Tehnologia de producere a conductelor de canalizare

Categoria: Referat Chimie

Descriere:

La măcinarea umedă( în moare cu bile periodice) se obÅ£ine un grad de fineÅ£e destul de înalt ÅŸi mestecarea bună a componentelor masei, dar productivitatea este mai joasă. Măcinarea umedă se foloseÅŸte foarte rar.
Materiale analogice cu şamota sunt caolinul ars şi argila dehidratată...

TEHNOLOGIA DE PRODUCERE

Pregătirea materiei prime pentru producerea conductelor de canalizare se efectuiază prin metoda uscată.

«  Pregătirea şamotei  »

Şamota se foloseşte în calitate de adaos degresant. Şamota se obţine prin arderea argilelor refractare sau din deşeurile producerii, dar în acest caz calitatea şamotei este foarte diferită.

Prin arderea argilelor se poate de obţinut şamota de calitatea constantă. În acest caz argila se aduce în cuptor în forma de brichete, care au de obicei forma paralelipipedului sau de elipsă. Brichetul trebu să fie destul de rezistent.

·        Fabricarea brichetelor.

Există două metode de formarea brichetelor – umedă la umiditatea brichetei 

18 – 20% şi mai sus, şi uscată la umiditatea nu mai mult de 10 – 14%.

Obţinerea prafului de presare se poate de primit şi din argilă arsă în bucăţi.

Metoda plastică

Măcinarea argilei

Pregătirea brichetelor

Uscarea brichetelor

Arderea brichetelor

Sortarea

Măcinarea

În cuptor rotativ

Măcinarea argilei

Arderea

Sortarea

Măcinarea şamotei

Păstrarea în buncăre

Schema tehnologică de producerea conductelor ceramice de canalizare

Argila

Dozarea

(dozator)

↓

Măcinarea brută

(strung)

↓

Uscarea

(toba de uscare)

↓

Păstrarea

(buncăr cu dozator)

↓

Separarea electromagnetică

(magnete electrice)

↓

Măcinarea fină

(dezintegrator)

↓

Ciuruirea

(ciur tobă)

↓

Păstrarea

(buncăr cu dozator)

Argila pentru şamotă

Dozarea

(dozator)

↓

Măcinarea brută

(concasor cu valţuri)

↓

               Uscarea argilei←combustibil

(toba de uscare)

↓

Măcinarea brută

(concasor cu fălci)

↓

Măcinarea fină

(concasor cu con inert)

↓

Păstrarea

(buncăr)

↓

Mestecarea la uscat

(amestecător Mestecarea la uscat cu două valţuri)

↓

                   Mestecarea la umed         ←   Apă

(amestecător cu două valţuri)

↓

Formarea conglomeratului

(presa cu vid)

↓

Tăierea conglomeratului

↓

Presarea conductelor

(presa verticală)

↓

Şlifuirea, tăierea filetului

↓

                                          Uscarea        ←         Agent termic

(uscător tunelar)

↓

Glazurarea

↓

                                     Arderea        ←       Combustibil

(cuptor tunel)

↓

Sortarea

↓

Ambalarea

↓

Depozitarea

Schema tehnologică de producere a conductelor ceramice de canalizare.

1 – depozit pentru materie primă, 2 – buncăr, 3 – strung pentru aşchierea argilei, 4 – tobă de uscare, 5 – dezintegrator pentru măcinarea argilei, 6 – dozator, 7 – şnec pentru mestecarea şi umezirea argilei, 8 – valţuri pentru brichetarea argilei, 9 – cuptor pentru arderea argilei, 10 – concasor pentru şamotă, 11 – amestecător, 12 – presă combinată cu vid, 13 – depozit pentru menţinerea semifabricatelor, 14 – presa penru presarea conductelor, 15 – uscător tunel, 16 – instalaţie pentru glazurarea conductelor, 17 – cuptor tunel.

 Fabricarea brichetelor din masa plastică, mai ales dacă ea nu se usucă, este mai simplă şi ieftenă decât prin metoda semiuscată.

Pentru formarea brichetelor se poate de folosit prese-valţuri. Se obţin brichete cu rezistenţa 15 – 18 kg/cm2.

La presarea semiuscată a brichetelor importanţa mare are compactarea argilei măcinate pentru excluderea din ea aerului şi ca urmare majorarea rezistenţei mecanice a brichetului. Influenţa negativă a aerului în argilă se manifestă în procesul de ardere, deoarece aerul împiedică conglomerarea particulelor, şi majorează porozitatea, reducând rezistenţa. Din cauza aceasta la folosirea metodei semiuscate se folosesc colerganguri, care contribuie la compactarea masei.

Calitatea masei se îmbunătăţeşte prin prelucrarea ei cu abur.

·        Arderea

Argila se arde in cuptoare rotative. La arderea este necesar de adus argila aproape de starea de cocsificare, dar să nu fie prea arsă, deoarece în caz contrar şamota pierde proprietatea de absorbţia apei. Argilele care nu posedă proprietatea de a se cocsifica trebu să fie arse până la temperatura, la care contracţia în procesul de ardere nu este mai mare de 0,5 %. În dependenţă de calitatea argilei temperatura de ardere se află în limitele 1250 – 1400 °C. Cu cît mai puţin este arsă argila, cu atât mai mare este contracţia articolelor din şamotă. După ardere şamota este necesară de sortat, bucăţile nearse trebuie să fie eliminate.

Alegerea cuptorului depinde de volumul producerii, tipul combustibilului ş.a. Cuptoare rotative se recomandă de utilizat la produceri mari.

Şamota calitativă trebuie să posede o anumită refractaritate şi componenţă chimică, absorbţia de apă constantă: 6 – 7 % arse la un grad mai înalt şi 24 – 26 % la un grad mai mic. În şamotă nu trebuie să fie prezente impurităţi care afectează refractaritatea şi omogenitatea structurii.

Şamota este necesară de păstrat în încăperi uscate închise sau în buncăre şi de transportat în vase închis ermetic.

·        Măcinarea

Pentru obţinerea structurii omogene a articolelor este necesar de măcinat şamota până la un grad anumit. Variind componenţa granulometrică a componentelor masei, se poate de modificat proprietăţile articolelor ceramice – densitate, rezistenţa mecanică, rezistenţa termică şi alte.

Cantitatea necesară şi mărimea particulelor se alege aşa, ca spaţiul dintre particule mari să se umple cu particule fine. La umplerea volumului cu granulele şamotei cu dimensiuni egale, densitatea aranjării lor creşte neesenţial.

Pentru pregătirea maselor de şamotă de obicei se folosesc două – trei fracţii: fracţia măşcată cu dimensiunea medie a particulelor 2 – 4 mm, mijlocie – 0,5 – 2 mm şi fină – 0,5 – 0,15 mm. Raportul dintre fracţii se stabileşte experimental. Densitatea maximală de aranjare a două – trei fracţii se obţine prin raportul următor: fracţia măşcată 43%, fracţia mijlocie 23%,fracţia fină 34%.

Forma granulelor şamotei de asemenea are importanţa mare. De exemplu, granulele ce au forma lungită cu muchii ascuţite au aderenţa cu argilă mai bună decât cele rotungite. Cerinţele tehnologice indicate de către componenţa granulometrică a şamotei se iau în vedere la alegerea utilajului tehnologic pentru măcinarea. 

Măcinarea şamotei se poate de efectuat fără sau cu apă. Cel mai răspândit utilaj pentru măcinarea şamotei este moara cu bile cu lucru continuu.

La măcinarea umedă( în moare cu bile periodice) se obţine un grad de fineţe destul de înalt şi mestecarea bună a componentelor masei, dar productivitatea este mai joasă. Măcinarea umedă se foloseşte foarte rar.

Materiale analogice cu şamota sunt caolinul ars şi argila dehidratată.

Caolinul ars se pregăteşte analogic şamotei cu adăugarea unei cantităţi de argila refractară.

Argila dehidratată se arde la temperaturi mai mari decât temperatura de dehidratare(700 - 800°C).

«  Prelucrarea materiei prime  »

Materia primă pentru confecţionarea conductelor de canalizare se prelucrează prin metoda uscată. La pregătirea prafurilor argiloase prin metoda semiuscată, argila se supune măcinării brute, uscării, măcinării fine, ciuruirii şi umezirii.

·        Măcinarea brută

Argila adusă din carieră trebuie să fie măcinată brut. Aceasta se petrece în strunguri. Strungurile lucrează bine cu argilele cu umiditate nu prea înaltă, care nu conţin materii pietroase. Din cauza aceasta la uzinele ceramice ele se folosesc de obicei pentru măcinarea argilelor refractare.

·        Uscarea argilei

Pentru măcinarea de mai departe a argilei ea trebu să fie uscată. Argila se usucă în tobe de uscare. Argila şi gaze se mişcă într-o direcţie, deoarece în caz contrar apare pericol de supraîncălzirea argilei, dehidratarea parţială a ei şi pierderea proprietăţilor plastifiante. Temperatura gazelor care întră în toba de uscare este egală cu 600 - 800°C. Cu micşorarea ei scade productivitatea tobei de uscare. Majorarea temperaturii este neeficientă din punct de vedere tehnologic: se dehidratează fracţiile fine şi mai repede iese din funcţia secţia de întrare a tobei de uscare. Temperatura gazelor de ieşire este de 110 - 120°C. Majorarea bruscă acestei temperaturi înseamnă că argila este prea mult uscată. Temperatura argilei descărcate din toba este 60 - 80°C. Umiditatea definitivă a argilei depinde de la mărimea bucăţilor.

În timpul trecerii argilei prin tobă se schimbă componenţa granulometrică a ei. Fracţiile fine, uscîndu-se  rapid, se macină până la praf, dar bucăţi mari se aburează şi se unesc în bucăţi încă mai mari. Aceasta constituie neuniformitatea umidităţii argilei uscate. Aceasta complică lucru utilajului de măcinare. Majorarea umidităţii argilei uscate se poate de obţinut prin instalarea în tobe de uscat perdelei din lanţuguri, care parţial macină argila şi contribuie la condiţii mai favorabile pentru uscarea. Tobe de uscare sunt foarte răspândite, deoarece lucrează foarte sigur.

Umiditatea argilei după uscarea este 9 – 11%.  

·         Măcinarea fină

Argila uscată se supune unei măcinări cu scopul obţinerii prafului cu o anumită componenţă granulometrică. Pentru măcinarea argilei se folosesc dezintegratoare cu panere.

 Dezintegratoare cu panere lucrează bine cu argila cu umiditate mai mică de 10%. La umiditate mai mare argila se lipeşte de degetele dezintegratorului. În prezenţa materialelor pietroase degetele se uzează foarte repede, şi ele trebuie schimbate peste 200 – 300 ore de lucru.

Fineţea de măcinare depinde de numărul de rotaţii, distanţa dintre degete şi umiditatea argilei. Ieşirea fracţiilor fine se măreşte cu mărirea rotaţiilor şi micşorarea distanţei dintre degete. Cu mărirea umidităţii argilei creşte cantitatea fracţiilor măşcate. De exemplu la umiditate de 10 % suma fracţiilor măşcate este 96 %, dar umiditatea 6 % - numai 66 %.

Din dezintegratoare se obţine praful afânat cu densitate mică, ce complică presarea articolelor din el.

·         Ciuruirea

Ciuruirea argilei are ca scop eliminarea particulelor măşcate din praf. Pentru ciuruirea argilei se foloseşte ciur – tobă.

Ciur tobă se foloseşte pentru ciuruirea materialelor măcinate uscate. Diametrul orificiilor ciururilor de la 0,5 – 1 mm. Acest ciur permite de a primi simultan cîteva fracţii. Eficacitatea ciuruirii depinde de: umiditatea materialului, diametrul orificiilor, unghiului de înclinare, lungimii, vitezei de deplasare a materialului. Productivitatea depinde de diametrul ciurului, numărului rotaţiilor şi unghiul de înclinare, de dimensiunile particulelor argilei şi se află între 1 – 3 t/oră.

Dezavantajul ciurului tobă este uzarea rapidă a ciururilor şi productivitate mică.

Schema pregătirii argilei în ciclul închis

·        Mestecarea argilei cu şamotă

Argila şi şamota se dozează cu ajutorul dozatoarelor. Cantitatea şamotei introduse pentru conducte cu diametrul mai mare de 300 mm este de 40%, pentru conducte cu diametru mai mic – până la 30%.

Raportul argilei şi şamotei în masa trebu să fie aşa, ca contracţia totală a masei se fie mai mică de 10%.  

Devierea în componenţa şihtei se permite nu mai mult de 4%.

 Pentru amestecarea argilei arse şi măcinate se folosesc amestecătoare cu două valţuri. Ele asigură obţinerea masei argiloase omogene.

 Componentele masei se amestecă la început în stare uscată, apoi în stare umedă. Conţinutul total al Al2O3 în masa trebu să fie nu mai puţin de 22 – 25%,dar al oxizilor bazice nu mai mult de 10%.

«  Presarea preventivă  »

După mestecarea masa argiloasă se aduce în prese cu formarea benzii continue cu un valţ.

În presa aceasta se obţine o bandă din masa argiloasă, care apoi se taie şi se pregăteşte pentru formarea conductelor.

Caracterul de mişcare masei ceramice în interiorul presei este destul de complicat. El depinde de proprietăţile ei – umidităţii, plasticităţii, frecării interioare, frecării exterioare, presiunii provocate de şnec, ajutaje. În secţiunea ajustajului masa nu se mişcă cu viteză egală.

În urma vitezelor diferite de deplasare se formează tensiunea de ruperea – straturi vecine se stăruie să alunece unul receproc de altul. Acestea tensiuni sunt cauza apariţiei diferitor defecte în articole formate. Din aceasta cauza alegerea proprietăţilor masei de formare şi organelor de lucru trebu să aibă scopul de a micşora tensiunile de ruperea în banda până la valori nepericuloase pentru articole formate.

A doua proprietatea mişcării masei ceramice în presă este, că ea în direcţia axială nu este omogenă. Concreşterea neajunsă a diferitor straturilor de argila este încă un dezavantaj şi cauza defectelor în articole gata.

                               a                                                                                b

Structura masei argiloase pentru prese cu vid. a – keмa, b – дорст.

Pentru obţinerea calităţii înalte a articolelor de presarea preventivă este necesar cît posibil de micşorat influenţa factorilor, care provoacă apariţia defectelor specifice. După aceasta trebu de reglat proprietăţile masei ceramice în aşa mod, ca ea să fie puţin sensibilă la tensiuni ce apar. Este necesar ca masa să posede o aderenţă cît mai mare şi proprietatea de a se uni după ruperea, care poate să aibă loc în timpul formării.

Majorarea umidităţii masei duce la majorarea proprietăţii de a se lega şi micşorează presiunea de ieşirea masei.

 Scăderea umidităţii chiar la o valoare mică duce la supraîncărcări a presei, prin ce se explică ieşirea din funcţie a utilajului în caz de scăderea umidităţii masei.

Adăugarea nisipului mărunt micşorează proprietatea argilei de a se lega. Degresarea maselor cu nisip măşcat majorează coeficientul de frecare internă. Granule măşcate a degresantului parcă coasă straturile masei şi împiedică alunicarea lor. Aburirea masei majorează proprietatea ei de a se lega, şi din aceasta cauza micşorează pericolul de apariţia defectelor în articole gata.

Reducerea frecării exterioare deasemenea micşorează pericolul de apariţia defectelor în articole gata. Aceasta se obţine prin introducerea în masa adaoselor active de suprafaţa.

Vacuumarea nu în toate cazuri influenţează egal asupra unirii masei după ruperea. Ea preîntâmpină ruperea, dar în caz dacă aceasta deacuma a avut loc, masele posedă proprietatea mică de a se uni dinnou. Din aceasta cauza la presarea preventivă se foloseşte vidul adânc(730 – 750 mm)

«  Fasonarea conductelor »

Formarea plastică a conductelor se efectuează la prese verticale cu şnec cu vid.

Pe rama presei pentru formarea conductelor este montat corpul presei, în care se roteşte arbore cu şnec, care se acţionează de la motor electric. Pe masa ridicătoare sunt şinile pentru deplasarea căruciorului, pe care se formează conducta. Cu alungirea conductei masa se coboară jos, şi se frânează cu magnete electrice. În momentul sfârşirii de formare conducta se taie cu coardă. La ieşirea din presa pe capătul conductei se taie filet. În afara de aceasta, pe conducte cu diametru mare se face o tăietură pe capătul ei pe adâncimea ¾ din grosimea peretelui.

Masa se vacuumează în camera cu vid, situată pe partea superioară a presei. Secţiunea vie a gratiei trebu să fie egală cu secţiunea articolului format sau cu 3 – 5% mai mare. Forma orificiilor este elipsoidală. La formarea conductelor cu diametru mare vacuumarea masei permite folosirea şamotei fine(1 -3 mm) în loc de măşcată(4 – 5 mm) şi obţinerea suprafeţei netede şi dense a conductelor. Rezistenţa mecanică a conductelor obţinute din mase vacuumate creşte cu 15 – 40%, dar absorbţia apei scade cu 1 – 1,5%.

După formarea capătului larg masa iese din ajustaj, masa presei se coboară încet jos, formînd corpul conductei .

Schema procesului de formarea conductelor pe presa verticală.

Devierea grosimii conductei se permite nu mai mult de 3 mm, devierea lungimii 20 mm, curbura – 8 mm.

Pentru obţinerea dimensiunilor constante pe prese se montează instalaţii, care asigură obţinerea conductelor cu dimensiuni constante şi permit modificarea lor după necesitate.

La formarea conductelor pe prese semiautomate operaţia de tăierea filetului se face cu mecanisme instalate pe presa. În alt caz aceasta operaţia se efectuieză manual după uscarea preventivă, sau îm mod mecanizat cu ajutorul aparatelor mobile cu acţionarea mecanică.

Conductele formate se suspendează pe lanţuri şi se aduc la uscare.

Dezavantajele formării conductelor pe prese verticale sunt: consumul de muncă mare, imposibilitatea formării conductelor cu lungimi mai mari, necesitatea formării conductelor din mase cu umiditatea 18 – 21% .

«  Uscarea conductelor »

La producerea conductelor de canalizare este necesar de uscat articole până la umiditatea de 5 – 7 %. Această operaţie este una din cele mai importante, care determină într-o măsură mare calitatea articolelor finite şi indicele tehnico – economici ale întreprinderii. Dacă conductele de canalizare se vor supune arderii fără uscare preventivă, atunci ele se fisurează şi se distrug. Prin uscare articolele obţin rezistenţă, care este destulă pentru păstrarea formei la transportare şi suportă sarcinile elementelor aranjate deasupra.

Uscarea este un complex întreg de evenimente, legate cu schimbul termic şi de masă între material şi mediul ambiant, în rezultatul cărora se petrece deplasarea umidităţii din interiorul articolului pe suprafaţă şi evaporarea ei. Viteza de uscare se caracterizează prin cantitatea apei, evaporate de pe o unitate de suprafaţă a articolului într-o unitate de timp. Ea depinde de temperatură, umiditatea relativă şi viteza de mişcare a agentului termic. Viteza admisibilă a uscării se determină prin proprietăţile de uscare a maselor folosite, prin influenţa uscării asupra contracţiei articolelor. Se consideră viteza de uscare normală aceea, la care evaporarea umidităţii nu depăşeşte 4 kg/m2·oră. Ea se determină prin experimente.