Технология производства шамотного кирпича

Качественный огнеупорный шамотный кирпич отвечает следующим требованиям: в условиях высоких температур (до 1600º С) и температурных колебаний он не размягчается, не оплавляется, не растрескивается и не деформируется. Шамотные изделия, применяемые для внутренней защитной облицовки (футеровки) топок, печей, емкостей, успешно противостоят разрушающему воздействию агрессивных по химическому составу шлаков и газов, которые образуются в печи в результате производственного процесса. Нормативные характеристики шамотным кирпичам обеспечивает строгое соблюдение технологии изготовления огнеупорных изделий.

В первую очередь, технология производства шамотного (алюмосиликатного) кирпича отличается от процесса изготовления других кирпичных изделий (силикатного, красного и т.д.) ― используемым сырьем. Огнеупорность всех ингредиентов (веществ), которые входят в исходную сырьевую массу, составляет не менее 1580º С.

Приготовление сырьевой массы

В шамотных изделиях основным сырьевым материалом (до 70% от общей массы) является шамот. Он представляет собой, обожженную при высоких температурах, смесь на основе огнеупорной глины. Затем готовый шамот дробят до состояния порошка или мелких фракций. Огнеупорная глина для изготовления кирпича поступает на завод в виде обломков разной формы и размеров. По степени крупности материал подразделяется на 3 группы: а) крупный – 500 мм, б) средний — 500÷100 мм, в) мелкий – 10 мм. Дробление и помол осуществляется на специальных грохотах с набором сит. Рассеянный на несколько фракций материал, дозаторами (тарельчатыми, барабанно-винтовыми, весовыми порционными, автоматическими) сортируют по объему или массе. Для получения устойчивой однородной смеси все компоненты, включая шамот и минеральные добавки (оксид алюминия), перемешивают. Жидкие добавки дозируются по объему. Технологические добавки в виде растворов и суспензий вводятся в сырьевую массу во время перемешивания.

Формование

Заданные форму и размеры будущему изделию (кирпичу) придают либо методом  полусухого прессования, либо методом пластического формования. Распределение готовой смеси в формы позволяет сформировать окончательный вид кирпича. Согласно с условиями технологического процесса, формы изнутри обрабатываются специальными растворами или маслами. Это обеспечивает равномерный прогрев всего объема сырьевой массы и не допускает перегрева кирпича на плоскостях, соприкасающихся с формой.

Сушка

Начальная влажность кирпичной массы определяется способом формирования. После формования прочность сырца минимальная и не превышает 0,05 МПа. В процессе сушки влажность кирпича снижается до 10-12%, а механическая прочность повышается до 0,2-0,5 МПа. Такая прочность придает кирпичам устойчивую форму, что позволяет транспортировать изделия  в печь для обжига. Кирпич-сырец сушат как в туннельных печах на печных вагонетках, так и в специальных сушилках на полочных вагонетках. В течение сушки в изделии протекают химические и физические изменения, связанные с процессами нагревания и удаления воды. Конечная влажность шамотного кирпича, поступающего после сушки на обжиг, составляет 2-4%.

Обжиг

Завершающая стадия производства шамотного кирпича – обжиг. Полноценное протекание физико-химических процессов в шамотных заготовках при обжиге зависит от температуры обжига и его продолжительности, скорости подъема температуры и охлаждения, состава газовой среды и условий обжига. При производстве шамотного кирпича в туннельной печи шамотный кирпич-сырец последовательно проходит 3 стадии (зоны) ― сушки, обжига и охлаждения. Основные физико-химические процессы при обжиге:

  • Режим от 100 до 200º С.  Из сырца испаряется  остаточная влага ― вода затворения, гигроскопическая вода.
  • Режим 400-600º С. В связующей глине наблюдается распад каолинита, который сопровождается выделением химически связанной воды. Происходит незначительная линейная усадка, до 0,5%.
  • Режим 600-900º С. При этих температурах разлагаются карбонаты магния и кальция, окисляются сульфиды и углеродные примеси. Наблюдается равномерная линейная усадка 2-2,5%.
  • При t= 1000-1100º С начинается спекание массы изделий.
  • Конечная температура обжига шамотного кирпича  ― 1350-1400º С. Время выдержки конечной температуры обжига составляет 5-6 часов.

При нарушении одного из технологических условий обжига, шамотный кирпич теряет свои характеристики. Так, в случае сокращении времени обжига (недожог) кирпич теряет свои огнеупорные качества. В случае увеличения продолжительности обжига (изделие  пережгли), прочность кирпича увеличивается, но поверхность кирпича покрывается стеклянным налетом. Это снижает степень  сцепления кирпича с раствором и, соответственно, качество будущего футеровочного слоя. Такой кирпич можно использовать только для закладки фундамента.

Охлаждение

Процесс охлаждения шамотных кирпичей сопровождается уменьшением их объема. До температур 800-1000º С, чтобы избежать деформацию изделий, снижение температур выполняют со скоростью, 25-45º С/час. Затем, вследствие наличия в печах тепла, аккумулированного кладкой, скорость уменьшения температуры несколько снижается.

Упаковка. Транспортирование. Хранение

Шамотный кирпич упаковывается по маркам и типоразмерам в пакеты без поддонов, в пакеты на поддонах, укладываются в контейнеры или штабеля. Пакеты скрепляются специальной упаковочной лентой или термоусадочной пленкой. Одним из факторов появления брака шамотного кирпича (трещины, отбитости, сколы) является его некорректная транспортировка. Иногда случается, что такой кирпич перевозят «навалом» и разгружают самосвалом. Это может привести к увеличению некондиции до 20% от начального объема. Наиболее рациональный и технологически правильный способ складирования и перевозки шамотного кирпича — на поддонах. Хранение огнеупорного кирпича следует осуществлять в неотапливаемых складах/ангарах или под навесом, дабы исключить прямое попадание дождя и снега. В этих же условиях допускается хранение шамотного кирпича в штабелях. Высота штабеля не более 3,6 м. При этом следует выдерживать между штабелями ширину прохода – не менее 0,6 м. Хранение «россыпью» — не допускается.

Шамотный кирпич производиться по Государственным нормативам или ТУ, что определяет все параметры этого материала. А точное выполнение технологии производства  обеспечивает огнеупорному шамотному кирпичу высокое качество, эстетический вид и, возрастающий спрос у потребителей.