Производство глиняного кирпича
СОДЕРЖАНИЕ: Подготовительные и вскрышные работы в карьере. Способы добычи глины для производства кирпича. Добыча глины в зимнее время в районах с суровым климатом. Добыча глины в закрытых и открытых карьерах. Предварительная подготовка и методы усреднения глины.
РЕФЕРАТ
ПО ПРОИЗВОДСТВУ
Производство глиняного кирпича
1 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСКРЫШНЫЕ РАБОТЫ В КАРЬЕРЕ
Перед началом работ по добыче глины в карьерах проводят подготовительные и вскрышные работы, обеспечивающие в дальнейшем нормальную бесперебойную работу по добыче.
При подготовительных работах удаляют растительность, устраняют водоотводные канавыь и подъездные пути.
Для расчистки площадей, заросших кустарником и редкими небольшими деревьями, применяют кусторезы.
Для корчевания крупных пней, валки деревьев диаметром до 35 см, срезки кустарников и рыхления почвы используют навесные корчеватели.
В процессе подготовительных работ особое внимание надо уделять устройству подъездных путей к карьеру.
При вскрышных работах удаляют растительный слой, почву, подзол, песок, т. е.- все непригодные для производства слои, покрывающие толщу глины.
Землеройное оборудование и способ вскрышных работ выбирают в соответствии с особенностями месторождения и рельефа местности на основе проекта разработки карьера.
Для вскрышных работ применяют колесные скреперы, бульдозеры, иногда многоковшовые экскаваторы, а в отдельных случаях гидромониторы. Скреперы на гусеничном тракторе с гидравлическим или канатным управлением выполняют все операции, связанные не только со снятием, но и с транспортированием добытого грунта к месту его отвала или выгрузки. Скреперы отличаются высокой проходимостью и маневренностью.
Для вскрышных и планировочных работ в глиняных карьерах применяют также бульдозеры. Грунт режут и перемещают отвалом бульдозера, смонтированным на тракторе с канатным или гидравлическим управлением. Бульдозеры используют при дальности перемещения грунта до 100 м.
Чаще всего применяют неповоротные бульдозеры, т. е. с отвалом, неподвижно закрепленным на тракторе. При необходимости засыпки рвов и траншей лучше использовать универсальные бульдозеры с отвалом, который может поворачиваться в обе стороны от продольной оси трактора на угол 25—30е.
2 СПОСОБЫ ДОБЫЧИ ГЛИНЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КИРПИЧА
Добычные работы состоят из операций по выемке глины из массива и погрузке ее на транспортные средства.
Объем добытой глины измеряют в плотном теле. Для перевода объема глины в рыхлом состоянии при выемке глины с транспортных средств пользуются коэффициентом разрыхления Кр.
Значения р для пластичных плотных глин1,26—1,32; для суглинков тяжелых— 1,24—1,30; для суглинков легких— 1,14—1,28; для песка и песчанистых грунтов — 1,08—1,37 и для растительного слоя — 1,2—1,3.
В районах с теплым климатом глину добывают обычно открытым способом как в летнее, так и в зимнее время. В районах с суровыми климатическими условиями применяют закрытый способ добычи под утепленными перекрытиями и в тепляках разных конструкций.
Способ добычи зависит от толщины залежи глины, климатических условий и т. п.
В качестве глинодобывающих машин применяют, как правило, многоковшовые и одноковшовые экскаваторы. В отдельных случаях используют скреперы, бульдозеры и струги. Однако эти машины целесообразно применять лишь при благоприятных горно-геологических условиях, равномерном и однородном залегании сырья и достаточной мощности месторождения.
Добыча глины многоковшовыми экскаваторами
На многих кирпичных заводах для добычи глины применяют многоковшовые экскаваторы ЭМ-201А (рис. 8).
Многоковшовые экскаваторы при копании снимают тонкую стружку глины толщиной 2—3 см и перемешивают ее, что облегчает обработку глины. Эти экскаваторы могут работать двумя способами: в первом случае экскаватор находится на верху карьера с опущенной вниз ковшовой рамой —нижнее черпание; во втором — экскаватор расположен внизу на подошве карьера, а ковшовая рама направлена под некоторым углом к верху — верхнее черпание. При нижнем черпании ковши заполняются на 5—10% больше, чем при верхнем. Как при верхнем, так и при нижнем черпании карьер разрабатывают радиальным или параллельным способом (рис. 9).
При радиальном способе резки раму опускают по кругу, с центром в точке закрепления ковшовой рамы у экскаватора. При этом в начале работы ковши снимают только верхнюю часть грунта и лишь постепенно, по мере выборки грунта, забирают глину по всей толщине пласта.
Такой способ работы не обеспечивает смешивания всех слоев глины. Смешивание достигается лишь тогда, когда рама экскаватора полностью погружена в пласт. Поэтому радиальную разработку применяют только при однородном составе глины. Кроме того, при передвижении фронта выработки экскаватора на поверхности забоя остаются целики глины.
При параллельном способе резки рама вовремя выборки грунта наклонена к поверхности под определенным углом, оставаясь параллельной первоначальному положению. При таком способе работы глина всегда снимается по всей высоте забоя и все слои залегания поступают в производство в том соотношении какое имеется в карьере. Грунт снимается в виде тонкой и постоянной по толщине стружки. Поэтому работу параллельным способом следует предпочесть.
Параллельным способом можно работать при установке планирующих звеньев 1 и 2, шарнирно соединенных с основной ковшовой рамой.
В настоящее время промышленность начала выпускать много ковшовые экскаваторы на гусеничном ходу ЭМ-301, и некоторые кирпичные заводы ими располагают.
При плотной и вязкой глинистой породе для лучшего ее разрыхления и измельчения в процессе добычи, а также для селекционной (выборочной) послойной разработки карьера применяют роторные экскаваторы. Рабочим органом такого экскаватора является ротор с ковшами 2 (рис. 10).
Добыча глины одноковшовыми экскаваторами
Длядобычи глины на кирпичных заводах широко распространены одноковшовые полноповоротные экскаваторы пневмоколесные и на гусеничном ходу с емкостью ковша от 0,5 до 2,0 м3: Э-ЗОЗА Э-652Б (рис. 11),Э-10011А,Э-1251Б иЭ-1252Б и др.
Одноковшовые экскаваторы состоят из поворотной платформы с механизмами и силовым оборудованием, рабочего и ходового оборудования.
Так как одноковшовые экскаваторы перемещаются на гусеничном или колесном ходу, то это освобождает от необходимости прокладки рельсовых путей и от работ по их передвижке. Другое пре
имущество одноковшовых экскаваторов заключается в их маневренности и подвижности.
Одноковшовые экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, работают в боковом и лобовом забоях (рис. 12).
В боковом забое обеспечивается большая производительность экскаватора в связи с тем, что средний угол поворота находится в пределах 90° и есть возможность удобно подъезжать к автотранспорту.
В лобовом забое угол поворота экскаватора находится в пределах 100—140°, что снижает общую производительность оборудования.
Если необходимо вести добычу в лобовом забое, то его ширину следует делать возможно большей, чтобы уменьшить угол поворота экскаватора.
На рис. 13, а показана схема черпания грунта экскаватором с прямой лопатой.
В ряде случаев, в частности при обводняемой подошве разрабатываемого карьера, глину добывают одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой (рис. 13, б). Из этих же соображений и для уменьшения передвижек иногда глиняные карьеры разрабатывают экскаваторами, оборудованными драглайном (рис. 13, в).
Преимущество использования экскаваторов с обратной лопатой и драглайном состоит в том, что не требуется устраивать по подошве карьера подъездные дороги для автомашин.
3 ДОБЫЧА ГЛИНЫ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ
Разработка карьеров открытым способом
Для снабжения сырьем кирпичных заводов, работающих в течение всего года, применяют различные способы разработки и предохранения глины от промерзания.
В средней полосе при наличии мощных залежей глины и близком расположении карьеров от кирпичных заводов часто используют открытую добычу глины из карьеров, утепленных толстым слоем опилок, фрезерного торфа или другими материалами с постепенным увеличением слоя на участках, подлежащих разработке в более позднее и холодное время.
Толщину слоя опилок делают от 20 см и доводят до 70 см на участках, предназначенных к выработке в конце зимы. Разрабатываемые откосы карьера покрывают мешками, набитыми стружкой.
При разработке карьера утеплитель снимают с площадки, на которой работает экскаватор. По мере выработки экскаватор перемещается по фронту, а выработанную часть снова утепляют.
На время перерыва в работе разрабатываемый участок также утепляют. Утепленные открытые карьеры с успехом применяют при небольшом расстоянии их от завода (до 0,5—0,7 км) и глубине залежи более 3,0 м. Чтобы предотвратить промерзание глины во время ее транспортирования, кузовы самосвалов обогревают выхлопными газами, а в случае сильных морозов и значительного расстояния сверху глину покрывают брезентом, матами.
На некоторых сибирских заводах при работе в открытом карьере вместо укладки утеплителя очищенную заранее поверхность карьера обогревают, сжигая слой каменного угля. Бурый уголь складывают в кучи. За 7—10 дней до начала разработки участок, предназначенный для оттаивания, с помощью бульдозера очищают от снега, уголь разравнивают слоем толщиной 20—25 см, исходя из расчета 30 кг на 1 мг оттаиваемой глины, а затем разжигают.
Оттаившую глину добывают одноковшовым экскаватором, непрерывно перемещающимся параллельно фронту карьера во избе жание промерзания. Целики замороженной глины, оставшиеся после зимней работы, разрабатывают в летнее время.
На некоторых заводах вскрытую площадь карьера для зимней добычи вспахивают рыхлителем, разравнивают бульдозером и засыпают слоем бурого угля толщиной 10—20 см. Затем поверх угля настилают слой соломы в 20—30 см и на нее также слой угля в 3:— 5 см.
Для оттаивания слоя промерзшей глины иногда применяют фусы — отходы мокрой очистки генераторного газа при сжигании торфа. Вскрышную породу удаляют летом, а зимой участок, предназначенный для разработки, очищают от снега, равномерно засыпают слоем фуса от 20 до 40 см (в зависимости от глубины промерзания), который затем поджигают.
Фус сгорает без пламени, оставляя небольшой слой рыхлой золы, предохраняющий талую глину от повторного промерзания. Прикрытый сверху золой фус продолжает тлеть 8—10 дней, даже если участок заносит снегом. Отогретая глина долго сохраняется под слоем золы.
Иногда вскрышную поверхность карьера после первых же заморозков (когда исключено появление дождей) разрыхляют на глубину 15 см. Это позволяет в ряде районов добывать глину в течение всей зимы, так как при взрыхленном поверхностном слое глубина промерзания составляет 30—50 см. При такой толщине мерзлый слой сравнительно легко взламывают и удаляют одноковшовыми экскаваторами.
При снабжении дешевой электроэнергией применяют электропрогрев, осуществляемый глубинными вертикальными электродами при напряжении тока 220—380 в.
Добыча глины в закрытых карьерах
В районах с суровым климатом в зимнее время добывают глину в закрытых карьерах, устраивая обогреваемые тепляки с жесткими покрытиями.
Чтобы обеспечить возможность экскаваторной добычи глины в утепленных карьерах, в восточных и северных районах на месторождениях с мощным залеганием глины (до 10 ж и более) применяют стационарные и передвижные тепляки из металлических ферм, несущих на себе утепленное покрытие. Для экономии металла в ряде случаев устраивают канатно-подвесное покрытие карьера.
По перекрытию устраивают настил из досок, утепляемый свер ху соломой или опилками, и покрывают его толем или брезентом. С торцов тепляк закрывают утепляющими занавесями или щитами, в которых оставляют проемы для прохода вагонеток или автома шин с глиной. Тепляк отапливают калориферами или другим спосо бом. Передвижные тепляки требуют меньшего расхода материала, чем стационарные, но несколько большей затраты рабочей силы, связанной с передвижкой.
4 УСРЕДНЕНИЕ ГЛИНЫ
Свойства глины, добываемой в карьере, неоднородны. По толщине залегания обычно меняются пластичность, засоренность, влажность и химический состав сырья. Поэтому глины, залегаемые в карьерах в их естественном состоянии, без предварительной подготовки непригодны для изготовления кирпича и керамических камней.
Для того чтобы получить из имеющегося сырья высококачественные изделия, необходимо в первую очередь сделать глиняную массу однородной, т.е. усреднить ее. Это производят в процессе добычи глины в карьере, а также путем перевалки ее в открытые глинозапасники, так называемые «конусы», или же в стационарные глинохранилища закрытого типа.
В процессе добычи глины многоковшовыми экскаваторами глину усредняют, применяя параллельную резку, описанную выше.
При добыче глины одноковшовыми экскаваторами усреднение производят, забирая глину ковшом с открытым дном снизу забоя до верха его так, чтобы через открытое дно ковша глина свободно ссыпалась на подошву карьера. Затем ссыпавшуюся глину забирают ковшом с закрытым дном и загружают ее в вагонетки или автосамосвалы. ·
Проходку забоя с открытым дном ковша производят равномерно в течение рабочей смены во время перерывов между приходом транспортных средств.
При линзообразном залегании глины по фронту карьера не удается достигнуть надлежащего усреднения глины в процессе добычи. В этом случае более надежным способом усреднения является перевалка глины в открытые глинозапасники (рис. 14), где завозимую глину укладывают слоями 15—25 см по всей площади.
Такие временные склады — конусы делают наземные или типа котлован (в отработанном карьере) — ниже поверхности земли, или комбинированные, представляющие собой сочетание наземного и котлована.
Место для складирования глины выбирают возможно ближе к формовочному отделению. Такие склады необходимо защищать от затопления дождевыми или талыми водами и поддерживать в надлежащем состоянии подъезды из них к формовочному отделению.
Высота конусов 6—8 м и равна длине ковшовой рамы или стреле экскаватора.
Наземные конусы разрабатывают многоковшовыми экскаваторами верхним черпанием или одноковшовыми экскаваторами с прямой лопатой при транспортировании глины самосвалами Тали вагонетками. Конусы типа котлован отличаются от наземного меньшим на 15—17% расходом утеплителя, большей простотой укрытия от промерзания, так как в процессе разработки глинозапасник открыт только по фронту работ. При разработке такого склада многоковшовым экскаватором используют нижнее черпание (наполнение ковшей больше на 5—10%, чем при верхнем).
При разработке глины из конусов ее берут экскаватором «а всю толщу так же, как и в карьере.
Усреднение глины с дополнительным се вылеживанием (см. главу V) даже в больших массивах улучшает перемещение разнородных по свойствам слоев глины, содействует некоторому разрушению ее природной структуры, повышает эффективность последующей механической обработки глины. Однородность сырца, сформованного из глины, выдержанной в глинозапаснике, повышается, а прочность изделий увеличивается на 10—15% по сравнению с изделиями, изготовленными из глины, взятой непосредственно из карьера.
Несмотря на увеличение расхода рабочей силы из-за двухкратной добычи глины, значительного расхода утеплителя и повышения стоимости глины, многие кирпичные заводы перешли на круглогодовое снабжение глины из конусов, утепленных опилками.
Наиболее целесообразно добывать глину в летнее время, заготавливать ее в стационарных утепленных глинохранилищах и подавать на дальнейшую обработку. Капитальные затраты на сооружение такого глинохранилища и оборудование его средствами механизации (конвейерами, многоковшовым экскаватором или мостовым краном с грейферным захватом) окупаются в течение нескольких лет за счет улучшения качества глины, возможности более рациональной одно- или двухсменной добычи глины в карьере только в наиболее благоприятные погодные условия, устранения затрат труда на утепление карьеров, открытых конусов или других временных глинозапасников.
В связи со значительными единовременными капитальными затратами по сооружению глинохранилищ емкостью, обеспечивающей хранение глины весь зимний период, за последнее время многие действующие предприятия строят небольшие утепленные глинохранилища с 2—3-недельным запасом глины на дождливый период, а также для оттаивания мерзлой глины, поступающей из зимних карьеров.
Использованная литература
1. Кашкаев И. Я Шейнман Е. Ш. Производство глиняного кирпича. Изд. 2-е, испр. и доп. М., «Высш. школа», 1974. 288 с, с ил.