كيف يُحسّن روبوت رصّ الطوب الأتمتة في صناعة الطوب الحديثة؟

مستقبل صناعة الطوب: الأتمتة تقود تطوير مصانع الطوب الحديثة

تطورت صناعة الطوب على مدى آلاف السنين، إلا أن متطلبات البناء الحديثة فرضت تحديات جديدة على منتجي الطوب. فالمستهلكون اليوم يطالبون بطوب ذي مظهر أفضل، وقوة أعلى، وأبعاد دقيقة، وجودة ثابتة. وفي الوقت نفسه، يبحث مصنّعو الطوب عن سبل لتقليل الاعتماد على العمالة، وتحسين كفاءة الإنتاج، وتحقيق استقرار أكبر في العمليات.

مع تطور تكنولوجيا التصنيع الذكي، يتم استبدال عمليات مناولة الطوب اليدوية التقليدية تدريجياً بحلول إنتاج الطوب الآلية . ومن بين هذه التقنيات، أصبح نظام التحميل والتفريغ الآلي جزءاً مهماً من خطوط إنتاج الطوب المتقدمة، وخاصةً بالنسبة للمصنعين الذين ينتجون طوب الواجهات عالي الجودة، والطوب المجوف، ومواد الجدران الممتازة.

التحديات التي تواجه إنتاج الطوب التقليدي

في مصانع الطوب التقليدية، تعتمد العديد من العمليات بشكل كبير على التشغيل اليدوي، وخاصة أثناء:

• - التعامل مع الطوب الأخضر
• - رصّ الطوب
• -نقل البضائع على منصات نقالة
• - تفريغ الطوب الجاف
• - تثبيت الطوب قبل الحرق

قد تُسبب العمليات اليدوية العديد من التحديات الإنتاجية:

1. ترتيب غير متناسق للطوب

تتطلب صناعة الطوب عالي الجودة وضعاً دقيقاً أثناء التجفيف والحرق. وقد تؤثر الاختلافات الطفيفة في التباعد أو الوضع على المظهر النهائي للمنتج.

2. متطلبات عمالة أعلى

تحتاج مصانع الطوب الكبيرة إلى تشغيل مستمر. ويتطلب التحميل والتفريغ اليدويان المزيد من العمال، مما يزيد من الضغط التشغيلي.

3. انخفاض استقرار الإنتاج

قد تختلف سرعة ودقة العمليات البشرية، مما قد يؤثر على اتساق عملية الإنتاج.

لذلك، تتجه مصانع الطوب الحديثة بشكل متزايد إلى تبني أنظمة الأتمتة الصناعية لتحسين موثوقية الإنتاج.

ما هو نظام التحميل والتفريغ التلقائي للتكديس المزدوج؟

نظام التحميل والتفريغ الآلي المزدوج هو حل أتمتة متقدم مصمم لمصانع تصنيع الطوب الطيني الحديثة وخطوط إنتاج مواد الجدران عالية الجودة .

يقوم هذا النظام بإكمال عمليات متعددة تلقائيًا، بما في ذلك:

• - تقطيع وتجميع الطوب الأخضر
• تحميل المنصات
• -نقل البضائع على منصات نقالة
• - التخزين المؤقت
• - تفريغ الطوب الجاف
• - تجميع الطوب والتباعد
• -إعداد الإعدادات التلقائي

يتم التحكم في النظام بالكامل بواسطة نظام تحكم ذكي PLC ، والذي يقوم بتنسيق وحدات الإنتاج المختلفة ويسمح بضبط المعلمات تلقائيًا من خلال تكنولوجيا الحاسوب الصناعية.

كيف تُحسّن تقنية التكديس المزدوج إنتاج الطوب؟

تتمثل أكبر ميزة لنظام التكديس المزدوج في إمكانية ترتيب الطوب بشكل منفصل أثناء التجفيف ونقله لاحقًا لتحضيره للحرق.

توفر طريقة الإنتاج هذه العديد من المزايا:

1. جودة سطح أفضل

بالنسبة للطوب عالي الجودة المستخدم في صناعة الواجهات، يُعدّ مظهر السطح في غاية الأهمية. ويساعد تجفيف الطوب على منصات نقالة منفصلة على تقليل علامات التلامس وتحسين جودة سطح الطوب النهائي.

2. دقة إنتاج أعلى

يضمن نظام تحديد المواقع التلقائي ترتيبًا دقيقًا للطوب، مما يقلل من الأخطاء الناتجة عن المناولة اليدوية.

3. تحسين كفاءة المصنع

من خلال ربط عمليات متعددة في نظام آلي واحد، يمكن للمصانع تحقيق تدفق إنتاج أكثر سلاسة وتقليل العمليات اليدوية غير الضرورية.

المزايا الرئيسية لمعدات مناولة الطوب الأوتوماتيكية

- مستوى عالٍ من الأتمتة

يدمج النظام عمليات النقل والتحميل والتفريغ والتجميع والإعداد في حل واحد متكامل.

- أداء إنتاجي مستقر

تساعد تقنية تحديد المواقع المؤازرة والتحكم الذكي في الحفاظ على دقة التشغيل أثناء الإنتاج المستمر.

خيارات إنتاج مرنة

يمكن تخصيص النظام وفقًا لما يلي:

• 1. نوع الطوب
• 2. الطاقة الإنتاجية
• 3. طريقة التجفيف
• 4. تخطيط المصنع

مناسب لإنتاج الطوب عالي الجودة

وهو مناسب على نطاق واسع لما يلي:

• 1. طوب الواجهة
• 2. الطوب المجوف
• 3. قوالب الطين
• 4. مواد جدران فاخرة

يتطلب تشغيل مصنع مربح لإنتاج الطوب المحروق تخطيطًا منهجيًا لخط إنتاج الطوب بأكمله. فكل عملية، بدءًا من استخراج المواد الخام وحتى رصّ الطوب النهائي، مترابطة ترابطًا وثيقًا. وكما هو الحال في تشبيه الدلو: يُتحكم في حجمه الإجمالي بأقصر جزء فيه. في صناعة الطوب، تتحدد ربحية مصنعك بأضعف جزء من العملية.

يركز معظم مستثمري الطوب على الإنتاج اليومي أو السنوي الإجمالي للطوب فقط أثناء التخطيط. على سبيل المثال، يستهدفون إنتاج 500,000 أو 800,000 طوبة يوميًا. ومع ذلك، يتجاهلون إجمالي دوران المواد الداخلية. فمقابل إنتاج يومي اسمي يبلغ 500,000 طوبة، قد يستهلك المصنع بأكمله ما يصل إلى 5 ملايين طوبة من المواد الخام والطوب الأخضر في جميع مراحل الإنتاج. دعونا نستعرض نقاط الضعف الشائعة في صناعة الطوب.

تخزين المواد الخام وإعداد المواد الخام

يُوفر استخراج مخلفات الفحم أو الصخر الزيتي في الموقع تكلفة ساحات تخزين المواد الخام الكبيرة. أما إذا تطلب الأمر نقل المواد الخام من مناجم بعيدة، فستكون هناك حاجة إلى ساحات تخزين متعددة لضمان تغذية مستقرة لآلة تصنيع الطوب .

لا تعمل ورشة تكسير المواد الخام إلا من ٨ إلى ١٠ ساعات يوميًا، لذا يجب أن تتجاوز طاقتها الإنتاجية إنتاج الطوب اليومي المصمم. يحتاج المهندسون إلى تحديد مراحل التكسير، ونوع الخلاط، ومواصفات المنخل، وسرعة الناقل، وتصميم الفاصل المغناطيسي. غالبًا ما يتم إغفال سهولة الوصول للصيانة.

تعتمد العديد من مصانع الطوب على المناولة اليدوية لألواح الغربلة الثقيلة لعدم امتلاكها رافعة علوية. ويستغرق استبدال رؤوس مطارق الكسارات وقتاً طويلاً، كما أن معدل دوران العمالة مرتفع، مما يؤدي إلى تباطؤ كبير في معدل الإنتاج الفعلي.

صندوق التعتيق وتجانس المواد الخام

تعمل معالجة التقادم على تثبيت مرونة المواد الخام. تحتوي غرفة التقادم المناسبة على كمية كافية من المواد الخام تكفي لمدة 72 ساعة من الإنتاج. وعندما تتوقف معدات التكسير للصيانة، يمكن للمواد الخام المعالجة أن تُبقي الإنتاج مستمراً.

تتطلب المواد الخام الرملية والصخرية الصلبة تصميمًا مضادًا للتسرب داخل صناديق التخزين لتجنب التوزيع غير المتساوي للرطوبة. كما أن إضافة آلة تقطيع التربة بعد خلط المواد الخام أثناء التخزين يُحسّن من تجانسها لعملية البثق.

عملية بثق الجسم الأخضر، والقطع، والضبط

تُعدّ عمليات البثق والخلط والتقطيع والتثبيت من المراحل الأساسية في صناعة الطوب الأخضر . ويختلف أداء المعدات باختلاف المواد الخام والمناخات المحلية.

إحدى الحالات الواقعية: اعتمدت مصانع الطوب في لانتشو معايير التصنيع من وسط الصين. بدت الطوب الخام جيدة بعد عملية البثق، لكن سرعة التجفيف كانت منخفضة، ومعدل التشققات مرتفع، والإنتاج النهائي أقل بكثير من المتوقع. وقد أدى اختلاف المواد الخام إلى مشكلة معقدة يصعب حلها.

تصميم غرفة التجفيف ونظام تصريف الرطوبة

تتوفر أفران نفقية متنوعة لحرق الطوب، بتصاميم مختلفة لمناطق التجفيف والحرق. وتحدد مرونة المواد الخام، وحساسيتها للانكماش، والمناخ المحلي التصميم الأنسب لك.

بالنسبة للمواد الخام الحساسة للتجفيف، لا يُنصح باستخدام أفران التجفيف المباشر. في المناطق الجافة مثل كويتون في شينجيانغ، يؤدي انخفاض رطوبة الهواء إلى تشقق الطوب الأخضر فور تقطيعه. يمكن حل مشكلة التشقق برفع مستوى الرطوبة في منطقة تخزين الطوب الأخضر وزيادة عدد عربات الفرن. تشمل مصادر حرارة التجفيف: تجفيف غازات المداخن، وتجفيف الحرارة المهدرة، والتجفيف المُدمج. لا يُمكن استخدام تجفيف غازات المداخن مع المواد الخام عالية الكبريت، لأن ملوثات الكبريت ستلوث الطوب النهائي وتزيد من التكاليف البيئية. يوفر التجفيف المُدمج لغازات المداخن والحرارة المهدرة الوقود والطاقة للمواد الخام منخفضة الكبريت.

فيما يخص تصميم نظام سحب الرطوبة: يتميز نظام السحب المركزي البحت باستهلاك عالٍ للطاقة وكفاءة ضعيفة. يجمع التصميم الأمثل بين نظامي السحب اللامركزي والمركزي، مع استخدام الضغط الموجب كنظام أساسي والضغط السالب كنظام مساعد. يقلل هذا من خطر انهيار الهيكل الأولي واستهلاك الطاقة. تحتوي العديد من أفران الأنفاق الدوارة على أقسام تجفيف مصممة بشكل سيئ، مما يؤدي إلى استهلاك عالٍ للغاية للطاقة من المراوح.

نظام اختيار نوع الفرن ونظام الحرق

تتوفر أنواع متعددة من الأفران لخط إنتاج الطوب المحروق : فرن نفق البناء، وفرن نفق مشترك، وفرن نفق دوار، وأفران نفق ذات هياكل مداخن مختلفة.

تبلغ سعة تحميل الفرن الدوار حوالي 300 طوبة لكل متر مكعب، بينما تصل سعة تحميل الفرن النفقي إلى 400-500 طوبة لكل متر مكعب. إذا تمكنا من التغلب على اختلاف درجات الحرارة في المقطع العرضي وعيوب احتراق عربات الفرن في الأفران النفقية التقليدية، فستحقق الأفران النفقية إنتاجية وكفاءة طاقة أعلى. تتمثل المشكلة الهيكلية الرئيسية في الأفران النفقية في حركة الطوب بينما يبقى هيكل الفرن ثابتًا. لذا، يلزم ابتكار تقنيات جديدة لمعالجة هذه المشكلة.

تدريب مشغلي الأفران وتقنية تركيب الطوب

يظنّ العديد من العاملين في مجال حرق الطوب أن تشغيل الفرن يقتصر على مراقبة لون اللهب فقط. يجب على مشغل الفرن المحترف فهم تدفق الهواء، وبنية الفرن، ونظام استعادة الحرارة، ومراقبة درجة الحرارة، واستراتيجية وضع الطوب. ويمكن تحسين مهارات المشغل الضعيفة من خلال التدريب المهني.

من القواعد المعروفة في صناعة الطوب: أن عملية تثبيت الطوب تُشكّل 70% من نتائج الحرق، بينما لا تُمثّل عملية الحرق سوى 30%. يقوم مشغلو الأفران الماهرون بتحليل تقارير اختبار المواد الخام وتوزيع الحرارة لتحسين عملية تثبيت الطوب. يُمنع على مشغلي المصانع إضافة الفحم عند وصلات عربات الفرن وفتح فتحات النار في المناطق ذات درجات الحرارة العالية، لأن ذلك قد يؤدي إلى احتراق عربات الفرن. كما يتأثر احتراق عربات الفرن بالعزل وتوازن الهواء في الخندق، وهي مشكلة شائعة تواجه مصنعي الطوب.

مسار التفريغ، الساحة النهائية، وتخطيط المصنع

مصنع طوب مزود بفرن عرضه 3.7 متر، مصمم لأربع مراحل تجفيف وثلاث مراحل حرق، لا يحتوي إلا على مسار تفريغ واحد، دون مساحة للتوسع. لم يتمكن المصنع من الوصول إلى طاقته الإنتاجية المصممة، بسبب عدم كفاية مسارات التفريغ. يجب حساب عدد مواقع التفريغ ومحطات التعبئة ومواقف السيارات الخاصة بالفرن في التصميم الأولي. يصعب إصلاح هذا الخلل في التصميم بعد إنشاء المصنع.

يُعدّ نقص مساحات تخزين الطوب الجاهز عائقًا رئيسيًا آخر. وتضطر المصانع ذات مساحات التخزين المحدودة إلى خفض الإنتاج خلال موسم الأمطار. ويعتمد إنتاج الطوب المجوف بشكل كبير على مساحة التخزين المتاحة، لأن مشاريع البناء تطلب الطوب المجوف لاستخدامه لاحقًا.

اختبار المواد الخام وحماية البيئة

يُعدّ اختبار المواد الخام قبل بدء الإنشاء أمرًا بالغ الأهمية. فالمواد الخام التي تحتوي على نسبة كبريت تتراوح بين 4 و5% تُشكّل ضغطًا بيئيًا هائلًا في حال عدم توفر بدائل. كما أن ارتفاع نسبة الكالسيوم يُسبّب تميّع الطوب، بينما يؤدي ارتفاع نسبة البوتاسيوم والمغنيسيوم إلى ظهور التزهير (الطبقة البيضاء) على سطح الطوب.

أعادت العديد من المصانع بناء أبراج إزالة الكبريت مرتين. غالبًا ما يفتقر موردو أنظمة إزالة الكبريت إلى المعرفة بميكانيكا السوائل في الأفران. يؤدي التصميم غير السليم للبرج إلى ضعف تصريف الرطوبة وانخفاض الإنتاجية. تُحقق أنظمة إزالة الكبريت والغبار المدمجة، الأفقية والرأسية، أداءً أفضل من البرج الرأسي الأحادي. كما أن مدخل الهواء، الواقع أعلى سطح الفرن بقليل، يُوفر الطاقة.

يُعدّ استخدام الغاز الطبيعي أنظف الحلول لأفران الطوب. ويتعين على أصحاب المصانع تقييم إمكانية تحديث الأفران القائمة لتتوافق مع استخدام الغاز الطبيعي أثناء مرحلة التخطيط للمصنع.

خاتمة

عند تصميم خط إنتاج الطوب المحروق ، يجب حساب الطاقة الإنتاجية لكل مرحلة: مخزون المواد الخام ≥ إنتاج عدة أيام؛ معالجة المواد الخام ≥ 1.5 × الإنتاج اليومي؛ غرفة التعتيق ≥ 2-3 × الإنتاج اليومي؛ ورشة البثق تُكمل إنتاج يوم واحد في 8-12 ساعة؛ تخزين الطوب الأخضر ≥ 1.5-2 × الإنتاج اليومي؛ عربات الفرن الفارغة الاحتياطية ≥ 0.5 × الإنتاج اليومي؛ غرفة التجفيف وقسم الحرق ≥ الإنتاج اليومي؛ مسار المنتج النهائي ≥ 0.75 × الإنتاج اليومي؛ محطة التفريغ ≥ 0.3 × الإنتاج اليومي؛ ساحة المنتج النهائي ≥ إنتاج عدة أيام.

إن القدرة الحقيقية لمصنع الطوب الخاص بك وربحه يتحددان بأضعف حلقة في سلسلة الإنتاج النظامية بأكملها.

تُعدّ المعالجة الأولية للمواد الخام المستخدمة في صناعة الطوب والبلاط، بما في ذلك عمليات الخلط والتحريك والتقادم، عاملاً أساسياً لتحسين تجانس القوالب، وفعالية التشكيل، ونعومة السطح في صناعة الطوب والبلاط الحديثة. كما أن اتباع إجراءات معالجة مناسبة للمواد الخام يُسهم في زيادة معدل استخدام هذه المواد وتحسين كفاءة الإنتاج.

تركز عمليات الخلط والتحريك على تحقيق التوزيع المتجانس لمكونات المواد الخام والرطوبة. في إنتاج أنواع مختلفة من الطوب الطيني والبلاط المحروق، تختلف الخصائص الفيزيائية للمواد الخام. يساهم التحريك الكافي في التخلص من تباين المكونات وضمان أداء تشكيل متسق لكل دفعة من القوالب. تعمل عملية الطحن والعجن الإضافية بعد التحريك على تفتيت التكتلات الكبيرة، وتوحيد حجم جزيئات المواد الخام ، وجعل بنية المواد الخام أدق وأكثر تجانسًا، مما يهيئ ظروفًا أفضل لعملية التشكيل بالبثق اللاحقة.

يختلف تقادم المواد الخام عن التقليب الميكانيكي، فهو عملية معالجة شاملة فيزيائية وكيميائية. خلال التخزين طويل الأمد، تتغلغل جزيئات الماء الموجودة في المواد الخام المخلوطة بشكل كامل في جزيئات المعادن، مما يحفز تفاعلات التحلل المائي والتبادل الأيوني. تعمل المواد الأسمنتية الغروية المتولدة على تعزيز تماسك وليونة مواد الطوب الخام بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الأنشطة الميكروبية الطبيعية وتفاعلات الأكسدة والاختزال في بيئة التقادم على تليين كتل المواد الخام الصلبة، مما يزيد من انسيابية وقابلية تشكيل مواد الطين ، بحيث تتميز قوالب الطوب النهائية بأسطح ناعمة وخالية من الشقوق.

يؤثر اختيار معدات معالجة المواد الخام للطوب بشكل مباشر على كفاءة الخلط والتجانس. تُعدّ الخلاطات أحادية المحور وثنائية المحور مناسبة للإنتاج الكمي التقليدي، فهي تتميز ببساطة تركيبها وثبات تشغيلها، ما يلبي احتياجات الخلط الأساسية للمواد الخام ذات النسب المحددة. أما لإنتاج الطوب المحروق عالي الجودة ذي متطلبات الجودة الصارمة، فتستخدم الشركات عادةً مطاحن الدرفلة الرطبة . إذ تُسهم عملية الدرفلة بالجاذبية والعجن في إتمام عملية التكسير الثانوي والخلط الدقيق للمواد الخام، ما يُحسّن بشكل فعّال من إمكانية استخدام المواد الخام ذات الجودة المنخفضة.

تستخدم المناخل القرصية ، باعتبارها معدات تجانس دقيقة احترافية، قوة كشط وقص عالية لتنقية مواد الطين وإزالة الشوائب. وتتيح وظيفة التسخين بالبخار الاختيارية المعالجة الحرارية المسبقة للمواد الخام، مما يُحسّن من مرونتها. وتركز أجهزة التنقية على إزالة الشوائب من مواد الطين لضمان نقاء المواد الخام، بينما تجمع آلات البثق بالتحريك بين وظائف متعددة للخلط والعجن والتلدين، وهي معدات أساسية لخطوط إنتاج الطوب الأوتوماتيكية القياسية.

يؤدي مستودع تخزين المواد الخام وظيفتين: تخزين المواد الخام وتحسين أداء خط الإنتاج. فهو يُسهم بفعالية في تحقيق توازن في وتيرة الإنتاج وتجنب التقلبات الناتجة عن اختلافات أداء المواد الخام. وتعتمد الصناعة مواصفات فنية واضحة لعملية التخزين، حيث يجب أن تتجاوز مدة التخزين 72 ساعة، وأن تُحافظ درجة الحرارة المحيطة على مستوى أعلى من 10 درجات مئوية. ويضمن التخزين في درجة حرارة ثابتة حدوث تفاعلات فيزيائية وكيميائية كافية للمواد الخام، بالإضافة إلى جودة منتج مستقرة على مدار العام.

مساران نموذجيان للإنتاج

المسار 1 (أتمتة عالية)

مخلفات الفحم الخام ← كسارة مطرقة خشنة ← ناقل حزام ← مغذي لوحي ← تكسير وغربلة متعددة المراحل ← خلاط مزدوج المحور ← ناقل حزام عكسي ← صومعة تخزين ← حفارة متعددة الجرافات ← مغذي صندوقي ← طارد خلط ← طارد طوب فراغي ثنائي المراحل ← تقطيع شرائح وتقطيع طوب ← آلة تكديس طوب أوتوماتيكية ← عربة فرن ← نظام تجفيف الطوب ← فرن حرق نفق ← تفريغ أوتوماتيكي ← فحص وتسليم الطوب النهائي.

الطريق رقم 2 (شبه آلي)

صندوق المواد الخام ← وحدة تغذية اهتزازية ← كسارة مطرقة خشنة ← ناقل حزام ← كسارة مطرقة ← غربال اهتزازي عالي التردد ← خلاط مزدوج المحور ← صومعة تخزين ← استصلاح يدوي ← وحدة تغذية صندوقية ← طارد خلط ← طارد طوب فراغي ثنائي المراحل ← قاطع شرائح، قاطع طوب، وناقل جسم أخضر ← وضع الطوب يدويًا ← فرن تجفيف نفق وفرن حرق نفق ← تفريغ يدوي ← فحص الجودة والشحن.

يمكن للمهندسين دمج هذين النوعين من سير العمل وفقًا لحجم المصنع وتكلفة العمالة وحالة المواد الخام.

تكسير المواد الخام واختيار المعدات

يؤثر حجم جزيئات المواد الخام بشكل مباشر على الجودة النهائية لجسم الطوب الأخضر . يوجد نوعان رئيسيان من الطوب لهما متطلبات تكسير مختلفة:

1. 1. الطوب الصلب والطوب المثقب منخفض المسامية: حجم الجسيمات أقل من 2.5 مم. نظام تكسير ثنائي المراحل: كسارة فكية + كسارة مطرقية.
2. ٢. الطوب المجوف غير الحامل للأحمال ذو المسامية العالية: حجم الجسيمات أقل من ١٫٥ مم. يمكن استخدام التكسير على مرحلتين أو ثلاث مراحل. يمكن إضافة مطحنة أسطوانية دقيقة مزودة بوظيفة الطحن للحصول على جسيمات أدق. تستفيد المواد ذات اللدونة الضعيفة بشكل كبير من المعالجة الحرارية بعد التكسير.

كسارة مطرقة خشنة : مصممة للمواد الخام متوسطة الصلابة مثل مخلفات الفحم والطفل الزيتي. يمكنها التعامل مع كتل خام يصل حجمها إلى 500 مم. تُفصل المواد الكبيرة بفعل قوة الصدم في الحجرة الأولية، بينما تُسحق المواد متوسطة الحجم بشكل أكبر في الحجرة الثانوية. يفصل الغربال السفلي المواد الناعمة المطلوبة تلقائيًا. تُستخدم هذه الكسارة على نطاق واسع في عمليات التكسير الأولية في مصانع الطوب الآلية .

الكسارة المطرقة : معدات تكسير بالصدمات للمواد الخام الهشة. يمكن للمستخدمين استبدال ألواح الغربلة لضبط نعومة الناتج. تتميز الكسارة المطرقة ذات الدوار الواحد بنسبة تكسير تتراوح بين 10 و15، بينما تصل نسبة التكسير في الكسارة ذات الدوار المزدوج إلى 20-30. يجب ألا تتجاوز نسبة رطوبة المواد الخام 8%، وإلا سيحدث انسداد في الغربلة. وهي غير مناسبة للصخور اللزجة أو شديدة الصلابة.

اختيار صوامع التخزين القديمة لتجانس المواد الخام

تعمل معالجة المواد الخام بالتقادم على تجانس توزيع الرطوبة والجسيمات داخل خليط مخلفات الفحم. بعد التقادم، يرتفع مؤشر اللدونة، وتنخفض عيوب التجفيف والحرق بشكل ملحوظ. يقلل التقادم لمدة 4 أيام من معدل الخردة الناتجة عن التجفيف بنسبة 12% ومعدل الخردة الناتجة عن الحرق بنسبة 6%.

ثلاثة أنواع من صوامع التخزين القديمة شائعة الاستخدام:

1. 1. صومعة إعادة تدوير المواد الخام: طريقة تكديس مخروطية، هيكل بسيط. الأفضل للمواد الخام ذات التباين الطفيف في التركيب.
2. ٢. صومعة التعتيق اليدوية: تتميز بصغر مساحة البناء، وقلة تعرض الطوب للهواء، مما يوفر تأثير تعتيق ممتاز. بالنسبة لمصنع ينتج 60 مليون طوبة قياسية سنويًا، يكفي عاملان فقط في كل وردية. وهي شائعة الاستخدام في مصانع الطوب الصغيرة والمتوسطة.
3. 3. صومعة تخزين المواد القديمة باستخدام حفارة متعددة الجرافات: تصميم شبه تحت الأرض. تقوم الحفارة متعددة الجرافات بسحب المواد من الصومعة بشكل متساوٍ، مما يسمح لمشغل واحد بإتمام عملية الاستصلاح. يقلل خيار التكديس المتموج من فصل الجزيئات. يتطلب هذا التصميم هيكلاً إنشائياً أكثر متانة لأحزمة التوزيع المعلقة، مما يزيد من تكلفة البناء، وهو الخيار المفضل لمصانع الطوب الحديثة الكبيرة.

التحكم في تشكيل أجسام الطوب الأخضر

تُحدد عملية التشكيل دقة الأبعاد والمتانة الميكانيكية لجسم الطوب الأخضر . بعد عملية التقادم، تُبثق المواد الخام بواسطة جهاز بثق طوب فراغي ثنائي المراحل . المتطلبات القياسية: ضغط البثق ≥ 1.5 ميجا باسكال، ونسبة الفراغ > 80%. أما بالنسبة للطوب المحروق عالي الجودة والمقاوم للأحمال، فيُشترط ضغط ≥ 2.2 ميجا باسكال ونسبة فراغ ≥ 88%.

عيوب التشكيل الشائعة: ضعف قوة المادة الخام، وانخفاض الكثافة الظاهرية، وعدم استقرار أبعاد القطع. الأسباب الجذرية: زيادة رطوبة المادة الخام، وعدم كفاية ضغط البثق، وعدم دقة تصنيف الجزيئات، أو عدم محاذاة شفرات القطع. تشمل الحلول ضبط رطوبة المادة الخام، وزيادة ضغط البثق، وتحسين تصنيف الجزيئات، ومعايرة آلات القطع.

تحسين عملية التجفيف

يمنع نظام تجفيف الطوب التشققات أثناء إزالة الرطوبة. أهم معايير وسيط التجفيف: درجة حرارة المدخل 120-150 درجة مئوية، درجة حرارة العادم 35-45 درجة مئوية، رطوبة العادم 90-95%، سرعة تدفق الهواء 1.5-4.5 متر/ثانية.

يجب أن ترتفع منحنيات درجة الحرارة والرطوبة وتنخفض تدريجيًا دون تغييرات مفاجئة. يجب على مشغلي المصنع الحفاظ على نقطة ضغط صفري مستقرة داخل غرفة التجفيف. يتم تحديد دورة التجفيف بواسطة معامل حساسية التجفيف K.

• 1. K<1: 12-20 ساعة
• 2. K=1~1.5:20–26 ساعة
• 3. K=1.5~2:26–32 ساعة
• 4. K>2:32–48 ساعة

عملية الحرق وأنواع الأفران

ثلاثة أنواع من الأفران لإنتاج الطوب المحروق بمخلفات الفحم:

1. 1. الفرن الحلقي: مناسب لمصانع الطوب الصغيرة والمتوسطة. يعمل بنظام حرق مستمر مع تثبيت الطوب. يقوم غاز الاحتراق بتسخين الطوب الأخضر مسبقًا، بينما يدعم الهواء الساخن من منطقة التبريد عملية الاحتراق. تتراوح درجة حرارة غاز الاحتراق الخارج بين 100 و150 درجة مئوية.
2. 2. فرن حلقي مقوس ثلاثي المراكز مُحسَّن: يتميز بشكل قوس أكثر انسيابية، وفرق أقل في درجة الحرارة بين المقاطع العرضية، ومقاومة غاز أقل، وسرعة احتراق أعلى. تُبنى قنوات الاحتراق الرئيسية فوق سطح الأرض، مما يُبسط أعمال البناء. كما أن التحميل والتفريغ الآلي يُقلل من كثافة العمل، مع تكلفة استثمارية أقل مقارنةً بأفران الأنفاق الكبيرة ذات السطح المستوي.
3. 3. فرن نفق ذو سطح مستوٍ واسع المقطع لإنتاج الطوب : الخيار الأمثل لمشاريع الطوب الحديثة التي تعمل بمخلفات الفحم . يتميز بإنتاجية عالية، واستهلاك منخفض للوقود، وجودة طوب ثابتة. تتوفر بعرض 4.6 متر، و6.9 متر، و9.2 متر.

تتضمن عملية الحرق مراحل التسخين المسبق، والنقع عند درجة حرارة عالية، والتبريد. تبلغ درجة حرارة الحرق القياسية لطوب مخلفات الفحم حوالي 1050 درجة مئوية. تُنتج طريقة النقع الطويل عند درجة حرارة منخفضة تلبيدًا متجانسًا. يلزم تحكم دقيق في التبريد عند 573 درجة مئوية و230 درجة مئوية لتجنب التشققات الناتجة عن تحول طور الكوارتز.

في خطوط إنتاج الطوب والبلاط الحديثة، لا تزال تشققات جفاف الطوب الأخضر الناتجة عن التجفيف السريع للغاية تشكل مشكلة تقنية رئيسية تؤثر سلبًا على كفاءة الإنتاج وجودة الطوب المحروق . تواجه العديد من مصانع الطوب عيوب التشققات بعد تكديس الطوب الأخضر باستخدام نظام تكديس الطوب ، وذلك ببساطة بسبب عدم ضبط سرعة التجفيف بشكل صحيح. إن فهم الأسباب الجذرية وتطبيق معايير موحدة للتحكم في العمليات من شأنه أن يمنع تشققات جفاف الطوب الأخضر بشكل فعال.

ينشأ الجفاف غير الطبيعي وتشققات الطوب الطري بشكل رئيسي من عاملين. أولاً، التغيرات المفاجئة في نظام التجفيف العام. إذ يؤدي الارتفاع أو الانخفاض الحاد في درجة الحرارة والرطوبة داخل أنفاق التجفيف إلى الإخلال بقاعدة التجفيف التدريجي للطوب الطري . ويؤدي فقدان الماء غير المتساوي إلى توقف الانكماش المتزامن وظهور تشققات في الطوب الطري . ثانياً، يبدأ التجفيف السريع جداً قبل الوصول إلى نقطة التجفيف الحرجة . يتميز الطوب الطري بضعف قوته الهيكلية وصلابته، لذا فإن التجفيف السريع جداً يضر باستقراره الهيكلي بشكل مباشر.

تُعدّ درجة حرارة وسط التجفيف عاملاً أساسياً في عملية التجفيف، إذ تُحدّد قدرة نظام التجفيف على إزالة الرطوبة. ضمن نطاق معقول، يُحسّن رفع درجة حرارة وسط التجفيف كفاءة التجفيف ويُقصّر دورة إنتاج الطوب المحروق . مع ذلك، تُؤدّي درجات الحرارة المرتفعة للغاية أو الارتفاع المفاجئ في درجة الحرارة إلى اختلال حاد في حركة الرطوبة. يفقد سطح الطوبة غير المحروقة الماء وينكمش بسرعة، بينما لا تستطيع الرطوبة الداخلية الانتشار إلى الخارج بالسرعة الكافية. يُؤدّي هذا إلى فجوة انكماش كبيرة بين السطح واللب.

يُؤدي هذا الاختلاف في الانكماش إلى توليد إجهاد شد مستمر داخل جسم الطوب الأخضر . وعندما يتجاوز هذا الإجهاد قوة سطح جسم الطوب الأخضر ، تظهر تشققات جفاف مرئية. ولتحسين تقنية التجفيف في خط إنتاج الطوب والبلاط ، ينبغي على المصنّعين تجنّب التغييرات المفاجئة في نظام التجفيف والتحكّم في معدل التجفيف قبل الوصول إلى نقطة الجفاف الحرجة ، وذلك للقضاء نهائيًا على تشققات التجفيف السريع.

1. زيادة إنتاج الحرارة إلى أقصى حد من خلال الاحتراق الكامل للوقود

الاحتراق عملية أكسدة تُطلق طاقة حرارية. ويتطلب الاحتراق الكامل للوقود كمية كافية من هواء الاحتراق. عند الاحتراق الكامل، لا يتبقى أي غاز قابل للاحتراق في غازات الاحتراق، ولا يترك الوقود الصلب أي بقايا قابلة للاحتراق.

يؤدي الاحتراق غير الكامل إلى هدر طاقة الوقود. سيناريوهان:

1. 1. الاحتراق غير الكامل للغاز: نقص في إمداد الأكسجين. لا يستطيع الوقود إتمام عملية الأكسدة، مما يترك غازًا قابلاً للاحتراق في غازات المداخن.
2. 2. الاحتراق غير الكامل الصلب: حجم هواء كافٍ، ومع ذلك فإن ضعف الاتصال بين الوقود والهواء يخلق نقصًا موضعيًا في الأكسجين.

يضمن الاحتراق الكامل استخدام كل حرارة الوقود لتسخين الطوب الأخضر قبل حرقه.

2. تحسين التبادل الحراري للفرن وتدفق الغاز الداخلي

تعتمد عملية حرق الطوب على انتقال الحرارة من غازات الاحتراق الساخنة إلى الطوب الأخضر . ويتدفق الهواء عبر جميع مناطق الفرن: منطقة التسخين المسبق، ومنطقة الحرق، ومنطقة التبريد.

يدخل الهواء المسخن مسبقًا من منطقة التبريد إلى منطقة الاحتراق لدعم احتراق الوقود. ويتدفق غاز المداخن الساخن من منطقة الاحتراق إلى منطقة التسخين المسبق لتبخير الرطوبة من الطوب الأخضر الرطب. ويبرد الهواء البارد الداخل إلى الفرن الطوب الساخن بعد التشطيب. ويُعد تدفق الغاز المستقر أساسًا لتبادل حراري فعال في فرن النفق . فبدون دوران جيد للغاز، ستُفقد كمية كبيرة من الحرارة، وسيرتفع استهلاك الطاقة بشكل حاد.

3. تحسين تصميم رصّ الطوب لضبط مقاومة تدفق الهواء

يؤدي تكديس الطوب إلى تكوين أكوام من الطوب داخل الفرن. يجب أن يتوافق تصميم الأكوام مع خصائص تدفق الغاز، وبنية الفرن، ونوع الوقود. تُحدث أكوام الطوب مقاومة لتدفق الهواء يمكن تعديلها.

يؤدي انخفاض كثافة التراص إلى تقليل المقاومة وزيادة معدل تدفق الهواء، مما يحسن انتقال الحرارة وظروف الاحتراق. عند تصميم مخططات التراص:

• 1. حافظ على التراص المتفرق ضمن الحدود المناسبة.
• 2. الطوب المحروق خارجياً: الجزء العلوي كثيف والجزء السفلي متفرق؛ الجزء الأوسط كثيف، والجزء الداخلي الثانوي كثيف، والجزء الخارجي متفرق؛ العرضي كثيف، والطولي متفرق؛ الفرن المنحني: الجزء الداخلي كثيف والجزء الخارجي متفرق.
• 3. الطوب المحروق داخلياً: الجزء العلوي كثيف والجزء السفلي متفرق، والحواف كثيفة والوسط متفرق. يجب إنشاء فجوات بالقرب من مداخن الفروع لتوزيع تدفق الهواء بشكل موحد عبر المقطع العرضي للفرن.

يُحسّن تصميم التكديس الجيد من إنتاجية الفرن وجودة الطوب ويقلل من استهلاك الوقود. أما التكديس السيئ فيؤدي إلى تفاوت في درجة الحرارة وهدر إضافي للطاقة.

4. إدارة عمليات أفران التكرير

تساعد عملية التحكم الدقيق في تقليل فقد الطاقة أثناء حرق الطوب:

1. 1. التحكم في الرطوبة المتبقية في الطوب الأخضر الجاف. انخفاض محتوى الماء يقلل من الحرارة اللازمة للتبخر ويسرع عملية التسخين المسبق.
2. 2. حافظ على ثبات موضع وطول منطقة التسخين المسبق ومنطقة الاحتراق ومنطقة التبريد. سيؤدي انحراف المنطقة الحرارية إلى هدر حرارة إضافي.
3. 3. اضبط مخمدات الفرن بشكل صحيح لاستعادة الحرارة المهدرة. زيادة استعادة الحرارة المهدرة تقلل من استهلاك الطاقة الإجمالي.
4. 4. حافظ على إحكام إغلاق الفرن. يُعد تسرب الغاز الساخن وتسرب الهواء البارد من المصادر الرئيسية لفقدان الحرارة.
5. 5. تقصير وقت دورة الفرن لتقليل فقدان تخزين الحرارة في جسم الفرن وعربات الفرن.
6. 6. تحسين معدل إنتاج الطوب النهائي. يحقق ذلك أثراً واضحاً في توفير الطاقة، مما يوفر الحرارة والكهرباء والعمالة والمواد الخام، ويطيل عمر الآلة.