Проблемы кирпичного производства и способы их решения

Кондратенко В. Пешков В. Следнев Д. Проблемы кирпичного производства и способы их решения // Строительные материалы. 2002. №3. C.43-45

В истории, пожалуй, останется загадкой, кто первый придумал обжигать глину, чтобы получить кирпич. Были ли это народы Месопотамии в колыбели земной цивилизации, индусы или египтяне? В любом случае неизменным остается тот факт, что искусство обжига кирпича относится к древнейшим достижениям человечества.

Тысячелетиями из элементов огонь, вода, воздух и земля создается строительный материал, не сравнимый ни с чем по своему целевому назначению и долговечности.

Кирпичи и камни не горят ? их обжигают, за счет чего у них выработался ?иммунитет? на огонь.

Кирпич как стеновой материал занимает доминирующее положение благодаря доступности сырья, отсутствию необходимости в металле, долговечности возводимых из него зданий и их архитектурной выразительности, а также комфортности жилья. За эталон комфортности зданий (по двадцатибалльной шкале) принята стена из деревянного бруса ? 1?2 балла, из керамического кирпича - 3-4 балла, из ячеистого бетона - 6-7 баллов, из силикатного кирпича ? 10?12 баллов, из железобетона ? 18?20 баллов.

При возведении индивидуального дома из керамического кирпича сохраняется лесная зона. Для возведения 1 м2 стены из дерева толщиной 20 см требуется 0,2 м3 деловой древесины. А это значит, что из одного дерева, диаметром 25 см и высотой около 25 м выходит 0,3 м3 деловой древесины. Чтобы построить коттедж размером 12 x 12 м и высотой 6 м, потребуется около 200 деревьев.

Каменные стеновые изделия являются в России основными видами строительных материалов. Кладка стен из кирпича, керамических и бетонных камней и мелких блоков широко используется как при строительстве новых зданий, так и при реконструкции старых.

Вместе с тем сравнение с практикой ведущих зарубежных стран показывает, что по ряду важнейших направлений отечественные технологии значительно уступают западным. В настоящее время сократилось поступление в Россию зарубежной научно-технической информации. У наших ученых и специалистов стало меньше возможностей следить за современным состоянием знаний в своей области, контакты с зарубежными коллегами существенно ослабли.

Однако интеллектуальный потенциал отечественной строительной науки сохраняется на достаточно высоком уровне.

К сожалению, имеющаяся в настоящее время литература по технологии керамического кирпича, как правило, издавалась в пятидесятые-шестидесятые годы и не всегда отвечает уровню и требованиям современных производств. К тому же нередко приводимые в литературе данные не всегда отражают реальную действительность из-за неправильного толкования физических законов.

Так, например, общеизвестное положение о том, что высушенные до низкой остаточной влажности керамические изделия во время выгрузки их из сушилки, транспортирования и садки в печь могут насыщаться влагой из внешней среды, в результате чего образуются микротрещины, которые при дальнейшей термической обработке увеличиваются и резко снижают качество [1], совершенно не обоснованно с точки зрения физики и не подтверждается практическими результатами.

Общеизвестно, что температура сырца, выходящего из сушил, всегда выше температуры помещения цеха. Следовательно, по законам физики на более нагретом теле никак не может конденсироваться влага из окружающей среды с более низкой температурой. В связи с этим практически на всех отечественных кирпичных заводах не были предусмотрены запасники высушенного и уложенного на обжиговые вагонетки сырца. В результате из-за невозможности синхронизации работы массозаготовительного, формовочного и сушильного отделений не удается добиться соблюдения режима проталкивания сырца в обжиговую печь со всеми вытекающими отсюда последствиями.

До сих пор на многих кирпичных заводах для анализа качества глинистого сырья используется метод Рутковского. По величине набухания глин в цилиндре судят о том, насколько изменилось ее качество. При этом считается, что чем выше эта величина, тем глина стала более качественной. И на основании этого увеличивают объем формовки, но, естественно, при этом сокращается срок сушки сырца. В результате через 40?60 ч из сушилок приходится кирпич выгружать ?лопатами?. Таких примеров можно приводить много.

Не менее важная проблема ГОСТ 7484?78 ?Кирпич и камни керамические лицевые?. Тем более что в отсутствие информации часть ОТК кирпичных заводов пользуется этим ГОСТом издания 1979 г., а другая часть -изданием 1987 г. В издании 1987 г. внесены существенные изменения в п.п. 1.2, 2.2, 3.2, 4.1, 4.3. Причем следует отметить, что даже имеющиеся изменения далеко не отвечают современным требованиям и возможностям технологических линий по производству лицевого керамического кирпича.

В настоящее время на основании анализа практических данных более 500 месторождений глинистого сырья, выполненных во ВНИИСТРОМе, а также фактических параметров многих кирпичных заводов, производящих кирпич хорошего качества, нами разработана компьютерная программа по анализу глинистого сырья и разработке режимов формования и сушки кирпича-сырца. Для получения всех вышеперечисленных параметров достаточно поставки 15-20 кг глинистого сырья.

В течение последних 10?15 лет строительство новых кирпичных заводов, как правило, осуществлялось за счет поставок импортного оборудования. Но технологическое оборудование может работать не бесконечно. И в настоящее время для заводов, находящихся в эксплуатации свыше 10 лет, стоит серьезная проблема по замене физически изношенных агрегатов.

Так, например, в 1999 г. на Воротынском кирпичном заводе (Калужская обл.) через 10 лет его эксплуатации серьезной проблемой стал вопрос о замене на новые дырчатых вальцев фирмы ?Униморандо?. На запрос завода о реализации этой идеи фирма запросила 300 тыс. USD. Таких средств завод не имел. По предложениям авторов этой статьи, основанным на изучении физико-технических характеристик глиноперерабатывающего оборудования, вместо этих вальцев был установлен шнековый пресс с фильтрующей решеткой. Стоимость реализации этой идеи оказалась на порядок ниже, при этом из технологической схемы был удален еще ряд агрегатов. Три года завод работает достаточно стабильно без какого-либо снижения качества готового кирпича. Эта же схема применена нами при разработке технологической линии производства лицевого керамического кирпича полусухого прессования на ОАО ?СКАИ?, о чем более подробно будет сказано ниже.

В связи с уходом на пенсию специалистов кирпичных заводов их место занимают работники, не имеющие практического опыта в технологии керамического кирпича. Литературные источники, как это было сказано выше, не позволяют дать полную информацию по этому вопросу.

При вводе в эксплуатацию новых кирпичных заводов, а также для нормальной работы существующих острейшей проблемой является вопрос подготовки операторов по обслуживанию обжигательных печей и сушильных барабанов. С такой проблемой мы столкнулись при пуске кирпичного завода на ОАО ?СКАИ? еще в 1997 г. Ни одна организация сегодня не желает заниматься этой проблемой. К сожалению, на протяжении 2001 г. были прекращены занятия по повышению квалификации в бывшем отраслевом институте повышения квалификации (ИПК), пос. Красково Московской обл. В создавшейся обстановке возникли многочисленные фирмы по оказанию таких услуг. В большинстве случаев под высокими званиями и должностями организаторов этих фирм оказывались специалисты, весьма далекие или имеющие только общее представление о технологии керамического кирпича.

В настоящее время нет ни одного проекта строительства кирпичного завода пластического формования на базе отечественного оборудования. Ни головная организация ВНИИСТРОМ, ни бывший ?Гипростром? не смогли этого сделать. Только инофирмы готовы поставлять нам комплексные линии. Стоимость этих линий составляет 10-12 млн USD, а в переводе на рубли России стоимость такого завода составляет 300?360 млн р. Амортизационные отчисления плюс плата за фонды и т. д. приводят к высокой себестоимости кирпича со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Начиная с 1993 г. крупнейший в России производитель асбестоцементных изделий ? Себряковский комбинат (ОАО ?СКАИ?, г. Михайловка Волгоградской обл.) вынужден был сокращать производство своей продукции. Вначале был закрыт цех по производству крупноразмерных асбестоцементных труб. Затем полностью был закрыт цех окраски плоского шифера, построенный в 80-х годах. Пустующие производственные помещения начали приносить комбинату громадные убытки.

В 1995 г. были начаты научно-исследовательские работы по изучению глинистого сырья Себряковского месторождения на предмет возможности получения из него керамического кирпича (карьер сырья находится в 3 км от комбината). В результате исследований, проведенных во ВНИИСТРОМе, было установлено, что пластическим способом формования получить качественный керамический кирпич из этого сырья практически невозможно. Вместе с тем, используя последние достижения научных исследований ВНИИСТРОМа по полусухому способу формования сырца, удалось получить керамический лицевой кирпич марки 125?250 с морозостойкостью не менее 50 циклов.

Отличие технологии полусухого прессования от традиционной пластического формования заключается в упрощенной схеме приготовления сырьевой смеси. Кроме того, оборудование для оснащения линии подготовки пресс-порошка менее энерго- и металлоемко. Полусухое прессование облегчает одну из наиболее сложных и длительных стадий технологического процесса ? сушку. Получаемый кирпич имеет более четкие грани и углы, что позволяет использовать его как лицевой материал. По своим качественным показателям он не уступает традиционному керамическому кирпичу пластического формования.

После разработки технологического регламента были начаты работы по проектированию завода керамического кирпича полусухим способом прессования для Себряковского комбината асбестоцементных изделий. В августе 1995 г. комбинат приступил к демонтажу оборудования, имеющегося в бывшем цехе по окраске плоского шифера и устройству фундаментов под технологическое оборудование кирпичного производства.

С целью сокращения сроков ввода в эксплуатацию кирпичного завода проектирование, строительство и изготовление оборудования осуществлялись практически одновременно. В результате слаженной работы всех фирм, участвовавших в создании завода, в июне 1997 г. из тоннельной печи вышла первая вагонетка обожженного керамического кирпича полусухого прессования, полученного по нетрадиционной технологии. К концу 1997 г. завод практически достиг проектной мощности, при этом выход лицевого кирпича составил около 95%.

В процессе освоения технологической линии возникли проблемы, которые практически не освещались в технологии керамического кирпича полусухого прессовання. Так, выяснилось, что относительная влажность теплоносителя, подаваемого в сушилки, оказывает не меньшее влияние, чем при пластическом способе формования. При снижении относительной влажности теплоносителя в зимний период ниже 65% на первых стадиях сушки сырца на нем появлялись сушильные трещины. Причем характерно то, что при выходе сырца из сушилок при его остаточной влажности 3?4% трещины становятся невидимы. Однако в процессе обжига трещины опять раскрываются и выход лицевого кирпича не превышает 20%.

Для регулирования влажности теплоносителя независимо от времени года нами разработан способ его увлажнения. Суть метода заключается в том, что в воздухопровод отбора теплоносителя из зоны охлаждения тоннельной печи подается в необходимом количестве вода. Ввиду того, что температура в воздухопроводе превышает 250?С, происходит интенсивное испарение воды, и как следствие, влажность теплоносителя, подаваемого в сушилки, повышается до необходимых значений. Количество подаваемой в воздухопровод воды регулируется специально разработанной системой.

Установлено, что для исключения образования трещин на сырце в начальный период сушки относительная влажность подаваемого в сушилки теплоносителя должна находиться в пределах 75-85%, а его температура на позициях входа сырца в сушилки не должна превышать температуру сырца на 5?7?С.

Керамический кирпич получают путем приготовления пресс-порошка заданного зернового состава с влажностью 7,5-7,8%, прессования сырца на прессах СМК-1085 при удельном давлении в пределах 20 МПа, сушки и обжига сырца.

Особенности разработанной нами технологии полусухого прессования заключаются в следующем: на специально сконструированном комплексе на базе пресса СМК-506 предусмотрен метод грану&