Производство кирпичей: оборудование, технология

За много веков истории строительных материалов кирпич зарекомендовал себя как надёжный универсальный материал. Самые последние разработки в сфере строительства не способны полностью вытеснить кирпич с рынка, и эта ситуация сохранится ещё долгое время. Кирпич отлично подходит для строительства капитальных зданий и сооружений благодаря своим свойствам. Производство кирпичей из глины не претерпело значительных технологических изменений за несколько последних веков, зато появились другие способы изготовления блоков для кирпичной кладки. Среди них самыми популярными являются технологии производства силикатного кирпича, а также использование высокого давления в качестве альтернативы или дополнения к обжигу.

Виды кирпичей и их характеристики

Кирпичом принято называть твёрдые блоки для кладки конструкций определённых размеров. При большом отклонении от стандартов длины, ширины и высоты, изделия именуют уже просто строительными блоками. Единичный, простой кирпич российского производства изготавливают длиной 250 мм, шириной 120 мм и 65 мм в высоту, существуют также полуторный и двойной варианты высотой 88 и 138 мм соответственно. В Европе приняты свои стандарты типоразмеров кирпича, что связано с историческим развитием системы измерения. Материалом для изготовления кирпича может быть большое количество сыпучих и измельчённых веществ, но самыми популярными являются глина и песок с известью. Это отражено в названии блоков, красный керамический кирпич делают почти целиком из глины, тогда как производство силикатного кирпича основано на смеси песка и извести. Характеристики такого материала несколько ниже, чем керамического, что компенсируется сравнительно низкой ценой. Третий тип гиперпрессованных блоков может состоять из самых различных материалов, в зависимости от запланированных производителем характеристик. Все три основных типа подразделяются на большое количество подтипов с различными свойствами и областями применения.

Технологии

Способы производства кирпичей различаются, в зависимости от используемого сырья. Технология производства кирпича из глины с использованием высокотемпературного обжига остаётся неизменной на протяжении уже нескольких тысяч лет, тогда как изготовление силикатного кирпича началось только в конце XIX века. Силикатный кирпич не требует обжига, как керамический, вместо этого на смесь воздействуют водяным паром под большим давлением. Гиперпрессы для изготовления кирпичных блоков вообще возникли сравнительно недавно, этот способ не использует воздействие высоких температур при формировании твёрдого материала. Тем не менее гиперпрессованные кирпичи не уступают по своим свойствам, а зачастую превосходят своих «древних собратьев». Специалисты сравнивают такой материал с высококачественным клинкерным кирпичом.

Производство керамического кирпича

Оборудование для выпуска кирпича из глины пластичным или полусухим методами должно включать в себя следующие обязательные узлы и помещения:

• Сырьевой склад, где глина предварительно «вылёживается» до нужной степени влажности. Здесь же возможно добавление бутирующего материала, песка или битого кирпича, в количестве не более 30%. Такие добавки позволяют сырцу легче держать форму и снижают деформацию при температурной обработке.

• Узел измельчения и перемешивания сырья может включать в себя несколько аппаратов для поэтапного фильтрования, дробления и создания однородной массы. Для пластичного метода добавляют установки обработки глины водяным паром.

• Формированием сырцовых изделий занимаются устройства на основе вакуумных или гидравлических прессов. Эти аппараты выдают полосу для нарезки, из которой уже и формируется кирпич-сырец. Компактные гаражные и самодельные варианты могут формировать готовые штучные изделия без необходимости разрезания, но скорость работы таких установок крайне мала.

• Печи для сушки сырца и его обжига производят двух типов: камерные и туннельные. Второй вариант требует основательной постройки, зато позволяет потоковое безостановочное производство. Полусухой метод формования сырца позволяет сэкономить время просушки. Стандартная температура обжига керамических блоков составляет 1000 °С.

• Склад готовой продукции, куда поступают обожжённые кирпичи для хранения и реализации.

• Узлы транспортировки между установками разной степени механизации труда, от ручного до конвейерного типа.

  

Шамотный кирпич

В строительстве печей и других огнеупорных поверхностей использование обычного кирпича недопустимо. Силикатный кирпич не способен выдержать даже температуру обычного пламени сгорания дров, а простой керамический блок теряет свои прочностные свойства при температурах свыше 800 °С. Да и постоянные колебания температур неблагоприятно сказываются на свойствах обычных кирпичей. Требуется материал, способный выдерживать периодический сильный нагрев и последующее остывание в течение длительного срока эксплуатации. Одним из самых популярных огнеупорных материалов считается шамотный кирпич, в основе изготовления которого лежит производство кирпичей из специальной глины — шамота. Оборудование для производства кирпича из неё аналогично описанному выше, но отличительными особенностями от технологии выпуска обычных керамических блоков являются два этапа:

1. При подготовке сырья тугоплавкая глина проходит предварительную высокотемпературную обработку, для улучшения огнеупорных свойств готового изделия применяют минеральные добавки, в частности оксид алюминия.

2. Обжиг сырца происходит не при 1000 °С, а при 1500 и выше, время обжига составляет не менее 5 часов. При таких температурах происходит спекание материала и преобразование химического состава в целом.

Пористость шамотного кирпича определяет его прочность и теплоизоляционные свойства.

Клинкерные блоки

Облицовка стен и других элементов конструкции — это не только красивый внешний вид материала, но и его устойчивость к атмосферным воздействиям и механическим повреждениям. Производители кирпичей начиная с 18 века производят особенно прочный материал, сравнимый по износоустойчивости с природным камнем. Название пришло из немецкого за звонкий отклик кирпича при постукивании, это неудивительно, ведь клинкерные блоки являются одним из самых плотных материалов в своём классе. Клинкерное производство кирпичей предъявляет повышенные требования к качеству сырья, требуется контроль содержания оксидов железа, кальция и магния, а также достаточное содержание оксида алюминия. Температура обжига облицовочного материала по этой технологии составляет 1000-1400 °С, в остальном технология производства повторяет способ получения обычного керамического кирпича. Одним из основных недостатков клинкерных керамических блоков является их хорошая теплопроводность, поэтому при облицовке наружных стен здания может потребоваться дополнительная тепло- и звукоизоляция. Кирпичи по этой технологии выпускают в самом различном исполнении, в том числе с пустотами на тыльной стороне и глазурью на лицевой.

Технология производства кирпича силикатного

Процесс формирования твёрдых блоков из смеси извести и песка основан на термической обработке готового раствора и возник сравнительно недавно, тогда как использование смеси в строительстве насчитывает уже пару тысячелетий. На производстве силикатного кирпича можно выделить 3 основных этапа: подготовка сырья, гашение извести и собственно изготовление блоков. Подготовка включает в себя следующие этапы и аппараты:

• Сеялка для песка. Фракция песчаного сырья должна составлять не более 2.5 мм, к тому же, процесс просеивания позволяет очистить песок от органических вкраплений.

• Установки для измельчения негашёной извести.

• Возможна установка силоса для предварительного гашения извести

• Аппарат, дозирующий подачу сырья в смесь. Смесь на 90-92% состоит из песка, остальное — гашёная известь, цветовые пигменты и модификаторы.

Установки для гашения извести разделяются на 2 типа:

1. Барабанные установки с использованием водяного пара позволяют быстро завершить процесс гашения в смеси, однако являются энергозатратными.

2. Силосные конструкции из нескольких секций позволяют получать непрерывный поток готовой смеси, несмотря на то, что для реакции может потребоваться до 10 часов.

На последнем этапе происходит формование блоков в прессовальных аппаратах и отправка сырца в автоклав, где под давлением и воздействием водяного пара высокой температуры в кирпиче формируются соединения гидросиликата кальция, который обеспечивает твёрдость строительному блоку. Автоклавная обработка длится 10-20 часов, поэтому для поточного производства потребуется установка нескольких автоклавов.

Вибропресс

Этот станок для производства кирпича и других блоков на основе строительных смесей является довольно универсальным средством, ведь замена форм может быть произведена без значительных модификаций всей установки. В продаже имеются модели, снабжённые дозаторами, смесителями и даже транспортировщиками изделий к месту просушки или дополнительной обработки.

Гиперпрессованные кирпичные блоки

Такой вариант изготовления не использует температурную обработку вообще, так как основан на вяжущем свойстве цемента. Линия производства сведена к минимуму, что позволяет разместить его на небольшой территории. В состав оборудования, кроме самого гиперпресса могут входить следующие установки:

• Фильтровально-дробильное оборудование для измельчения сырья и удаления органического мусора.

• Дозатор для автоматического контроля за подачей компонентов.

• Смеситель, может быть встроен в конструкцию гиперпресса.

• Установка транспортировки кирпича к месту хранения.

Готовые варианты мини-заводов

Несмотря на обилие производителей, рынок строительных материалов не перенасыщен, как считают специалисты, они же отмечают стабильный ежегодный рост спроса и объёмов строительства. Поэтому собственный мини-завод по производству кирпича может стать прибыльным семейным бизнесом. Окупаемость такого дела может составить от одного года до двух, в зависимости от налаженного производства и квалификации рабочих, а также путей сбыта готового материала. Минимальные вложения на технологическое оборудование и пусконаладочные работы может составить от 3 млн руб. до 1 млрд. К этому стоит добавить аренду подходящего помещения и закупку сырья. Особенно стоит обратить внимание на производство гиперпрессованного кирпича, который требует меньше всего площади для размещения установок.

Производство в гараже

Чтобы открыть производство кирпичей на придомовом участке, достаточно будет потратиться на гиперпресс, тогда все остальные операции придётся делать вручную. Себестоимость такого кирпича будет самой минимальной, но трудозатраты - заметно выше.

Заключение

Прибыльность кирпичного бизнеса подтверждается многими примерами. Однако производство потребует не только серьёзных финансовых вложений, но и усилий по поддержанию рабочего процесса, по контролю за качеством и по поиску каналов сбыта. Через год-другой усилия обязательно окупятся стабильной прибылью.