Успешное строительство в сельских местностях во многом зависит от обеспеченности строительными материалами собственного производства из местных видов сырья.
Основным стеновым материалом при строительстве жилых зданий и любых сельскохозяйственных помещений и сооружений производственного назначения является красный (глиняный) кирпич.
Красный кирпич - долговечный и огнестойкий материал, изготовляемый из повсеместно распространенного сырья: глин и суглинков. Производство его может быть организовано как на небольших предприятиях, оснащенных простейшим оборудованием, так и на механизированных заводах.
Кирпич изготовляют по различным технологическим схемам в зависимости от технической оснащенности кирпичного предприятия, объема производства, качества сырья и других условий. Производственная мощность кирпичных предприятий может быть от нескольких сот тысяч до нескольких десятков миллионов кирпичей в год. Кирпичные заводы в сельской местности обычно строят производительностью 100 тыс. - 3 млн. кирпичей в год.
Сельские кирпичные предприятия бывают следующих типов.
1. Предприятия с ручной или полумеханизированной формовкой кирпича-сырца и обжигом его в напольных печах. Эти предприятия, как правило, являются сезонными, т. е. они работают лишь в летнее время.
2. Предприятия с машинной формовкой кирпича-сырца и обжигом его в кольцевых печах непрерывного действия. Эти предприятия оснащены более сложным технологическим и другим оборудованием, для эксплуатации которого необходима электроэнергия. Кирпичные заводы этого типа могут работать не только в течение летнего сезона, но и круглый год. Для сушки сырца в холодное время года на заводе должна быть построена специальная утепленная и отапливаемая сушилка.
Несмотря на несколько большие капиталовложения для организации круглогодового кирпичного производства, эти заводы получают все большее распространение, так как дополнительные затраты на их строительство быстро покрываются за счет сокращения и механизации транспортных и других трудоемких работ, сокращения численности производственного персонала и лучшего использования мощности предприятия. Что касается дополнительного расхода топлива на сушку сырца, то он может быть значительно уменьшен путем использования тепла отходящих дымовых газов обжигательной печи.
Строительство кирпичных заводов круглогодового действия особенно оправдывает себя в районах с суровой и продолжительной зимой.
При решении строить кирпичный завод в сельской местности необходимо тщательно продумать вопрос о выборе типа завода, определить его мощность, состав оборудования и режим- работы. в частности, необходимо: 1) определить качество глины и ее запасы, которые должны быть достаточны примерно на 25 лет работы механизированного кирпичного завода или на 10 лет работы небольшого сезонного предприятия; 2) выбрать технологическую схему производства, соответствующую качеству сырья, мощности предприятия, местным энергетическим возможностям и виду намечаемого к использованию топлива; 3) решить вопросы, связанные с обеспечением строительства необходимым оборудованием в соответствии с выбранной технологической схемой, а также строительными материалами и квалифицированными рабочими; 4) выбрать тип будущего предприятия с учетом возможности увеличения в дальнейшем как производительности, так и степени его механизации: 5) предусмотреть на первый период выпуск кирпича во временных простейших условиях для кладки кирпичеобжигательной печи главного корпуса с формовочным отделением и искусственной сушилкой с тем, чтобы это производство можно было заменить более совершенным и мощным предприятием.
От правильного решения всех этих вопросов зависят затраты на строительство предприятия, сроки его строительства, качество и количество выпускаемой продукции, ее стоимость в рентабельность работы предприятия.
Изготовление наиболее необходимого обыкновенного строительного кирпича доступно и посильно каждому небольшому сельскому предприятию ввиду почти повсеместного наличия сырья - обычных глин и суглинков.
Если глина достаточно пластична и в данной местности можно достать опилки или торф, их можно добавлять в глину до 30% (по объему) и более, получая легковесный пористый кирпич; при обжиге такого кирпича опилки и торф выгорают, оставляя мелкие пустоты-поры. Пористый кирпич, как и обычный, используется для кладки стен, причем здания, построенные из пористого кирпича, теплее, чем из обычного кирпича. Кроме того, ввод в глину (хотя бы и в небольших количествах) опилок, измельченного торфа или других выгорающих добавок позволяет ускорить процессы сушки и обжига кирпича и сократить брак в производстве.
При наличии сырья соответствующего качества на кирпичном предприятии может быть организовано также изготовление кровельной глиняной черепицы. На сезонных кирпичных предприятиях бездействующие, в зимнее время обжигательные лечи можно использовать для обжига извести.
Простейшие способы производства кирпича
Производство кирпича для сельского строительства может быть организовано повсеместно при минимальных затратах. При наличии двигательной энергии (электроэнергия, трактор) процессы обработки глины и формовки сырца могут быть механизированы.
Изготовление кирпича силами сельского населения получило большое распространение во многих странах.
Сырье
Как известно, глины, применяемые для производства кирпича, должны быть, по возможности, чистыми, то есть без крупных каменистых включений, а также корней и других растительных остатков. Особенно вредными являются включения известняка. Кроме того, глины должны быть пластичными, хорошо формоваться, изделия из глин не должны давать при сушке трещин.
Наиболее подходящими для производства кирпича являются глины средней пластичности (жирности). Кирпич из очень жирных глин трудно сохнет, дает трещины и коробится. При использовании очень тощих глин кирпич получается непрочный, неморозоустойчивый. Для получения пластичного глиняного теста к ней добавляют воду. Если воды слишком много, получается жидкое глиняное тесто, из которого нельзя сформовать изделий, при малом количестве воды масса не приобретает нужной связности, будет рассыпаться. Чтобы глина приобрела нормальную густоту, надо добавить строго определенное количество воды.
Под нормальной густотой понимается такое состояние глиняного теста, при котором оно легко формуется, но не прилипает к рукам.
Жирные, очень пластичные глины приобретают нормальную густоту при добавлении 30-40% воды, глины средней пластичности - при 20-30% и малопластичные глины - при 15-20% воды.
Качество глины можно определить на глаз по срезу. Высокопластичные глины имеют блестящий жирный срез, в состоянии нормальной густоты прилипают к ножу. Если поверхность среза матовая, ровная, без шероховатости, то это говорит о меньшей пластичности. Такие глины при производстве кирпича требуют добавки отощителя.
При небольшой пластичности срез бывает матовый, слегка шероховатый. Подобные глины и суглинки пригодны для производства кирпича без добавки отощителя.
Для определения пластичности образцу глины придают нормальную густоту и из полученного теста делают шарики диаметром 4-5 см, жгутики длиною 15-20 см и толщиною 2 см. Шарики кладут на гладкую доску и сверху медленно надавливают дощечкой, пока они не сплющатся до половины толщины. Если на смятом шарике не появится трещин, значит глина пластична, если трещины появятся - глина малопластична. Шарики из очень тощей глины разваливаются на куски.
Жгутики обвивают вокруг деревянной палки диаметром около 3 см. Пластичные глины при этом не дают трещин и надрывов, тощие глины трескаются и распадаются.
О пластичности глины свидетельствует также усадка образцов при сушке. Чем глина пластичнее, тем больше воды требует она для получения теста нормальной густоты и тем больше усадка ее при сушке (усушка).
Для определения усушки из глиняного теста нормальной густоты делают образцы, например, кирпичики размером 120X60X30 мм. На свежесформованном изделии наносят черту длиною 100 мм. Затем кирпичики высушивают, измеряют нанесенную ранее черту и определяют так называемую линейную усадку. Если длина черты будет 90 мм, то значит линейная усадка равна 10%, если 95 мм - 5% и т. д.
Глины, усадка которых более 10%, высокопластичны, от 8 до 10% - выше средней пластичности, от 6 до 8% - средней пластичности и меньше 5% - тощие.
Для производства кирпича наиболее пригодны глины, имеющие 6-8% усушки. При большей усушке в глину следует добавлять отощители. В качестве отощителей можно применять песок с крупностью зерен 0,5-2 мм, просеянные или дробленые шлаки с крупностью зерен не более 3 мм, опилки.
Наличие в глине каменистых включений определяют путем просеивания подсушенной глины или отмучиванием в воде пробы глины. Включения размером более 3-4 мм нежелательны. Как уже упоминалось, особенно вредны включения известняка. Для того, чтобы узнать, имеется ли в каменистых включениях известняк, на остаток, полученный после просеивания или отмучивания, льют по каплям слабую соляную кислоту (10% раствор). Известняк от действия кислоты вскипает, а в большом количестве кислоты растворяется.
Глины, содержащие включения известняка, не следует использовать для производства кирпича, так как при обжиге известняк превращается в известь, которая гасится под действием влаги воздуха, увеличивается в объеме и разрушает изделие.
Глину, намеченную для производства, необходимо испытать, сделав из нее пробные кирпичи. Для этого, выкопав на месте предполагаемой добычи глины шурф (яму) глубиною на всю толщу залегания глины, делают по высоте стенки шурфа борозду, собирая всю глину из борозды, и тщательно перемешивают ее. Затем, определив пластичность глины, устанавливают необходимость добавки отощителя. Добавив, если нужно, отощитель, глину замачивают, тщательно перемешивают и формуют из нее вручную несколько кирпичей, которые высушивают в помещении (сарае) и обжигают на ближайшем кирпичном заводе.
Обожженный кирпич должен быть правильной формы, не иметь трещин, при постукивании металлическим предметом издавать чистый звук (звон), не размокать в воде. Более полные испытания глины и кирпича можно произвести в заводской лаборатории.
Добыча и подготовка глины
Когда глина испытана и намечено место для организации производства, приступают к добыче и заготовке ее.
Кирпич можно вырабатывать из глины вылежавшейся и из свежей, только что взятой из карьера - «свежевки». Лучший кирпич получается из вылежавшейся, промороженной глины. Особенно необходимо вылеживание, если глина плотная, жирная, трудно размокающая. Добытая осенью глина обычно вылеживается и промораживается.
С глиняной залежи снимают растительный слой и весь не пригодный для выработки кирпича грунт. Затем начинают добычу глины уступами. Глину нагружают в тачку и отвозят к месту переработки, где укладывают в конус. Высота конуса не должна быть более 1 м, так как иначе глина плохо промерзнет; длина и ширина конуса принимаются в зависимости от количества заготовляемой глины.
При добыче глины в карьере ее обычно берут сразу на всю глубину, чтобы перемешать слои, имеющие различные свойства. При заготовке же глины в конусах в карьере ее можно брать не на всю глубину сразу, а на 2-3 штыка на всю длину брачи: первые 2-3 штыка надо развалить по земле там, где предполагается устройство конуса, затем на них сверху еще 2-3 штыка, а самые нижние - наверх конуса. Весною, при выборке глины из конуса на производство, ее следует брать на всю высоту конуса, чтобы она еще раз перемешалась. Тогда получается однородная глина, а из нее хороший кирпич. При послойной загрузке глины в конус каждый слой обильно поливают водой. Кроме того, в конусе делают отверстия ломом или деревянным колом, чтобы вода проникала на всю толщину конуса.
Желательно на конусах глины, заложенной для промораживания, не допускать большого снежного покрова, чтобы глина могла хорошо промерзнуть.
Площадка для размещения конуса должна быть очищена от дерна, утрамбована и выравнена, чтобы с нее не стекала вода.
Если осенью глину не заготовили, можно подвергнуть ее летованию (выветриванию). Для этого глину также укладывают в гряды высотою около 0,5 м и замачивают, а затем, когда она подсохнет, неоднократно поливают водой. Чем жирнее глина, тем продолжительней должно быть ее вылеживание.
Летование рекомендуется производить в течение 15-30 дней.
Если глина не промораживалась и не подвергалась летованию, ее следует подвергнуть замачиванию. Замачивают глину в невысоких грядах (40-50 см), в кучах или в специальных траншеях, облицованных горбылями. Замочив послойно глину, ее покрывают рогожами, соломенными матами и т. п., чтобы влага из глины не испарялась. Малопластичные глины выдерживают в замоченном состоянии от 0,5 до 2 суток, более жирные - до 3 и 7 суток.
В Болгарии глину рекомендуют добывать за день до формовки из нее кирпича. При добыче глина хорошо раздробляется, затем ее расстилают вблизи от места формовки слоем толщиною около 40 см. Здесь же добавляют отощитель (песок, шлак, опилки, дробленый бой и брак кирпича) по объему, тщательно перемешивают (перелопачивают) до получения однородной смеси. Края расстила глины делают выше середины, чтобы не вытекала вода, которой заливают глину равномерно по всей площади. Количество воды определяют в зависимости от влажности глины, состояния погоды и пр. Заливают воду с вечера, за 10-12 часов до подачи глины в производство.
Замоченную глину на следующий день обрабатывают обычно: месят до получения однородной по влажности и по составу массы. В начале глину разбивают и перемешивают граблями, затем месят ногами. При этом рабочие имеют возможность удалять твердые включения, которые хорошо нащупываются ногой мяльщика.
Для перемешивания глины можно использовать лошадь, приготовляя формовочную массу в конных мяльных кругах.
Конный мяльный круг устраивается следующим образом: внутренняя часть его имеет радиус около 2 м и представляет собою оставленный в земле целик. Вокруг этого целика делают круговую дорожку шириною 2 м. Дорожку заглубляют в землю на 40-50 см. Стенки и дно дорожки обшивают досками или облицовывают кирпичом. В центре мяльного круга в землю вкапывают стойку, имеющую на верхнем конце металлический штырь, на который надевают водило для лошади.
Водило делается из бревна длиною 6-6,5 м. Толстым концом водило надевают на штырь центральной стойки, а к тонкому концу прикрепляют валек для упряжки лошади. Отверстие для штыря делают на расстоянии около 1 м от конца водила, а валек прикрепляется с таким расчетом, чтобы лошадь ходила вне круга. Для того, чтобы водило не перекашивалось, к толстому его концу прикрепляют груз, уравновешивающий длинную часть водила. Наискось к водилу прибивают жердь, к которой привязывают повод лошади.
Для мятья глины к водилу прицепляют двухколесный передок, взятый от телеги, или специально изготовленный. Передок нагружают камнями или другим грузом, чтобы колеса глубже входили в глину и лучше ее проминали. При мятье глины передок время от времени перемещают по водилу, на котором делают ряд штырьков в виде гребенки. Эта гребенка удерживает водило на нужном месте.
Дорожку мяльного круга загружают слоем глины толщиною 25-30 см. При такой загрузке круг вмещает около 8 м3 глины, что достаточно для изготовления 2500-3000 кирпичей.
В мяльном круге можно не только мять предварительно замоченную глину, но и замачивать ее. В таком случае число мяльных кругов должно быть на один больше, чем дни вылеживания замоченной глины, а емкость каждого круга равна дневной потребности в глине.
Замоченную в круге глину освобождают от покрывающих ее рогож и прицепляют к водилу колесный ход так, чтобы колеса проминали глину у наружного края дорожки. Через несколько оборотов передок перецепляют примерно на 10 см ближе к центру круга, затем через такое же число оборотов еще ближе до тех пор, пока передок не дойдет до внутреннего края дорожки. Тогда мятье продолжают с передвижением передка от внутреннего края к наружному до тех пор, пока глина не будет хорошо обработана.
Продолжительность мятья глины в круге от 1,5 до 3 часов в зависимости от жирности глины. В среднем колеса передка должны пройти по каждому месту дорожки около 20 раз.
Готовность глины определяют, разрезая промятую глину лопатой: в ней не должно быть заметно непромешанных комьев, слоистости, отощитель должен быть равномерно распределен по всей массе, вся глина должна быть однородно влажная. Хорошо промятая глина не прилипает к колесам передка.
При загрузке круга слоем глины толщиною около 25 см мятье глины производят одной лошадью, при толщине слоя глины 35-40 см необходимо две лошади.
Для работы с двумя лошадьми водило можно делать двойной длины и припрягать лошадей с противоположных концов.
По окончании мятья глины передок вытаскивают, очищают, а глину покрывают мокрыми рогожами и оставляют вылеживаться около 12 часов. Затем глину выгружают, подавая ее постепенно к месту формовки.
Для мятья глины вместо круга можно применить вертикальную конную мялку. Такую глиномялку следует использовать при мятье жирных плотных глин, трудно поддающихся обработке на мяльном круге.
Глиномялка состоит из деревянной кадки и вертикального металлического вала с лопастями. Вал имеет внизу штырь для подпятника и вверху штырь для водила, которое устраивается так же, как у мяльного круга.
Кадку частично заглубляют в землю и укрепляют на врытых в землю стойках. Лопастной вал глиномялки изготовляется из круглого или квадратного железа толщиною 6-8 см.
При отсутствии железного вала можно сделать деревянный толщиною 14-15 см. Для прочности деревянный вал обтягивают по концам железными кольцами, а в торцы вставляют 2 штыря - для подпятника и для закрепления водила. По высоте на валу укрепляются лопасти из листового железа толщиной 8-12 мм. Лопасти имеют наклон в 20-30°. В результате этого они не только проминают глину, но и продвигают ее вниз. В нижней части вала укреплены выпорные лопасти.
Вокруг глиномялки устраивают приямок, разделенный на несколько отсеков, в которых глина замачивается до рабочего состояния послойно, вместе с отощителями. Количество отсеков зависит от времени, которое отводится для вылеживания замоченной глины. Один из отсеков, в который выходит выгрузочное отверстие глиномялки, не загружается - он служит для приема промятой глины.
Замоченную и вылежавшуюся в приямках глину лопатами загружают в глиномялку. Производительность глиномялки 5-6 м3 глины в смену.
Во избежание затруднений с загрузкой глины в глиномялку отсеки глиномялки не рекомендуется делать шириной более 2 м и загружать их на глубину более 1,2 м.
Глиномялку надо загружать равномерно, не переполняя се глиной и не допуская ее опорожнения, то есть работы вхолостую. При выборке глины из приямка следует лопатой прорезать все слои от верха до низа, чтобы перемешать составные части шихты и получить однородную массу.
Если глиномялка не забирает загружаемую глину, надо ее остановить и очистить цилиндр и лопасти от корней, а также проверить, не сработались ли лопасти. Сработавшиеся лопасти надо заменить новыми.
Когда очередной отсек полностью освобожден от глины, его снова загружают глиной и отощителями и послойно замачивают. Глиномялку очищают от глины только перед выходным днем, в остальные дни по окончании работы загрузочное и выгрузочное отверстия закрывают мокрыми тряпками, чтобы находящаяся в глиномялке глина не подсыхала.
Во избежание несчастных случаев нельзя чистить и смазывать движущиеся части во время работы глиномялки.
Глину, поступающую из выходного отверстия, нагружают на тачки и отвозят к месту формовки.
Вполне возможно даже при небольшом объеме производства организовать обработку сырья и формовку сырца механизированным способом.
Для этой цели наиболее подходит кирпичеделательный агрегат с ленточным прессом, который состоит из подающего глину ленточного транспортера, двухвальной глиномешалки для увлажнения и перемешивания глины, гладких вальцев и шнекового ленточного пресса, ручного резательного столика. Агрегат приводится в движение электродвигателем или трактором при помощи ременной передачи. Шкив, соединяемый ремнем с двигателем через систему зубчатых передач, приводит в движение все машины агрегата. При механизированной формовке кирпича следует также применять вымороженную или замоченную вылежавшуюся глину. Качество кирпича от этого улучшается. Однако, особенно при наличии мягких легко размокающих глин возможно изготовлять кирпич из глин, получаемых непосредственно из карьера. В агрегате глинообрабатывающими машинами являются двухвальная глиномешалка и вальцы. До начала работы агрегата обслуживающий его рабочий должен внимательно осмотреть все входящие в агрегат машины. Необходимо проверить их исправность, смазать подшипники, проверить заполнение солидолом штауферных масленок, заполнить жидким минеральным маслом подшипники с кольцевой смазкой.
Перед пуском агрегата дается сигнал, после которого агрегат пускают вхолостую, а затем через 3-5 минут. подают глину в загрузочный бункер транспортера.
Загружают глину на ленточный транспортер 2 завальщика. Если глина не смешивалась с отощителем при закладке в конуса или при замачивании, то эти же завальщики одновременно с глиной подают на ленточный транспортер и отощитель (песок, шлак, опилки) в нужном количестве, например, одну лопату песка на четыре лопаты глины.
Ленточный транспортер подает глину в двухвальную глиномялку, которую обслуживает заливщик. В обязанности заливщика входит наблюдение за нормальной работой глиномялки и увлажнение глины. Глина должна заполнять корыто глиномялки так, чтобы лопасти, находясь в верхнем положении, были наполовину закрыты глиной.
В глиномялке глину увлажняют в том случае, если ее предварительно не замочили в грядах или замочили недостаточно. Над корытом мешалки находится водопроводная труба с отверстиями, через которые вода тонкими струйками поступает в глиномялку на 1/2 ее длины, считая от загрузочной воронки. Влажность массы заливщик определяет на ощупь. Если подача глины прекратилась или глиномялка остановилась, подачу воды немедленно прекращают.
Для того, чтобы лопасти глиномялки хорошо перемешивали и проминали глину, зазор между ними и кожухом глиномялки не должен превышать 10 мм, а угол наклона ножей должен быть около 20°.
Во избежание несчастных случаев корыто глиномялки должно быть накрыто съемной решеткой, а пробы глины для определения ее влажности заливщик должен брать не рукой, а ложкой с длинной ручкой.
Из глиномялки глина поступает в гладкие вальцы, которые раздавливают и перетирают ее. Зазор между валками должен быть около 4 мм. Скребки, очищающие валки от налипшей глины, должны плотно прилегать к валкам с тем, чтобы глина не выбрасывалась наружу.
При неравномерном срабатывании поверхностей валков на них образуются выемки, канавки, ухудшающие переработку глины. Для устранения этого дефекта надо регулярно шлифовать валки на ходу точилом.
Формование сырца
Из обработанной и подготовленной глины формуют кирпичи, которые должны быть правильной формы, без искривлений, вмятин, с острыми углами и усыновленными размерами.
В процессе сушки и обжига глиняное изделие уменьшается в размерах. Поэтому при формовке сырца необходимо учитывать это обстоятельство и вырабатывать сырец такой величины, чтобы обожженное изделие имело стандартные размеры: длину 250 мм, ширину 120 мм и толщину 65 мм.
Общая усадка в сушке и обжиге бывает обычно около 8%. При такой усадке свежесформованный сырец должен иметь следующие размеры:
Длину 250 х 100 / (100-8) = 272 мм
Ширину 120 х 100 / (100-8) = 130 мм
Толщину 65 х 100 / (100-8) = 70 мм
Формование сырца может производиться вручную наливным способом и на станках-хлопушках, на вертикальных конных прессах или на механизированных ленточных прессах.
Ручная формовка кирпичей наливным способом.
Ручная формовка наливным способом производится в деревянных формах с дном (поддоны) или без дна (пролетки). Формы могут быть на один, 2 или 4 сырца.
Формы следует изготовлять из лиственных пород дерева (дуб, береза, тополь). Формы из сосновых досок менее долговечны. Толщина стенок формы 20-25 мм. Верхние грани их сбивают упаковочным железом. С помощью одной формы можно сделать около 1000 шт. сырца в день. Каждый формовщик должен иметь запасную форму. Следовательно, при изготовлении 3000 шт. сырца в день надо иметь 6 форм.
Кроме форм, необходимо иметь следующий инвентарь: формовочный стол высотою 80-90 см, сделанный из толстых досок, две шайки с водой (в одну шайку окунается форма, в другой плавает скалка), деревянную скалку длиной около 35 см. (ею снимают излишки глины с формы).
В некоторых странах вместо скалки применяют также металлическую скобу. Формуют сырец следующим образом. Подносчик подает формовщику кусок глины; формовщик скатывает его в овальный ком на чистом песке и плотно набивает глиной форму так, чтобы все углы ее были заполнены. Излишек глины удаляется металлической скобой.
Форма с сырцом передается укладчику, который относит ее на специально подготовленную площадку, где укладывает сырец для сушки. Освободившаяся форма посыпается песком и передается формовщику.
Иногда приемы работы могут меняться. Формовщик берет форму, окунает ее в воду, насыпает в форму немного песка из находящейся рядом кучи и встряхивает, чтобы песок покрыл стенки формы, остаток песка высыпает обратно, а форму кладет на стол. Затем рукой или резаком отделяет от лежащей на столе глины ком и с силой забрасывает его в гнездо формы. Опытные формовщики в один прием заполняют сразу две формы. Когда все гнезда формы заполнены, формовщик берет плавающую в воде скалку и снимает излишки глины, а поверхность затирает мокрой ладонью.
Иногда форму смачивают не каждый раз, а по мере надобности, чтобы к ее стенкам приставал песок.
Объем кома глины всегда должен быть больше объема сырца, чтобы полностью заполнить форму и избежать добавления ее. Эти добавочные куски глины при сушке или обжиге могут отвалиться.
В пролетках сырец формуется примерно таким же образом. Форму-пролетку песком не посыпают, а опускают перед каждым формованием в воду. Когда форма заполнена глиной, углы уплотнены, излишек глины срезан, формовщик берет форму за ручки и, повернув ее на бок, обрезает низ формы о край стола, снимая излишек глины и заглаживая нижнюю сторону сырца. Затем, держа форму боком, относит ее на площадку для сушки сырца.
Ручная формовка сырца на станке-хлопуше.
Станок-хлопуша представляет собою стол, в который врезана чугунная форма. Дно формы - поддон подвижной. Поддон прикреплен к стойке, имеющей прямоугольное отверстие, в которое входит один конец педали. При нажатии педали ногой, поддон поднимается вверх и выталкивает находящийся в форме сырец.
Формовка на станке-хлопуше производится следующим образом: на дно формы укладывают железную пластинку, смоченную водой и посыпанную песком. Стенки формы также смачивают водой. Затем формовщик берет ком глины, окатывает его в песке и забрасывает в форму, не задевая стенок. Левой рукой формовщик берется за ручку бойка и несколько раз ударяет им по комку глины, чтобы тот раздался и заполнил углы. Одновременно формовщик берет правой рукой горсть песка и как только первый раз наклоняет боек, чтобы ударить по кому глины, бросает песок на боек, по которому он рассыпается и попадает на ком глины, благодаря чему она к бойку не пристает. Бросать песок на ком глины не следует, так как он не рассыпается по поверхности глины равномерно, а попадает между стенками формы и глиной довольно толстым и неравномерным слоем. После обжига песок осыпается и на кирпиче получаются раковины в тех местах, где было много песка.
После нескольких ударов бойком излишек глины снимают скалкой, а поверхность сырца заглаживают мокрой рукой. После этого следует запылять сырец песком, тогда он лучше выдерживает действие сухого ветра. Затем поддон выталкивается педалью, и формовщик левой рукой сдвигает сырец вместе с металлической пластинкой - листком к себе, а правой рукой подхватывает его снизу и относит на приготовленный тес. При установке сырца к тесу прикасаются сперва листком и поворачивают сырец на ребро, устанавливая его правильно без перекоса. Листок надо снять с сырца, не повредив его, не оставив на сырце следов от пальцев.
Для этого листок берут двумя руками с торцев снизу, беря указательным пальцем за торец листка, а большим и средним упирая снаружи в листок. Тогда на сырце остаются только небольшие вмятины от указательных пальцев. На станке-хлопуше сырец делается из более плотной глины, чем при наливном способе формовки, поэтому его можно укладывать для сушки не на плашок, а сразу на ребро. Кирпич получается более правильной формы и более прочный.
Формовка сырца на вертикальном конном прессе.
Вертикальная конная глиномялка может служить не только для обработки глины, но и для формовки сырца. Для этой цели на выходное отверстие глиномялки ставится мундштук - конусная коробка, который придает глине, выходящей из глиномялки, форму четырехугольного бруса с острыми краями.
Брус имеет ширину и толщину, равные длине и ширине кирпича. Затем брус попадает на резательный столик, где разрезается на отдельные кирпичи.
Механизированная формовка сырца.
Механизированная формовка сырца производится шнековым прессом. Прошедшая обработку на вальцах глина поступает в цилиндр пресса. Здесь ее подхватывает шнек, состоящий из шести отдельных сварных секций, закрепленных на валу шпонками. Шнек перемещает глину к головке пресса, где она уплотняется и продвигается к выходному отверстию и к мундштуку. Мундштук придает глиняному брусу, выходящему из пресса, окончательную форму.
Мундштук делается из четырех соединенных в шпунт досок (лучше всего дубовых) в виде бездонной конусной коробки. Изнутри на всех четырех стенках делают канавки шириной и глубиной в 1 см с расстоянием между канавками 3 см. В углах канавки примыкающих стенок должны совпадать.
В верхней стенке мундштука делают отверстия против канавок для подачи воды внутрь мундштука. Чтобы вода, налитая на верхнюю стенку мундштука, не растекалась, а попадала только в отверстия, по краям этой стенки прибивают брусочки. Получается коробка, в которой находится вода, орошающая мундштук. Воду внутрь мундштука можно подавать и через одно отверстие, просверленное в середине верхней стенки мундштука. В это отверстие вставляется железная трубка, на которую надевается резиновый шланг, соединенный с водопроводом.
Последний способ орошения применяется, когда воду подают под напором. Иногда канавки забиваются глиной. Для их очистки в стенках мундштука против каждой канавки имеются отверстия, затыкаемые деревянными пробками-колышками.
Для прочности мундштук стягивается железными болтами. Изнутри мундштук облицовывают стальными или латунными пластинками. Ширина пластинок около 5 см, толщина около 2 мм. Длина пластинок соответствует внутренним размерам мундштука.
Вначале у выходного отверстия мундштука прибивают крайние пластинки на всех четырех стенках. Ширина их - от края мундштука до первой канавки. Гвозди в пластинки вбивают только вдоль края, находящегося у канавки.
Вторые пластинки прибивают у края второй канавки. Эти пластинки перекрывают первую канавку и головки гвоздей, которыми были прибиты пластинки первого ряда.
Затем таким же образом прибивают остальные пластинки. В углах края пластинок соседних стенок пропаивают и заглаживают напильником. Удобнее концы смежных пластинок перекрывать железными уголками. Таким образом, внутри мундштука получается чешуя. Вода, поступающая в канавки, проходит сквозь щели между пластинками, смачивает их и облегчает скольжение глиняного бруса. Чтобы пластинки не прилипали друг к другу и не закрывали щели для прохода воды, гвозди, которыми прибиваются пластинки, должны иметь высокие головки. На эти головки опираются перекрывающие их пластинки и щели остаются всегда открытыми.
Необходимо иметь в запасе мундштук, чтобы быстро заменить последний, если он выйдет из строя.
Выходящий из мундштука глиняный брус попадает на резательный столик, где разрезается на отдельные кирпичи. Каретка столика движется на колесиках по двум направляющим вперед и назад. Столик и каретка имеют две горизонтальные плоскости, по которым скользит брус. Эти плоскости орошаются водой. В передней части каретки имеется упорный щиток, в который упирается движущийся глиняный брус и двигает вперед каретку. Когда брус дошел до упорного щитка, рабочий опускает дугу, прикрепленную на шарнирах к каретке.
На дуге натянуты две проволоки, разрезающие брус на кирпичи. Расстояние между проволоками точно равно толщине кирпича, так же, как и расстояние между упорным щитком и первой проволокой. Разрезав брус, проволоки уходят в щели, сделанные в каретке. Рабочий-резчик отодвигает каретку по ходу бруса, отчего упорный щиток уходит вниз и рабочий-съемщик снимает 2 сырца со стола каретки и ставит их на тачку или вагонетку, на которых сырец отвозят для сушки.
Резательная проволока часто рвется из-за попадания в глину твердых включений и по другим причинам. Во избежание остановки агрегата необходимо всегда иметь у пресса запас резательной проволоки с петлями для быстрой замены разорвавшейся.
При резке глиняного бруса надо следить за тем, чтобы он выходил из мундштука прямо, без перекосов.
Направление глиняного бруса можно изменять, ослабляя крепление мундштука к прессу с одной стороны и подтягивая с другой.
Резательные проволоки должны быть туго натянуты, расстояние между ними должно точно равняться толщине сырца.
Резательный столик должен стоять устойчиво, его верхние плоскости должны быть строго горизонтальны. Верхняя плоскость столика, по которой движется брус, должна быть на 3 мм ниже выходного отверстия мундштука.
Снимать сырец с резательного столика надо, взяв его осторожно ладонями за постели, не трогая углов и ребер, чтобы не смять сырец. Ставить его также надо осторожно, посыпав тачку или полки вагонетки песком или опилками во избежание прилипания сырца.
Резательные проволоки надо время от времени очищать от налипших на них корней и т. п.
Глину в агрегат надо подавать равномерно, с одинаковой влажностью. Слишком плотная глина перегружает пресс (нагревается головка и цилиндр пресса), слишком жидкая глина пробуксовывает в цилиндре пресса и сырец легко теряет правильную форму.
Зазор между стенками цилиндра и шнековыми лопастями не должен превышать 5 мм.
Брус должен иметь правильную форму, четкие углы и ровные грани.
Если на брусе, выходящем из мундштука, появляются трещины, вымоины, бороздки, разрывы углов («драконов зуб»), необходимо принять меры к их устранению.
Трещины на брусе появляются при малоувлажненной плотной глине, когда она нагревается в цилиндре и головке пресса. В этом случае необходимо отрегулировать увлажнение массы.
Вымоины бывают при подаче большого количества воды в мундштук, особенно при большом напоре.
Бороздки появляются при попадании посторонних включений между чешуйками мундштука или задирании самих чешуек.
Разрыв углов («драконов зуб») бывает при недостаточном поступлении воды в мундштук, при засорении мундштука, при тесном прилегании чешуек одна к другой, затрудняющем поступление воды. При появлении «драконова зуба» надо тщательно прочистить мундштук или через отверстия, сделанные для этой цели, или, если этого окажется недостаточно, снять мундштук, промыть и прочистить его, исправив чешую.
По окончании работы необходимо выработать всю глину из глиномялки и пресса до прекращения выхода глины из мундштука, вымыть резательный столик, очистить и посыпать песком рабочие места у пресса. Отверстие мундштука надо закрыть мокрым мешком.
При длительных остановках агрегат полностью очищается от глины, мундштук снимается, промывается, очищается и опускается в кадку с водой.
Для защиты агрегата от атмосферных осадков его ставят под навес или в легкое неотапливаемое помещение.
Сушка сырца
Сырец, сформованный любым из описанных способов, содержит много воды. Количество ее зависит от свойств глины и способа формовки.
Сырец, сформованный наливным способом, содержит в среднем от 25 до 30% воды, сформованный же на станке-хлопуше и на ленточном прессе - 20-24% воды. Необходимо без повреждений сырца постепенно удалить эту воду до остаточной влажности 8-9%.
При сушке сырец, теряя влагу, уменьшается в размерах. Если усадка неравномерна, то есть одни части сырца высыхают быстрее, чем другие, то в нем возникают напряжения и могут образоваться трещины, поэтому сырец надо сушить постепенно и равномерно, соблюдая определенный порядок, называемый режимом сушки.
Режим сушки устанавливается опытным путем и зависит от сушильных свойств глины, способа формовки, типа сушильных устройств, погоды и других местных особенностей.
Общим для всех режимов является более осторожная и замедленная сушка в начале и более быстрая в конце.
Одни глины легко переносят быструю сушку, не давая трещин, другие - склонны к образованию трещин и требуют медленной, осторожной сушки. Поэтому продолжительность сушки колеблется в широких пределах - от 6 до 25 суток.
Чем выше температура воздуха, чем он суше, чем быстрее он движется, тем быстрее сохнет сырец. Если же на дворе прохладно, туман, дождь, нет ветра - сушка протекает крайне медленно. Поэтому в одних случаях необходимо принимать меры к замедлению сушки, а в других, наоборот, к возможному ускорению ее.
Сушка сырца, изготовленного наливным способом. Сырец, формуемый в формах - поддонах или пролетках, укладывается для сушки плашмя, на постель. Площадка, на которой производится сушка, называется «поляной», «током» или «гумном».
Для поляны надо выбирать ровное место, по возможности имеющее небольшой наклон в одну сторону, для быстрого стока дождевой воды поляна окапывается канавками. Желательно поляну планировать так, чтобы у нее была небольшая покатость от середины к бокам и дождевая вода могла бы легко стекать в боковые канавы.
Растительный покров на поляне снимают, грунт укатывают или трамбуют и посыпают песком.
Формовочный стол ставят в углу поляны и, заполнив сырцом ближайший участок, передвигают стол на свободное место с тем, чтобы расстояние для относки сырца было небольшим. Сырец укладывают правильными рядами, примерно 16-18 штук на квадратный метр поляны.
В некоторых странах принята следующая система сушки. Сырец из форм укладывают на поляну плашмя. Однако в таком положении его держат очень недолго (30-40 минут), пока он не затвердеет настолько, что его можно перевернуть и поставить на ребро.
В таком положении сырец стоит до тех пор, пока прочность его не станет достаточной для установки изделий друг на друга в 6-8 рядов. Обычно на ребре сырец сушится 6-10 часов, при этом его время от времени перевертывают.
Для окончательной сушки сырец устанавливают друг на друга в «банкеты». Ширина банкета у земли 80 см, вверху 60 см, высота 6-8, иногда до 10 рядов.
В нижние ряды кладут более сухие кирпичи. Торцевой частью банкеты устанавливают к господствующим ветрам. Для защиты от прямых солнечных лучей и дождя банкеты прикрывают рогожами, соломенными матами, мешковиной.
Продолжительность сушки сырца в банкетах от 8-12 до 20 суток. Это зависит от качества сырья и от погоды.
Готовность сырца к обжигу определяют по цвету его на изломе. С северной стороны банкета берут из среднего ряда сырец, разламывают его, и, если цвет его на всю глубину одинаков, это свидетельствует о его готовности к обжигу.
При более холодном климате длительность операции несколько иная. Сырец ставят на ребро обычно на следующий день после укладки его на поляну, при этом проводят и оправку сырца, пользуясь двумя дощечками, которые по размерам несколько больше постели сырца.
Ребровщик становится над сырцом, левую дощечку кладет плашмя на ребро, а правую прижимает к правому ложку сырца и ставит сырец на ребро правым ложком кверху. После этого он ударами дощечек выравнивает постели, верхний ложок и тычки сырца. На ребре сырец сохнет 2-3 суток. После этого его складывают в козелки по несколько пар друг на друга, а затем выкладывают по 12 рядов в высоту, при этом в нижний ряд ставят 3 кирпича на ребро, а в следующих рядах накрест по 2 кирпича. Когда сырец высохнет окончательно, его направляют для обжига или укладывают в запасные штабели.
Сушка сырца, сформованного на станке-хлопуше.
Сырец, изготовленный на станке-хлопуше, более плотный и прочный, чем наливной, поэтому его сразу ставят на ребро. Большей частью станочный сырец сушат в сараях, на тесу, в станицах. Можно сушить его и на полу сарая.
Наиболее простой тип сарая - шатровый. Ширина сарая 6 или 8 м, длина 60 м. Стропильные ноги сарая немного заглублены в грунт и опираются на деревянные подкладки. На высоте 2,35 м стропильные ноги имеют затяжки. Вдоль сарая стропила связаны прогонами, на которые уложена кровля. Кровля может быть тесовая, драночная, глиносоломенная и др. Низ кровли находится в 80 см от земли.
В таком сарае при сушке сырца на точке можно высушить за сезон 100 тыс. кирпичей, при сушке на станицах - 150 тыс.
Станок-хлопуша ставится в сарае у торца. Торец сарая и бока его укрывают щитами, чтобы ветер не обдувал только что сработанный сырец, так как он может потрескаться и даже перерваться пополам.
В качестве предохранительной меры следует крайнюю станицу с сырцом запылить песком.
Станицы устраивают следующим образом. Поперек сарая на его пол кладут две доски с промежутком между ними 20 см. Доски посыпают песком или опилками. Сырец ставят на доски с промежутком 3-4 см. На расстоянии 30 см от конца досок на них ставят шашки или плашмя 3 кирпича друг на друга. На шашки двух соседних досок кладут дощечки - переплет, который связывает соседние ряды досок и делает устойчивой всю станицу. На них сверху кладут снова две доски, строго над нижними досками и так 6-8 рядов вверх. Между каждыми двумя парами станиц оставляют проход шириною около 70 см, так что к каждой станице можно подойти с одной стороны. Сырец, если он достаточно прочный, ставят поперек досок, если же сырец мягкий, его следует ставить вдоль досок в 2 ряда. Как только сырец в станицах подсохнет, следует, не передерживая его, ставить в клетки. Если в сухую и жаркую погоду сырец долго не снимать со станиц, то на краях станиц он обветреет - сделается непрочным и будет разваливаться в руках, а в середине станицы просохнет плохо. Снимать сырец со станиц следует 2 раза в неделю, т. е. через 3-4 дня после установки на тес. Клетки с сырцом ставят правильными рядами, оставляя между ними проходы.
В каждом ряду клетки ставят 5 шт. кирпича-сырца, всего 8 рядов. При установке клеток надо следить за тем, чтобы сырец с верхних полок станиц, более сухой, ставился в нижние ряды клеток, а более сырой - в верхние ряды.
Из клеток сырец возят прямо в печь для обжига. Если весь сырец обжигать не успевают, то его из клеток складывают в запас, в брус. Брус укладывают или в сарае, под крышей, или на площадке. Площадка для укладки бруса выравнивается и окапывается канавами.
В основании бруса укладывают деревянные подкладки (бревна, дрова) или жженый кирпич, а сверху - доски или тес, которые должны лежать ровно, как пол, чтобы не поломались нижние ряды сырца. В вышину кладут 18 рядов сырца. Сырец укладывают в перевязку, делают в брусе каналы, чтобы мог подсыхать сырец, недостаточно просохший в станицах.
Брус, уложенный в сараях, закрывают с боков щитами; брус на площадке накрывают сверху и с боков толем, соломенными матами или тесом.
Сушка сырца машинной формовки.
Сырец машинной формовки более прочен, чем выработанный вручную, и его можно сразу же ставить на ребро друг на друга в 4-6 рядов в высоту.
Сырец, снятый с резательного столика (по 2 сырца сразу), ставят на полки вагонетки или на площадку точки, которые посыпают ровным слоем опилок или песка. Для возки сырца тачка делается с площадкой. Тачки надо сдвигать с места осторожно без толчков, чтобы не повредить сырец. Катать тачки надо по металлическим или деревянным катальным доскам.
Сырец можно перевозить также на вагонетках. Металлическая вагонетка имеет укрепленные на стойках уголки, на которые укладываются деревянные полки. Сырец ставится на полки, начиная с нижнего ряда. Обычно на вагонетку укладывается около 70 шт. сырца.
При использовании вагонеток между местом формовки и сушки и на поду сарая укладывают узкоколейные рельсы. Ширина колеи 60 см. Вместо металлических рельс можно использовать деревянные бруски. Желательно сбоку бруска прибить металлические полоски, немного выступающие над деревянной рейкой: это облегчает движение вагонетки.
В сарае сырец ставится на под, который должен быть выровнен, утрамбован и посыпан песком.
Нижний ряд сырца ставят на под поперек сарая, попарно, причем расстояние между кирпичами около 12 см, расстояние между парами сырцов около 5-6 см. На нижний ряд ставят поперек сырец второго ряда с интервалом 6 см.
Третий ряд ставят, как первый, четвертый, как второй и так до шести или, если сырец прочный, до восьми рядов.
Так же, только на меньшую высоту, устанавливают сырец, изготовленный на станке-хлопуше, если он достаточно прочен, чтобы выдержать нагрузку 2-3 рядов.
Проведение сушки.
Чтобы высушить сырец в короткое время с наименьшим количеством брака, надо подобрать наиболее подходящий режим сушки и соблюдать его.
При сушке на полянах скорость сушки регулируется при помощи рогож или матов. Если в начале сушки сильно греет солнце или дует сухой теплый ветер, сырец закрывают, чтобы он не потрескался. В сараях скорость сушки регулируется щитами, которыми закрывают боковые прозоры сараев. В зависимости от погоды щиты или закрывают прозоры полностью или открывают их немного или совсем снимаются.
Если глины чувствительны к сушке и плохо переносят быструю сушку, в сараях устанавливается следующий режим сушки: там, где загружен свежий сырец, щиты закрывают прозоры полностью на 1-2 суток, затем щиты приоткрывают их на четверть, через 1-2 суток - на половину, затем на три четверти и к концу сушки открывают полностью. Общий срок сушки и сроки выдержки при различном открытии щитов находят опытным путем.
Бывает, что глины настолько чувствительны к сушке, что даже при полностью закрытых щитах сырец дает трещины. Тогда клетки и козелки сырца закрывают рогожами, иногда мокрыми, чтобы замедлить первый период сушки.
Сырец, выработанный ручным, особенно наливным, способом из мягких влажных глин, меньше боится быстрой сушки. Однако его все же следует предохранять от прямых солнечных лучей и сильного теплого ветра.
Обжиг сырца
в печь должен садиться сырец без трещин, отбитостей и других дефектов, портящих продукцию, а также достаточно просушенный. Садчик должен следить за влажностью сырца, направляя сухой сырец в нижнюю часть садки, а более влажный - в верхнюю.
Правильно сделанная садка облегчает проведение обжига и способствует улучшению качества кирпича, поэтому надо строго следить за точной укладкой каждого ряда.
При обжиге сырец постепенно нагревается до температуры 900-950°, после чего медленно охлаждается.
Во время обжига вначале удаляется влага, которая остается в сырце в количестве до 8-13%.
При дальнейшем повышении температуры в глине происходят физические и химические процессы, в результате которых глина теряет свои основные свойства (пластичность, способность размокать в воде) и превращается в камнеподобное вещество, водостойкое и морозоустойчивое.
Процесс обжига можно условно разбить на ряд стадий.
Первая стадия, называемая малым огнем, окуром, или парами, заканчивается примерно около 120°. В это время из сырца удаляется оставшаяся после сушки влага.
Вторая стадия называется средним огнем, или дымом. Она заканчивается около 600°. В этот период происходит дальнейшее обезвоживание глины: она теряет значительную часть химически связанной воды. Начинается выгорание имеющихся в глине органических примесей. Изделия постепенно приобретают темно-красный накал.
Третья стадия - большой огонь, или взвар. На этой стадии, заканчивающейся при температуре 900-950°, в глине происходят глубокие изменения: теряются остатки химически связанной воды, спекаются отдельные частицы, что сопровождается огневой усадкой. Изделия приобретают прочность камня, неразмокаемосгь и морозоустойчивость.
Четвертая стадия называется закалом, или томлением. В течение этой стадии изделия выдерживаются, по возможности, при высокой температуре, но без дополнительного сжигания топлива. Изделия начинают очень медленно остывать, но температура в печи выравнивается; продолжаются и заканчиваются процессы спекания, начавшиеся во время взвара.
Пятая стадия - охлаждение изделий и печи до температуры, при которой изделия можно выгружать.
Обжиг сырца в штабелях или полевых печах.
Полевой печью называется печь, которая выкладывается целиком из сырца и после обжига полностью разбирается. Широко применяются небольшие полевые печи для обжига одновременно 3-5 тыс. штук кирпичей. В качестве топлива используются уголь, дрова, солома, камыш и др.
Многотопочная печь для обжига сырца углем. В ней прокладываются 3 продольных и 3 поперечных канала, сечением 12х12 см, засыпаемые качественным углем.
Иногда в этих печах делают вертикальные каналы, сечением 12X12 см. Эти каналы располагаются в шахматном порядке, на расстоянии 2-2,5 м один от другого. Вертикальные каналы идут на всю высоту печи, кроме двух-трех верхних рядов, которые делаются сплошными, без промежутков. В вертикальные каналы также засыпается качественный уголь.
Сложенная из сырца печь снаружи обкладывается бракованным обожженным кирпичом, половняком так, что между сырцом и обкладкой остается промежуток, засылаемый шлаком или песком. Эта обкладка является изоляцией, уменьшающей потери тепла и дающей возможность обжечь сырец, расположенный с самого края печи.
Ряды кирпича по высоте пересыпаются слоем дробленого низкокачественного угля, толщиной слоя 25-30 мм.
Продолжительность обжига кирпича в такой печи 10-12 суток, при устройстве вертикальных каналов - 8-10 суток.
Применяется печь для обжига сырца пламенным топливом (дровами, соломой, камышом, торфом).
Кирпичи в каждом ряду, кроме трех верхних, кладут на расстоянии 5-10 мм друг от друга, что создает проходы для огня. Три верхних ряда кладут плотно друг к другу. Кроме этого, верх печи засыпают слоем шлака или песка толщиною 30-50 мм. В этой печи так же, как и в описанной выше, садку сырца сбоку обкладывают изоляцией из обожженного кирпича толщиною в полкирпича. Образующийся в этой печи промежуток между садкой и обкладкой шириною 4-6 см не засыпают.
У пода печи, на расстоянии 50 см друг от друга, находятся топки, идущие под всей печью. В этих топках сжигается топливо. Сначала его сжигают с одной стороны печи, а с другой в это время закладывают кирпичом и замазывают топочное отверстие, затем топку переносят на другую сторону, а первые топочные отверстия замазывают.
Печь делают высотою в 16-18 рядов кирпича, в глубину 6-8 м.
В течение первых 8-10 часов в печи поддерживают слабый огонь (окур), пока не испарится из кирпичей вся влага Затем температуру постепенно повышают до выхода огня на верх печи. Готовность кирпича проверяют, вынимая кирпич из верхнего ряда и по внешнему виду определяя степень обжига.
По окончании обжига топки печи закладывают кирпичом и замазывают глиной, во избежание быстрого остывания печи.
Температура обжига, в зависимости от качества глины, 800-900°.
На обжиг одной тысячи кирпичей требуется около 400 кг угля в натуральном исчислении.
Для устройства штабеля подготовили хорошо спланированную площадку, посыпанную песком слоем 5 см. Размеры штабеля у основания 4,5X3,5 м, высота его 16-18 рядов. Основание штабеля выкладывается из обожженного кирпича: в первом ряду кирпич кладется на ребро, не сплошь, а с зазорами между, тычками в 12 см (полкирпича) и между постелями 10-15 мм. Зазоры между тычками делаются не один против другого, а в шахматном порядке.
Вдоль штабеля и поперек его делают в первом ряду сквозные каналы шириной 9-12 см, которые служат поддувалами для топочных каналов. Таких каналов делают по 3 в продольном и поперечном направлении.
Во втором ряду кирпич ставят на плашок. Над каналами первого ряда кирпичи укладываются с зазором 20 мм, образуя топливную решетку.
В третьем ряду сырец укладывается на ребро с расстоянием между тычками 65-120 мм аналогично первому ряду. Над топливными решетками второго ряда в третьем ряду оставляют 3 продольных и поперечных топочных канала шириною 18 см каждый. Эти каналы заполняются мелкоколотыми дровами, на которые кладутся крупные куски антрацита. После этого весь ряд засыпается слоем мелкого угля - штыба толщиною 30-40 мм.
Четвертый ряд укладывается поперек третьего, но с зазорами между сырцами 10-15 мм и тоже засыпается углем, как и третий ряд.
Остальные ряды кладутся так же, как четвертый: поперек нижележащего и засыпаются углем.
Начиная с десятого ряда, каждый последующий ряд отступают от края на 1/4 кирпича, штабель выкладывается уступами. Последний ряд - шестнадцатый кладется на плашок без зазоров между сырцами и засыпается слоем песка или шлака толщиной около 3 см.
Если нет угля марки АРШ, обжиг можно вести дровами, соломой и т. п., но при этом топочные каналы увеличивают и по ширине и по высоте, перекрывая свод их, выдвигая в каждом ряду сырец на 1/4.
Одновременно с кладкой штабеля стенки его обкладывают обожженным половняком или кирпичом на плашок, обмазывая эту облицовку глиной с соломкой уже после проведения окура.
Закончив кладку штабеля, начинают обжиг сырца. Первая стадия - окур проводится на дровах.
В топочных каналах разводят слабый огонь, постепенно высушивая и подогревая сырец. По мере высыхания сырца огонь усиливают. Когда сырец высохнет, штабель обмазывают глиняным раствором и поднимают температуру до воспламенения угля. Когда температура поднимается до 600° (темно-красный накал кирпича), топочные отверстия закладывают кирпичом и замазывают глиной. В дальнейшем процесс обжига происходит без постороннего вмешательства до сгорания засыпанного в штабель угля.
После остывания штабеля обмуровку разбивают и кирпич грузят на транспорт.
Длительность отдельных стадий обжига в полевых печах:
Садка - 24 часа
Окур - 24 часа
Взвар - 92 часов
Остывание - 48 часов
Разборка - 8 часов
Итого - 196 часов
Основание печи (первый ряд) выкладывается из обожженного кирпича, поставленного на ребро, вплотную друг к другу.
Во втором ряду укладывают сырец на ребро, оставляя поддувальные каналы под центром топочных отверстий, которые будут выложены в верхних рядах.
В третьем ряду сырец ставят под прямым углом к сырцу второго ряда, на поддувальные каналы кладут сырец на плашок, с разрывами, выкладывая таким образом колосниковую решетку.
В последующих рядах выкладывают топочные отверстия-очелки, перекрывая их постепенным напуском вышележащих кирпичей. Окончательно перекрывают очелки 9-тым рядом сырца. В этом же ряду начинают кладку вытяжных каналов, размером каждый 12X12 см.
Вытяжные каналы устраивают между очелками, через каждые 2 очелка. В каждом простенке по ширине печи делают 2 вытяжных канала.
Начиная с четвертого ряда, засыпают между рядами мелкий уголь - в четвертом, шестом, восьмом, девятом и так до верхних рядов; пять верхних рядов углем не пересыпаются.
На тысячу штук сырца засыпают 285 кг мелкого угля: одно ведро (10 кг) - на каждые 35 шт. сырца. Уголь берут марки АРШ, просеянный через грохот с отверстиями 15X15 мм.
Боковые стенки печи обкладывают половняком на плашок и обмазывают глиной. Верх лечи, кроме вытяжных каналов, выстилают половняком на плашок.
Первую стадию обжига проводят на дровах, просушивая сырец. Затем огонь усиливают, зажигая уголь, насыпанный между рядами. Очелки топок прикрывают заслонками, через 20-30 часов после загорания угля закрывают заслонками и поддувала. Если огонь в некоторых местах печи выходит наверх, эти места присыпают слоем глины толщиной 5-10 см, тем самым направляя огонь в отставшие части печи. К тому времени, когда уголь в садке выгорит, весь верх печи оказывается засыпанным глиной. После этого печь начинает остывать. Остывшую печь разбирают, и кирпич грузят прямо на транспорт.
Длительность отдельных операций процесса обжига в полевой печи такова:
Садка - 48 часов
Просушка - 72 часа
Собственно обжиг (взвар) - 72 часа
Остывание - 48 часов
Выгрузка - 24 часа
Всего 264 часа
Расход топлива на 1000 шт. обожженного кирпича: угля АРШ около 200 кг и дров 0,5-0,75 м3.
Обжиг сырца в напольных печах.
Полевая печь должна каждый раз выкладываться заново, что требует расхода рабочей силы. Кроме того, обжиг в полевой печи получается неравномерный, часть кирпича, особенно в наружных стенках, не дожигается, общее качество продукции невысокое.
Поэтому при небольшом объеме производства кирпич обжигают, как правило, в напольных печах, имеющих постоянные стены, толки и под.
Напольная печь представляет собою кирпичную камеру, открытую сверху. Под решетчатым подом имеются 3 топки (очелки). В одной из стен расположен ходок, через который печь загружают и разгружают. Топки находятся в приямке, заглубленном в землю, под печи и порог ходка - на уровне земли для удобства загрузки и выгрузки кирпича.
В зависимости от объема производства напольные печи делают разных размеров и срок обжига в них различный. Так, при вместимости печи:
до 3000 шт. - срок обжила 6 суток
от 3000 до 6000 шт. - срок обжига 9 суток
от 6000 до 10000 шт. - срок обжига 10 суток
от 10000 до 15000 шт. - срок обжига 12 суток
от 15000 до 25000 шт. - срок обжига 15 суток
Эти данные являются ориентировочными, они могут значительно изменяться в зависимости от вида топлива, свойств сырья, опытности обжигальщика и т. п.
Размеры печи могут быть различные, но высота ее не должна превышать определенной величины, чтобы обжиг сырца был равномерным.
Не рекомендуется делать печь (от подовой решетки до верха садки) при обжиге углем выше 3 м, торфом - 3,5 м, дровами - 4 м, соломой или углем в пересыпку - 4,5 м. Ширина печи при расположении топки с одной стороны приблизительно равна высоте печи.
Длина печи может быть различной, но для удобства обслуживания и равномерности нагрева не рекомендуется делать ее длиннее, чем на 6-8 топок.
Строят печи и меньших и больших размеров. Иногда печи заглубляют в землю частично или полностью, что уменьшает потери тепла через наружные стены. Строят печи из обожженного кирпича или из сырца. Низ печи, то есть топки и топочные арки, следует делать из обожженного кирпича. Толщину стен внизу делают в 3 кирпича, в середине - 2,5 кирпича и вверху - 2 кирпича.
В передней стене, в приямке, оставляют отверстия для топок между этими отверстиями, вместе с наружными стенами кладут стенки между топками толщиной в 2,5 кирпича.
На эти стенки ставят топочные арки шириною 25 см (в один кирпич) и с расстоянием между арками 10-12 м. Арка должна быть против арки и промежуток против промежутка по всей длине печи. Углубления между соседними арками, опирающимися на одну стену, заделывают кирпичей, выравнивая таким образом под печи. Своды перекрывают топки, и огонь из топок в пролеты между арками.
Когда под выравнен, на нем ставят сменную решетку из кирпича на ребро. Для этого на арки ставят кирпичи на ребро, оставляя между ними расстояние, равное толщине кирпича. Между этими кирпичами ставят кирпичи, перекрывающие межарочные пролеты. Эти кирпичи концами своими опираются на арки.
Ходок для загрузки и выгрузки печи делается в стене, обращенной в сторону, где сушится и складывается сухой сырец.
Печь защищается от дождя и снега навесом, в крыше которого делают фонарь для выхода дыма.
Нижние ряды сырца следует ставить реже, с промежутком, приблизительно равным толщине большого пальца, к верху расстояние между сырцами уменьшается, самые верхние ряды ставятся плотно, без зазоров.
Первый ряд сырца ставится на сменную решетку. Сырец садят елкой, под углом к стене печи, причем кирпичи первой елки направлены в одну сторону, а второй - в другую, в третьей же елке - как в первой, и так до противоположной стены.
При такой садке между торцами кирпичей соседних елок образуются четырехугольные отверстия, служащие для прохода огня при обжиге. Надо вести садку так, чтобы эти отверстия совпадали во всех рядах по высоте. Когда садка закончена, сверх нее укладывают плашмя половняк в 2 ряда и все швы промазывают глиной.
Для выхода дыма в настиле оставляют отверстия размером 12X12 см на расстоянии 70-80 см одно от другого. Обязательно делают такие отверстия в углах печи и около стен. Эти отверстия со всех четырех сторон обкладывают кирпичом. Весь настил между отверстиями покрывают слоем глины.
При обжиге кирпича углем, последний просеивают, причем крупный уголь направляют в топки, а мелким пересыпают ряды кирпича (слоем 1-2 см), каждый второй ряд кирпича, начиная с восьмого.
В том случае, когда обжиг ведут крупным углем, его закладывают в «карманы» - пустоты, оставляемые в садке. Когда печь загружена, ходок закладывают двумя стенками в полкирпича каждая. Между стенками остается зазор около 20 см. Стенки кладут на глиняном растворе и снаружи тщательно промазывают тощим глиняным раствором. Первую, внутреннюю стенку можно класть насухо, обмазав снаружи тощим раствором.
При закладке ходка в обеих стенках оставляют отверстия вверху и внизу для наблюдения за ходом обжига. После загрузки печи и заделки ходка начинается обжиг.
Первая стадия обжига - окур - ведется медленно и осторожно. В топках разводят слабый огонь и заслонки на топках и поддувалах открывают полностью. При обжиге дровами во время окура следует применять осиновые и ольховые дрова, которые дают меньше сажи, забивающей прозоры между кирпичами.
Нельзя в первое время допускать интенсивного горения, так как кирпич может растрескаться, что сопровождается характерным звуком. При обжиге углем или торфом огонь надо поддерживать на передней части решетки, постепенно к концу окура распространив его на всю решетку.
Продолжительность окура зависит от величины печи и влажности сырца. При обжиге сырца в маленькой печи окур может закончиться в течение 12 часов, обычно он длится 1-3 суток, а в больших печах и до 4 суток.
Окур заканчивают, когда из сырца перестает выделяться водяной пар. Узнать это можно, вставив сверху внутрь печи железный штырь. Если он, будучи вынут из печи, остается сухим и теплым, то значит окур закончен. Если же на штыре появляются капли воды, роса, то окур надо продолжать. При наличии термометра со шкалою до 150° замеряют температуру в верхних рядах садки.
Когда температура там достигает 120°, окур следует кончать.
По окончании окура топливо начинают подбрасывать в большом количестве, а заслонки топок прикрывают. Температура постепенно повышается. Когда она достигнет 300-400°, искры, попадающие из огня на заднюю часть топок, не сразу гаснут, а пролетают в камеру. Задняя часть топок и подовые арки начинают накаливаться до темно-красного цвета и накал постепенно переходит на нижние ряды садки. В это время топки надо заправлять топливом, не давая прогорать предыдущей заправке, подавать топливо часто, но мелкими порциями, поддерживая все время интенсивное горение. Когда арки топок накалятся добела, то во избежание их обрушения надо сделать перерыв в подаче топлива (сделать «вздышку»).
Первая «вздышка» делается небольшая, чтобы немного остудить арки. В это время жар подгребают к устью очелков, чтобы не остудить переда и не дать холодному воздуху прорваться в камеру. Как только арки немного остынут, снова подкладывают топливо по всему очелку, разгоняя жар до каления, но только чтобы не повалить арки. После этого снова делают «вздышку», но уже подольше, так как низ печи достаточно прокалился и не так опасно небольшое его охлаждение. Надо иметь ввиду, что если сырец нагреть докрасна, а затем немного остудить, то кирпич получится плохо спекшимся, слабым. Поэтому, остужая очелки, следят за тем, чтобы не повредить кирпича.
Таким образом, обжиг продолжают до конца, периодически остужая очелки.
Когда температура в середине камеры достигнет 900-950°, накал в садке делается ярким и очертания кромок отдельных кирпичей делаются нечеткими, различаются как в дымке.
Верхние ряды в это время тоже накаляются докрасна, из верхних отверстий в настиле вылетают мелкие синеватые искры.
Положив последнюю закладку топлива, топки и поддувала плотно закрывают: закладывают кирпичом и замазывают тощим раствором глины. Верхние отверстия также закладывают и засыпают.
В таком плотно закрытом состоянии печь находится более суток. Происходит закал, способствующий равномерному распределению температуры по всей печи, лучшему спеканию глиняной массы, улучшающий качество кирпича. Через сутки или более печь начинают понемногу открывать, вначале часть отверстий в верхнем настиле, затем все отверстия; когда кирпич потеряет накал, начинают постепенно разбирать ходок.
Когда кирпич остынет настолько, что его можно брать руками, начинают выгрузку печи.
При обжиге кирпича в напольных печах используют преимущественно длиннопламенное топливо: дрова, торф, солому и т. п.
Предложено несколько способов обжига сырца в напольных печах углем с сжиганием длиннопламенного топлива только в первый период обжига. Из этих способов может быть рекомендован способ мастера А. П. Пугачева, испытанный и одобренный специалистами.
По методу А. П. Пугачева, садка сырца в печи производится следующим образом. На поду выкладывается первый ряд сырца перпендикулярно прогарам с расстоянием между кирпичами 12-13 см, в шахматном порядке.
Второй ряд садят в елку поперек первого, с зазорами в 4-5 см. Так же укладывается сырец третьего и четвертого рядов, но зазоры в третьем ряду делают в 3 см, а в четвертом - в 2 см. С пятого по девятый ряд елки сырца садят без зазоров, вплотную, и пересыпают мелким углем - штыбом, стараясь не засыпать вертикальные прогары, образующиеся в местах стыков торцов сырца. Десятый ряд тоже укладывается плотной елкой, но углем не засыпается. Одиннадцатый ряд укладывают с зазорами 4-5 см, как второй, но направление елки меняется на поперечное. С двенадцатого по двадцать первый ряд елку кладут вплотную, без зазоров, пересыпая углем все ряды, кроме двадцать первого. Двадцать второй ряд кладут с зазорами в 4-5 см, меняя направление елки. Следующие ряды до тридцать третьего или тридцать пятого кладут плотной елкой, пересыпая их углем, кроме трех-четырех верхних рядов, обжигающихся за счет тепла, поступающего из нижних рядов садки. Верх печи заделывают, но прогары располагают через один кирпич по ширине печи и через 2 кирпича по длине в направлении от очелков в задней стенке. Отверстия располагают на расстоянии 12-13 см от стенок.
Расход мелкого угля для пересыпки - около 100 кг на 1000 шт. сырца. В нижние ряды угля засыпают на 10-15% больше, чем в верхние.
Разжигают печь соломой или дровами, как это описано выше.
Для печи емкостью 30 тыс. шт. окур длится 2-2,5 суток, при этом расходуется 12-45 ц соломы или 2-3 м3 дров. Повышают температуру и зажигают уголь только после полного высыхания сырца, сжигая 25-30 ц соломы или 4-5 м3 дров в течение 20 часов. К концу этого времени воспламеняется уголь и температура в печи начинает быстро повышаться.
Углю дают загореться только в третьем-четвертом рядах садки, после чего отверстия над прогарами наверху печи и очелки закладывают кирпичом и замазывают тощим глиняным раствором, оставляя печь в таком положении на 24 часа. Через 24 часа в каждом очелке пробивают отверстие размером около 3 см, регулируя направление огня сверху печи, открывая или закрывая отверстия над прогарами.
На вторые сутки отверстия в очелках увеличивают до 12X12 см. Огонь на верх печи выходит на третьи сутки. После выхода огня наверх, очелки и верхние отверстия снова закладывают кирпичом, замазывают и ставят печь на закал и остывание, которые длятся 3-4 суток.
При емкости печи 30 тыс. шт. на обжиг одной тысячи расходуется 100 кг угля штыба, 140 кг соломы или 0,2-0,3 м3 дров.
Основные технико-экономические показатели
Расход рабочей силы на выработку сырца и кирпича зависит от объема и способа производства.
На изготовлении сырца работает бригада в составе 7 человек: на обработке глины - 2 человека, на подноске глины к формовщику - 1 человек, на формовке - 1 человек, на укладке сырца для сушки - 2 человека и на прочих работах - 1 человек. За рабочий день бригада вырабатывает около 4,5 тыс. шт. сырца.
Потребность в рабочей силе при производстве 200 тыс. штук кирпича в год при ручной формовке и обжиге в напольных печах равна примерно 8 человеко-дням на 1 тыс. шт. кирпича. Если же в производстве используется специальный агрегат, то расход рабочей силы будет около 4 человеко-дней на 1000 шт. кирпича, т. е. вдвое меньше.
Расход воды на замочку глины зависит от карьерной влажности глины и от ее жирности. В среднем можно считать, что на замочку 1 м3 глины требуется 10-15 ведер воды. При механизированном производстве кирпича на 1000 шт. сырца расходуется около 650 л. воды.
Расход топлива зависит от вида топлива и способа обжига. На обжиг 1000 шт. кирпичей в напольных печах требуется 301,5 кг условного топлива или около 350 кг антрацитового штыба, 820 кг торфа, около 780 кг дров (что соответствует 1,5-2 м3 дров влажностью 30%).