптимальной формой пустот, что способствует повышению морозостойкости изделий, снижению массы, благоприятно отражается на экономических факторах;
— получение равноплотного сырца и готовых изделий;
— разработка экономичных прессующих устройств и повышение срока службы изнашиваемых деталей — пресс-форм, штампов, пустотообразователей;
— для увеличения производительности необходимо ориентироваться на применение многогнездовых пресс-форм.
В-четвертых, разработка и внедрение систем управления качеством с применением инструментов управления качеством на основе стандартов ИСО 9000 и ИСО 14000. Данные мероприятия позволяют контроли-
ровать стабильность технологического процесса, качественные характеристики продукции и обеспечивать ее конкурентоспособность, осуществлять взаимодействие с потребителями и определять перспективы, учитывать требования по экологической безопасности при организации производства, упростить процедуру выхода на мировой рынок.
Благоприятными предпосылками для организации производства отечественных комплектных линий полусухого прессования являются следующие факторы:
— пока еще сохранился научный и технический потенциал в этом направлении (ВНИИСтром, ИНТА-Строй;
— линии массоподготовки полностью могут быть укомплектованы из отечественного оборудования;
— во многих регионах страны, например на Юге России, большая часть кирпича выпускается именно по технологии полусухого прессования;
— может быть с успехом использован опыт огнеупорной промышленности, производства силикатного и гиперпрессованного кирпича.
Одним из узких мест при комплектовании технологических линий по полусухому прессованию является прессовое оборудование. В России не выпускается прессов для производства кирпича. Но, учитывая опыт Украины, это не представляется достаточно трудной задачей. Гидравлические прессы широко применяются во многих отраслях промышленности и, по сути дела, могут быть реконструированы для производства кирпича.
Имеется положительный опыт внедрения новых технологических решений на действующих кирпичных заводах. Например, была проведена реконструкция кирпичного завода в г. Новочеркасске [1]. В настоящее время завод использует в качестве сырья карбонатные опоки и выпускает как рядовой, так и лицевой кирпич светлых оттенков. На заводе работает гибкая технологическая линия с возможностью использовать разнообразное оборудование — щековые и молотковые дробилки, вальцы, дезинтеграторы, смесители, вибросита, сушильные барабаны, прессы (механические и гидравлические). Кирпич может производиться как полнотелый, так и пустотелый, с пустотностью до 30—40%. Обжигаться кирпич может как в туннельной, так и в кольцевой печи. Имеются определенные наработки по прессованию двухслойного лицевого кирпича. Данный завод мог бы стать базовым предприятием для проведения опытно-промышленных испытаний, отработки технологических параметров для различного вида сырья.
Ключевые слова: керамический кирпич, прессование, сырьевые материалы, проектирование.
Литература
1. Талпа Б.В., Котляр В.Д., Терехина Ю.В. Оценка кремнистых опоковидных пород для производства керамического кирпича // Строит. материалы. № 12. С. 20—22.
ПОДПИСКА
и О О 'IСI/ т о П и и и 1Г1 О С О Г-111.П ММ Л |1-М I I ......ли !_п_| 1_И|М
журнала «Строительные материалы»®
(г'™«»
'П1
http://ejournal.rifsm.ru/
Г; научно-технический и производственный журнал
® февраль 2011
