Массозаготовительный цех завода по производству керамического кирпича

Содержание Введение 1. Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции 1.1 Основные параметры и размеры. 1.2 Технические требования. 2. Выбор сырьевой базы и энергоносителей.
2.1 Характеристика сырья. 2.2 Характеристика топлива. 3. Обоснование состава композиции. 4. Аналитический обзор научно- технической литературы и обоснование способа производства. 5. Технологическая схема проектируемого участка производства 5.1 Описание технологической схемы. 6.Теоретические основы технологических процессов. 7. Контроль производства по цеху. 8. Материальные расчеты. 8.1 Материальный баланс цеха. 8.2 Расчет. 9. Режим работы МЗЦ 10. Производственная программа 11. Выбор и расчет оборудования 12. Выбор и расчет бункеров и складов 13. Охрана труда. 14. Строительная часть. Заключение. Список использованных источников.
Введение Строительная керамика – большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений. Изделия строительной керамики отличаются своей долговечностью, высокими художественными характеристиками, кислотостойкостью и полным отсутствием токсичности. В настоящее время предусматривается преимущественное развитие производства изделий, обеспечивающих снижение металлоёмкости, стоимости и трудоёмкости строительства, веса зданий, сооружений и повышение их теплозащиты, развитие мощности по производству строительных материалов с использованием золы и шлаков тепловых электростанций, металлургических и фосфорных шлаков, отходов горнодобывающих отраслей промышленности и углеобогатительных фабрик, техническое перевооружение производства кирпича на базе новейшей техники. Строительный керамический кирпич является самым распространённым местным стеновым материалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%. В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивается выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства. Расширение ассортимента и, в частности, производство эффективных изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности до 1250-1350 кг/м3 и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м2 наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%. Необходимо более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурный вид. Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем пределам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числе отходов других отраслей промышленности.
1. Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции Кирпич глиняный пластического прессования - наиболее распространённый стеновой керамический материал. Обычно заводы вместе с кирпичом выпускают эффективные и большеразмерные камни, кирпич и камни лицевые; к этой же группе материалов относится и кирпич полусухого прессования. Кирпич и камни по ГОСТ 530-95 изготовляют из глинистых и кремнезёмистых пород (трепела, диатомита), лёссов и промышленных отходов угледобычи, углеобогащения, а также зол, шламов с минеральными и органическими добавками или без них. Кирпич можно изготовлять полнотелым или пустотелым, а камни - только пустотелыми. . 1.1 Основные параметры и размеры. Кирпич и камни в зависимости от размеров подразделяются на виды, указанные в таблице 1.1.1. Таблица 1.1.1. Вид изделий Длина Ширина Толщина Кирпич 250 120 65 Кирпич утолщённый 250 120 88 Кирпич модульных размеров 288 138 63 Камень 250 120 138 Камень модульных размеров 288 138 138 Камень укрупнённый 250 250 138 Камни с горизонтальным расположением пустот 250 250 120 По теплотехническим свойствам и плотности (объёмной массе) кирпич и камни в высушенном до постоянной массы состоянии подразделяются на три группы: - эффективные, улучшающие теплотехнические свойства стен и позволяющие уменьшить их толщину по сравнению с толщиной стен, выполненных из обыкновенного кирпича. К этой группе относят кирпич плотностью не более1400 кг/м3 и камни плотностью не более 1450 кг/м3 (черт. 2-12 и 14); - условно эффективные, улучшающие теплотехнические свойства ограждающих конструкций. К этой группе относят кирпич плотностью свыше 1400 кг/м3 и камни плотностью свыше1450 и до 1600 кг/м3(черт. 1-12 и 14); - обыкновенный кирпич плотностью свыше 1600 кг/м3.
Масса кирпича и камней должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22951-78. По прочности кирпич и камни подразделяют на марки 300,250, 200, 175, 150, 125, 100, 75. По морозостойкости кирпич и камни подразделяются на марки Мрз 15, Мрз 25, Мрз 35 и Мрз 50. 1.2 Технические требования.
Кирпич и камни должны удовлетворять требованиям настоящего стандарта и изготовляться по технологическим регламентам, утверждённым в установленном порядке. Предел прочности при сжатии и изгибе кирпича и предел прочности при сжатии камней по площади брутто (без вычета площади пустот) должны быть не менее значений, указанных в таблице 1.2.1. Таблица 1.2.1. Марка кирпича и камней Предел прочности, Мпа (кгс/см2) При сжатии При изгибе Для всех видов кирпича и камней Для полнотелого кирпича пластического формования Для полнотелого кирпича полусухого формования и пустотелого кирпича Для утолщённого кирпича Средний для 5 образцов Наименьший для отдельного образца Средний для 5 образцов Наимень-ший для отдельного образца Средний для 5 образцов Наименьший для отдельного образца Средний для 5 образцов Наимень-ший для отдельного образца 300 30(300) 25(250) 4,4(44) 2,2(22) 3,4(34) 1,7(17) 2,9(29) 1,5(15) 250 25(250) 20(200) 3,9(39) 2,0(20) 2,9(29) 1,5(15) 2,5(25) 1,3(13) 200 20(200) 17,5(175) 3,4(34) 1,7(17) 2,5(25) 1,3(13) 2,3(23) 1,1(11) 175 17,5(175) 15(150) 3,1(31) 1,5(15) 2,3(23) 1,1(11) 2,1(21) 1,0(10) 150 15(150) 12,5(125) 2,8(28) 1,4(14) 2,1(21) 1,0(10) 1,8(18) 0,9(9) 125 12,5(125) 10(100) 2,5(25) 1,2(12) 1,9(19) 0,9(9) 1,6(16) 0,8(8) 100 10(100) 7,5(75) 2,2(22) 1,1(11) 1,6(16) 0,8(8) 1,4(14) 0,7(7) 75 7,5(75) 5(50) 1,8(18) 0,9(9) 1,4(14) 0,7(7) 1,2(12) 0,6(6) Для кирпича и камней с горизонтальным расположением пустот 50 5(50) 3,5(35) - - - - - - 35 3,5(35) 2,5(25) - - - - - - 25 2,5(25) 1,5(15) - - - - - - Кирпич и камни керамические имеют форму прямоугольного параллелепипеда с прямыми рёбрами и углами и ровными гранями на лицевых поверхностях. Поверхность граней может быть рифлёной. Допускается изготовление кирпича и камней с закруглёнными углами радиусом закругления до 15 мм. Пустоты в кирпиче и камнях должны располагаться перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными и несквозными. Размер сквозных цилиндрических пустот по наименьшему диаметру должен быть не более 16 мм, ширина щелевидных пустот- не более 12 мм. Диаметр несквозных пустот не регламентируется. Размер горизонтальных пустот не регламентируется. Толщина наружных стенок кирпича и камней должна быть не менее 12 мм.
Отклонения от установленных размеров и показателей внешнего вида кирпича и камней не должны превышать на одном изделии следующих значений: 1. Отклонение от размеров, мм: - по длине ±7 - по ширине ±5 - по толщине:
кирпича ±3 камня ±4 2. Непрямолинейность ребер и граней кирпича и камней, мм, не более: - по постели 4 - по ложку 6 3. Отбитости углов глубиной от 10 до 15 мм, шт. _2 4. Отбитости и притупленности ребер, не доходящие до пустот, глубиной более 5 мм, длиной по ребру от 10 до 15 мм, шт. 2 5. Трещины протяжённостью по постели полнотелого кирпича до 30 мм, пустотелых изделий не более, чем до первого ряда пустот (на кирпиче- на всю толщину, на камнях- на ½ ложковой или тычковой граней), шт. - на ложковых гранях _1 - на тычковых гранях _1 Общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые, не должно быть более 5%. Количество половняка в партии не должно быть более 5%. Половняком считают изделия, состоящие из парных половинок или имеющие трещины протяжённостью по постели полнотелого кирпича более 30 мм, пустотелых изделий - более чем до первого ряда пустот (на кирпиче на всю толщину, на камнях на ½ ложковых или тычковых граней). Недожог и пережог кирпича и камней являются браком; поставка таких изделий потребителю не допускается. Известковые включения (дутики), вызывающие после испытания разрушение изделий или отколы на их поверхности размером по наибольшему измерению от 5 до 10 мм в количестве более трёх, не допускаются. Водопоглощение кирпича и камней, высушенных до постоянной массы, должно быть для полнотелого кирпича не менее 8%, для пустотелых изделий - не менее 6%. Кирпич и камни в насыщенном водой состоянии должны выдерживать без каких-либо признаков видимых повреждений (расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашивание) не менее 15, 25, 35, и 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания, в зависимости от марки по морозостойкости. Кирпич и камни высшей категории качества должны удовлетворять требованиям: - пустотелые должны быть эффективными или условно эффективными и иметь марку по прочности не менее 100; - полнотелый кирпич должен иметь марку по прочности не менее 150; - морозостойкость изделий должна быть не менее Мрз 25; - общее количество кирпича и камней с отбитостями, превышающими допускаемые, не должно быть более 3%. В данном курсовом проекте выпускается кирпич керамический полнотелый с размерами: - длина 250 ± 5 мм; - ширина 120 ± 4 мм; - толщина 65 ± 13 мм. Рис. 1.2.1 Кирпич применяется в строительстве для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков.
2. Выбор сырьевой базы и энергоносителей. Кирпич изготовляют из чистых глин либо из глин с добавкой непластичных материалов. В ряде случаев в состав шихты вводят выгорающие добавки. Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины - горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 10000С в камнеподобный материал. Легкоплавкие глины относятся к остаточным и осадочным породам. Для производства кирпича наибольшее применение нашли элювиальные, ледниково-моренные, гумидные, аллювиальные, морские и некоторые другие глины и суглинки. Для определения возможности использования глин и суглинков для производства стеновых материалов необходимо знать их зерновой, химический и минералогический состав, пластичность и технологические свойства. Наиболее ценной для производства кирпича является глинистая фракция, содержание которой не должно быть менее 20%. Очень важно для характеристики глины содержание в ней глинозёма Аl2O3, повышающего технологические свойства сырья: в легкоплавких глинах оно колеблется в пределах от 10 до 15%. Содержание кремнезёма SiO2 колеблется в пределах от 60 до 75%. В глинах часть кремнезёма находится в связанном виде в глинообразующих минералах и в несвязанном виде как примесь, обладающая свойством отощающих материалов. Кальций содержится в глинах в виде карбонатов и сульфатов, а магний - в виде доломита. В некоторых сортах глин наличие кальция и магния в пересчете на их окислы (CaO и MgO) достигает 25%, но, как правило, общее их содержание не превышает 5-10%. Обычно соединения кальция и магния отрицательно влияют на спекаемость и прочность керамических изделий. При наличии в глинистых породах свыше 20% карбонатных примесей они не могут использоваться без соответствующей обработки или обогащения. Окислы железа, титана, марганца и других металлов содержатся в глинах в количестве до 10-12% и оказывают существенное влияние на целый ряд важнейших свойств керамических изделий. Наибольшее влияние оказывают окислы железа, находящиеся в глине в виде окиси Fe2O3 и гидроокиси Fe(OH)3 и окислы марганца MnO2. Они улучшают спекаемость изделий и придают им окраску. Калий и натрий входят в глины в виде щелочных оксидов, содержание которых находится в пределах 3,5-5%. Сера присутствует в глинах в различных соединениях, ее содержание не оказывает на качество стеновых керамических изделий. Органические вещества обычно содержатся в глинах в количестве от 5-10%. При обжиге изделий они выгорают, увеличивая пористость черепка. В зависимости от содержания в глине органических веществ, воды и карбонатов (CaCO3, MnCO3) находится показатель потерь при прокаливании. Таблица 2.1 Примерный химический состав кирпичных глин и суглинков, ( %) SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O+K2O 60-75 10-15 2-12 2-15 1-6 2-6 Глинообразующие минералы, определяющие основные свойства глин, представляют собой в основном водные силикаты глиноземы, содержащие кремнезем и окислы железа, а также сульфаты, карбонаты и растворимые в воде соли различных металлов. Химический, минералогический и гранулометрический состав глин, используемых для производства кирпича, не регламентируется. Наиболее важным свойством глины является ее пластичность, т.е. способность при добавлении к ней воды образовывать тесто, которое под воздействием внешних усилий может принимать любую форму и сохранять ее после прекращений действия внешних усилий.
В качестве не пластичных материалов применяют крупнозернистый песок, шлак, дегидратированную глину, шамот (бой изделий), в качестве выгорающих добавок – молотый уголь, торф и опилки. Также используют добавки, улучшающие природные свойства глины. 2.1 Характеристика сырья.
В проектируемом участке для производства керамического кирпича в качестве основного компонента используем глину кыштырменского месторождения (ГОСТ 3226-77).Данная глина является среднепластичной, среднедисперсной, среднечувствительной к сушке, полукислой со средним содержанием крупных включений. Таблица 2.1. Химический состав глины, % SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O+K2O п.п.п. 58,65 19,16 1,22 9,16 1,28 1,28 0,10 2,66 6,94 Карьерная влажность глины – не более 21%. Число пластичности – 20. Коэффициент чувствительности к сушке – 1,55. Общая усадка – 11,4%. Воздушная усадка – 7%. Так как глина среднепластичная и среднечувствительная к сушке, необходим ввод корректирующих добавок, уменьшающих пластичность, коэффициент усадки и коэффициент чувствительности к сушке. Поскольку глина обеспечивает высокую прочность кирпича, рекомендуется ввод корректирующей добавки – древесных опилок. Древесные опилки продольной резки очень эффективно уменьшают пластичность глины на стадии формования, увеличивают прочность сырца и полуфабриката после сушки, армируя массу своими волокнами, уменьшают коэффициент усадки к сушке, т. к. улучшают влагоотдачу и уменьшают воздушную усадку. В процессе обжига они играют роль выгорающей добавки, тем самым обеспечивают равномерный прогрев изделий по садке и увеличивает пористость готовых изделий. Увеличение пористости уменьшает массу кирпича, увеличивает тепло- и звукоизоляционные свойства и, естественно, несколько уменьшает прочность готовых изделий. В качестве выгорающей добавки используются древесные опилки (ТУ-313-64). Влажность опила – не более 30%, гранулометрический состав: содержание фракции более 5 мм не допускается; от 1 до 5 мм – 85%; менее 1 мм – 15%. В качестве отощающей добавки используется шамот (отходы собственного производства, половняк-бой). Влажность шамота – 5-9%. Гранулометрический состав: крупность зёрен от 1 до 5 мм – 85%; менее 1 м – 15%. Содержание фракций более 5 мм не допускается. Ввод шамота способствует уменьшению пластичности на стадии формования, уменьшению коэффициента усадки на стадии сушки, и в итоге увеличению прочности изделия. 2.2 Характеристика топлива. Газообразное топливо отличается от жидкого и твердого рядом преимуществ, важнейшими из которых являются: легкое, удобное регулирование процесса горения и возможность полной механизации и автоматизации его, простота топливного хозяйства и оборудования; отсутствие золы при сжигании; лучшие санитарно-гигиенические условия труда, обслуживающего персонала. В состав газообразного топлива входят горючая часть и балласт. Горючая часть представляет собой механическую смесь простейших горючих газов, таких как водород, метан, пропан, бутан и других газообразных углеводородов. Балластом являются негорючие газы, в том числе углекислый газ СО2 , азот N2 и кислород О2. При добыче газа в его составе имеются также водяные пары, смолистые вещества, минеральная пыль. Однако перед подачей газа потребителям его очищают, в результате чего содержание примесей сводится к минимуму. В данном курсовом проекте используем топливо Канчуринского месторождения Таблица 2.2.1 Химический состав газа Канчуринского месторождения, % (об.) CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 CO2 N2 84,2 5,1 2,8 0,67 0,5 0,6 6,13
3. Обоснование состава композиции. В производстве керамического кирпича используется глина кыштырменского месторождения, она составляет основную часть шихты- 2,0 м3 на 1000 шт. кирпича. Поскольку эта глина имеет число пластичности 20 и является среднечувствительной к сушке, необходим ввод добавок. Для уменьшения чувствительности к сушке вводится выгорающая добавка (опилки древесные) - 0,27 м3 на 1000 шт. кирпича. Для уменьшения числа пластичности глины вводится отощающая добавка (шамот)- 0,2 м3 на 1000 шт. кирпича. Состав шихты: Глина – 81% (об.) Опилки – 11% (об.) Шамот – 8% (об.)
4. Аналитический обзор научно- технической литературы и обоснование способа производства. При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не свыше 23-25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14-16%),-полусухой способ переработки. Метод полусухого прессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующее измельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельных давлениях, в десятки раз превышающих давление прессование на ленточных прессах. Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, что спрессованный кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки и на них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительную досушку, непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизация производства осуществляется проще, чем при методе пластического формования. Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка, использования более высокопроизводительных прессов.
Технологическая схема производства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на свою сложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновой керамики. Метод формования из пластических масс исторически сложился на основе пластических свойств глин и широко используется в керамической технологии. Способ пластического формования позволяет выпускать изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности. В отдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья.
При переработке глин в сыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, поскольку нужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньше энергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании. Температура обжига изделий примерно на 500С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку. Недостатком способа пластического формования является большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочность формованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке и наличие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемких операций при садке сырца на сушку, перекладке высушенного сырца для обжига и совмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига. Чтобы получить изделия требуемого качества необходимо из глины удалить каменистые включения, разрушить ее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественному составу, влажности и структуре, а также придать массе надлежащие формовочные свойства. Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных шнековых прессах часто с вакуумированием массы. В проекте будем использовать схему производства изделий пластическим методом, поскольку используемая глина достаточно высокой влажности, среднепластичная. Также выбор данного метода обусловлен тем, что выпускаемая продукция – полнотелый кирпич.
5. Технологическая схема проектируемого участка производства Схема 5.1.

Дозирование
(ящичный питатель)

Просев
(сито-бурат) е >5мм


Хранение
(бункер запаса)
Схема 5.1 Продолжение
Дозирование (ящичный питатель) Формование бруса 5.1 Описание технологической схемы. Глину добывают на карьере многоковшовым экскаватором и автотранспортом отвозят на хранение в глинозапасник завода. Из глинозапасника глина подается в бункер глинорыхлителя, а после рыхления направляется на дозирование, осуществляемое ящичным питателем. Древесные опилки привозят автотранспортом, хранят в бункере, откуда подают на просеивание на сито-бурат. Частицы размером более 5 мм удаляют в отвал. После просеивания по элеватору опилки отправляют на хранение в бункер запаса, откуда они подаются на дозирование, осуществляемое ленточным питателем. Брак обжига из бункера хранения дозируют, подают в щековую дробилку и дробят. Далее измельченный шамот транспортируют ленточным конвейером и элеватором на измельчение в молотковую дробилку. После измельчения в молотковой дробилке шамот просеивают на виброгрохоте. Фракцию с размером частиц более 5 мм отправляют на домол, а фракцию с размером частиц менее 5 мм отправляют на хранение в бункер запаса. Из бункера шамот подается на дозирование, осуществляемое ленточным питателем. Смешение компонентов (глина, опилки, шамот) осуществляют на ленточном конвейере. Данная смесь поступает в камневыделительные вальцы для удаления каменистых включений, после чего она транспортируется на измельчение и перемешивание в бегуны мокрого помола. Далее шихта поступает на помол в вальцы с гладкими валками. После помола шихта отправляется на перемешивание с пароувлажнением в глиносмеситель с фильтрующей решёткой, которая служит для удаления из глины остатков растительного происхождения. Переработанную массу отправляют на вылеживание в течение 7-10 дней в шихтозапасник. Здесь происходят различные физико-химические процессы, и свойства формовочной массы меняются. Масса усредняется по влажности, но также происходит её тиксотропное упрочнение. Такую массу нельзя подавать сразу на формование. Поэтому вылежавшуюся шихту многоковшовыми экскаваторами подают по ленточному конвейеру на промин и измельчение в вальцы тонкого помола. После чего шихта вновь поступает по ленточному конвейеру на перемешивание и пароувлажнение в лопастной двухвальный смеситель. Готовую шихту транспортируют ленточным конвейером на формование бруса.
6.Теоретические основы технологических процессов. В данном курсовом проекте разрабатывается массозаготовительный цех по производству керамического кирпича методом пластического формования. На этом технологическом участке происходят определенные технологические процессы: рыхление глины, просев опилок, дробление, помол и просев шамота, смешение всех компонентов шихты в заданных количествах, камневыделение, помол массы до определенной тонины, перемешивание шихты с пароувлажнением, последующее её вылеживание и подача на формование. Для производства керамического кирпича основным материалом является глина – пластичный материал. Глина представляет собой горную породу, состоящую преимущественно из глинообразующих минералов – слоистых алюмосиликатов. Они отличаются большим сродством к воде и могут давать в ней тончайшие взвеси вплоть до коллоидных, не меняя своей основы. В техническом аспекте глина – землистая горная порода, способная при затворении водой образовывать пластичное тесто, которое после сушки обладает некоторой прочностью, а после обжига приобретает камнеподобные свойства. Вещественный состав глины представлен глинистым веществом и примесями. Истинно глинистое вещество – наиболее дисперсная часть породы, оно состоит из комплекса глинообразующих минералов, придающих глине пластичность. Таких минералов сравнительно немного, и они довольно хорошо изучены. Все глинистые минералы обладают типичной слоистой структурой, похожей на структуру слюды. При смешивании глины с водой последняя входит в межслоевые пространства глинистого минерала, и его слои получают возможность сдвигаться один относительно другого по водяной пленке и закрепляться в новом положении. Такая способность минералов объясняет важнейшее свойство глины – ее пластичность. Предварительная подготовка исходного сырья должна обеспечить для каждого компонента заданный состав и определенную степень чистоты, влажность и состояние, которых требует последующая обработка. Этот технологический передел включает процессы обогащения с целью удаления примесей, пустой породы или разделения компонентов. Рыхление глины необходимо для разрушения больших слипшихся или смерзшихся кусков, оно осуществляется с помощью глинорыхлителя для того, чтобы облегчить последующую обработку глины. С помощью этой операции увеличивается поверхность соприкосновения глины с добавками, что позволяет быстрее произвести смешивание компонентов и получить более однородную шихту. Опилки просеивают с помощью сито-бурата, чтобы отобрать фракции нужного размера. С этой же целью осуществляют дробление, помол и просев шамота. Приготовление массы из отдельных составляющих шихты имеет важнейшее значение в производстве керамических изделий. Режимы дальнейших технологических переделов – формования, сушки и обжига, а также качество готового продукта во многом зависят от правильного выбора агрегатов подготовки массы и их технологических параметров. Исходные материалы смешиваются для увеличения поверхности раздела между частицами разноименных компонентов и повышения однородности массы, т. е. для уменьшения различий в составе отдельных участков смеси. Количественно определить поверхность раздела между компонентами невозможно, поэтому при оценке качества смешивания обычно проверяют однородность массы. Критерием оценки служат содержание какого-либо компонента, влажность, потери при прокаливании, зерновой состав. Для количественной оценки применяют среднее квадратичное отклонение: , где N- число проб; Аi-частное определение по отдельной пробе; АСР-среднее значение характеристики. Характер изменения среднего квадратичного отклонения во времени представляет собой кинетику процесса смешивания. Качество смешивания выражается коэффициентом вариации: Если V=3-4%, то можно говорить о хорошем смешивании, при V=6-8% - об удовлетворительном. Качество перемешивания и скорость приготовления массы в большинстве случаев зависят от зернового состава компонентов, числа перемешиваемых материалов и их соотношения, степени увлажнения массы, вводимых добавок и способности отдельных частиц к агрегации.
Процесс измельчения материалов является весьма сложной операцией и зависит от их однородности, плотности, вязкости, твердости, формы кусков, влажности и т. д. Процесс измельчения, т.е. разрушения кристаллической решетки сырьевых компонентов на более мелкие части в реальных условиях является очень сложным по совокупности явлений, сопровождающих этот процесс. При работе измельчающего устройства можно наблюдать чисто механические явления (движение корпуса измельчающего устройства, движение самого измельчителя, трение кусков измельченного материала о корпус измельчающего устройства, трение кусков друг о друга и т.п.). Значительное место в этом процессе занимают и физические явления (деформация кристаллической решетки измельчаемых материалов без существенного разрушения ее, выделение тепла и нагрев частиц измельчаемых материалов, деталей измельчающего устройства; эмиссия электронов при разрушении кристаллической решетки). Всегда при этом наблюдаются также химические явления (разрыв связей между структурными элементами кристаллической решетки измельчаемых материалов, т. е. разрушение ее; возбуждение электронов при разрыве связей и возможное взаимодействие твердого тела с молекулами окружающей среды вплоть до образования определенных соединений, т. е. механохимические явления) и физико-химические явления (адсорбция свежеобразовавшимися поверхностями частиц измельчаемого материала молекул газов и поверхностно - активных веществ из окружающей среды, агрегация частиц друг с другом и т.д.).
Поведение твердого тела при приложении к нему силы извне зависит как от способа измельчения, так и от природы сил связи между частицами твердого тела. Измельчать материалы можно разными способами (рис. I): раздавливанием (а), истиранием (б), изгибом (в), ударом (г). Рис. 6.1 Решающую роль в затратах энергии на разрушение кристаллической решетки твердого тела играет природа химической связи между структурными элементами решетки, энергия этой связи, тип структуры измельчаемого материала. При приложении к твердому телу силы извне, если нагрузка небольшая, то происходит незначительная деформация твердого тела, т.е. смещение узлов кристаллической решетки относительно друг друга на расстояние, не превышающее а, где а - кратчайшее расстояние между узлами решетки (рис. 2). При снятии нагрузки решетка вновь восстанавливает свою форму. При этом энергия, затраченная на такую обратимую деформацию, рассеивается в окружающую среду в виде тепла, что приводит к разогреву измельчаемого материала, корпуса измельчающей машины. Рис. 6.2 Эту энергию теоретически можно оценить, исходя из следующих соображений. При смещении узлов кристаллической решетки относительно друг друга возникает состояние, близкое к перекрытию электронных оболочек, вследствие чего возникают силы отталкивания, стремящиеся возвратить узлы в первоначальное состояние. Эти силы отталкивания есть не что иное, как силы упругости, которые, как известно, подчиняются закону Р. Гука. где Fynp - сила упругости; Gм - константа, аналогичная модулю сдвига; х - величина смещения узлов от начального положения при деформации (в данном случае х Очевидно, работа (энергия), затраченная на обратимую деформацию, будет равна , где K1= Gм / 2. Согласно закону сохранения энергии, работа, затраченная на обратимую деформацию, должна по возвращении решетки в исходное состояние выделиться в окружающую среду в виде теплаQ: исходный кристалл + Ео.д→ деформированный кристалл → исходный кристалл - Q. При более сильных воздействиях измельчителя на кристаллическую решетку материала в нем могут возникнуть необратимые деформации - смещение узлов решетки на расстояние а и более (рис. 3). Такие смещения принято называть дислокациями. Необратимая деформация кристаллической решетки. Рис.3 Следует отметить, что подобные смещения участков кристалла относительно друг друга характерны в основном для тел, обладающих пластичностью, а таковыми являются преимущественно тела с ненаправленными химическими связями между их структурными элементами (ван-дер-ваальсовыми, металлическими, ионными). Ненаправленность связи относительно легко позволяет слоям решетки как бы «эластично скользить» друг по другу. Жесткие же, направленные (ковалентные) связи обуславливают большую твердость кристаллов и повышенную хрупкость их, что почти исключает появление пластических эффектов при деформации таких кристаллов. При воздействии сдвигового усилия дислокация перемещается через кристалл и, в конце концов, выходит на его поверхность (рис. 3). При этом на поверхности возникает элементарная ступенька, высота которой соответствует величине т.н. вектора Бюргерса в. Вектор Бюргерса в характеризует величину и направление сдвига атомов в кристаллической решетке. В зависимости от числа передвинувшихся узлов решетки в одной плоскости скольжения возникающая ступень скольжения может быть кратной элементарной ступени, т.е. в=n*а, где n= 1, 2, 3 и т.д. Величина вектора Бюргерса в является, таким образом, количественной мерой дислокации. Рассуждая аналогично предыдущему случаю, можно показать, что энергия, затрачиваемая на образование дислокации, т.е. собственно перемещения одной части кристалла по отношению к другой, пропорциональна квадрату вектора Бюргерса: Поскольку такая деформация необратима, энергия дислокации аккумулируется кристаллом, и после воздействия измельчителя на кристалл не выделяется в окружающую среду. При внешних воздействиях на кристалл, превосходящих предел прочности на сдвиг и сжатие, кристалл раскалывается на две и более частей. Наименьшие усилия для разрушения необходимы по плоскостям спайности, а при больших усилиях возможны раскалывания и по другим плоскостям кристаллической решетки, особенно если эти плоскости имеют различного рода дефекты, возникшие при росте кристаллов. Разрушение твердого тела происходит всегда не мгновенно, а стадийно, ступенчато. Под воздействием измельчителя в нем сначала возникают поверхностные микротрещины, которые затем от последующих ударов постепенно разрастаются вглубь измельчаемых кусочков вплоть доихразрушения на части. Влияние среды на процесс измельчения В реальных условиях процесс измельчения осуществляется в воздушной среде (сухой помол), в жидкой среде (мокрый помол) и окружающая среда оказывает не малое влияние на механизм и скорость процесса измельчения, а также на свойства измельчаемого продукта. Исключительную роль при помоле играют два важных поверхностных явления - адсорбция и адгезия. Под адсорбцией понимают явление самопроизвольного поглощения поверхностью твердого тела за счет свободной поверхностной энергии молекул газов из окружающей атмосферы или молекул растворенных в жидкой среде соединений. Адсорбция протекает самопроизвольно под действием нескомпенсированных связей узлов кристаллической решетки твердого тела, возникших при образовании новых поверхностей (при разрушении тела).
Явление адгезии по своей природе сходно с явлением адсорбции. Адгезия есть сцепление с поверхностью твердого тела веществ, находящихся в конденсированном состоянии. Причина адгезии и адсорбции одна и та же- наличие нескомпенсированной (свободной) поверхностной энергии у твердого тела.
Помол в сухой среде немыслим без явлений адсорбции молекул газов окружающей среды на свежеобразовавшихся поверхностях твердого тела, а в мокрой среде - без смачивания и адгезии жидкости к свежим поверхностям твердого тела. Как уже отмечалось, процесс разрушения кристаллической решетки не совершается мгновенно, а протекает ступенчато. Под действием измельчителя в твердом теле сначала возникают поверхностные микротрещины, которые затем постепенно разрастаются вглубь. Если эти трещины очень малы, то наличие сил сцепления между узлами кристаллической решетки, удалившихся друг от друга на незначительное расстояние, приводит к обратному смыканию трещины (явление когезии). В случае же адсорбции в эти микротрещины молекул газов, жидкости и частичной компенсации свободной энергии узлов кристаллической решетки, разорвавших свои связи, вероятность залечивания (смыкания) микротрещины значительно снижается. Разрастаясь от последующих воздействий измельчителя и не «залечиваясь» от продолжающейся адсорбции в нее молекул адсорбирующегося компонента, трещина постепенно перекрывается с другими трещинами, что и ведет тело к рассыпанию на более мелкие части. Таким образом, время на разрушение материала в воздушной, а тем более в жидкой среде, сокращается, снижаются и затраты энергии на помол. Подобный эффект ускорения измельчения во влажной и воздушной средах получил название «адсорбционного понижения прочности твердого тела», «эффекта Ребиндера» (рис. 4). Схема эффекта П. А. Ребиндера Рис.4 а) микротрещина; б) залечивание микротрещины в отсутствии жидкости; в) адсорбция молекул жидкости и газов в микротрещину. Пластические керамические массы являются дисперсными системами, состоящими из твердой и жидкой фаз и способными образовывать связанные пространственные структуры. По свойствам (прочность, вязкость, время релаксации и др.) они занимают промежуточное положение между твердыми и жидкими веществами. Согласно учению Ребиндера П. А., пластические массы относятся к коагуляционным структурам, в которых взаимодействие между твердыми частицами за счет ван-дер-ваальсовых и электростатических сил осуществляется через разделяющие прослойки жидкости. Коагуляционным структурам присуща тиксотропность, т.е. они могут восстанавливать свою структуру после разрушения. При удалении жидкой связки из пластических масс их структура превращается в конденсационную, отличающуюся непосредственным контактом твердых частиц между собою. Такая система обладает более высокой прочностью, но разрушение ее структуры при механических воздействиях носит хрупкий и необратимый характер. После процессов дробления и помола обычно следует увлажнение и гомогенизация массы. Увлажнение и гомогенизация (промин) массы завершают механическую подготовку глинистого сырья и в значительной степени определяют качество формовочной, пластичной массы. Адсорбированная водная оболочка вокруг минеральных частиц меняет свойства их поверхности. В этом случае вода является пластификатором глинистых материалов и их масс. При избыточном увлажнении вода заполняет макро- и микрокапиляры, обеспечивая проявление глинистыми материалами таких важнейших свойств, как пластичность и вязкость. Каждой массе соответствует оптимальная влажность, при которой она обладает наибольшим сцеплением, характеризуемым предельным напряжением сдвига. При этой влажности наиболее полно развиваются гидратные оболочки и адсорбированные пленки воды на глинистых частицах, максимально проявляют свое влияние ван-дер-ваальсовые силы межмолекулярного взаимодействия. Полуфабрикат из таких масс имеет максимальную прочность в высушенном состоянии, переносит сушку и обжиг с наименьшими деформациями, а изделия характеризуются максимальной прочностью. Компоненты глинистых материалов по-разному воспринимают увлажнение и неодинаково относятся к процессу гидратации. Это является причиной гетерогенного распределения ее в глине или массе, что ухудшает формовочные свойства массы и вызывает брак при сушке и обжиге. Поэтому увлажнение пластичной массы в два приема (в начале переработки и перед формованием) более эффективно, чем однократное.
7. Контроль производства по цеху. Современный этап производства тугоплавких неметаллических и силикатных материалов характеризуется расширением ассортимента, повышением качества, возрастанием единичной мощности технологических линий, внедрением поточных технологий. Все это требует коренного совершенствования структуры, методов и средств контроля производства. Технический контроль – это проверка соответствия объекта (материала, изделия или процесса) установленным требованием, что относится к системе государственных испытаний, а значит, подчиняется правилам стандартизации и сертификации. Стандартизация – деятельность, направленная на достижение оптимальной степени упорядочения в определенной области посредством установления положений для всеобщего и многократного использования реально существующих или потенциальных задач. Результатом этой деятельности является разработка нормативных документов. В зависимости от специфики объекта стандартизации и содержание установленных к нему требований различают стандарты основополагающие, на продукцию или услуги, а также стандарты на процессы, на методы контроля (испытаний, измерений, анализа). Сертификация – подтверждение соответствия товара обязательным нормативным требованиям, которое сопровождается выдачей сертификата соответствия. Любой контроль можно свести к осуществлению двух этапов: - получение первичной информации о фактическом состоянии объекта, о признаках и показателях его свойств; - сопоставление первичной информации с заранее принятыми требованиями, нормами, критериями, обнаружение соответствия или расхождений фактических и требуемых данных, что дает вторичную информацию. Вторичная информация используется для выработки соответствующих управляющих воздействий, совершенствование производства, повышения качества продукции и т.п. Основными задачами системы контроля являются: - определение качества поступающих на завод материалов; - установление состава и свойств потоков материалов в процессе производства; - слежение за параметрами технологического процесса по всем производственным переделам; - контроль качества и сертификация (паспортизация) продукции; - анализ и обобщение результатов контроля по всем переделам с целью совершенствования технологического процесса. Для решения этих задач система контроля производства должна включать в себя ряд подсистем. Подсистема общезаводского технологического контроля (центральная заводская лаборатория) должна обеспечивать определение состава и свойств исходного сырья, топлива, добавок, вспомогательных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции в объеме, достаточном для практического осуществления процесса оптимизации производства по всему заводу.
Подсистема оперативного технологического контроля (обслуживающий персонал основного производства, цеховые лаборатории) занимается определением состава и свойств материалов на входах и выходах конкретных технологических участков производства и контролем соответствия получаемых результатов требуемым значениям. Объем определений здесь должен быть минимально необходимым и не требующим сложного оборудования для осуществления контроля.
Подсистема параметрического контроля (служба контрольно-измерительных приборов и автоматизированных систем управления, КИП и АСУ) оценивает состояние оборудования и режимы его работы, контролирует технологические параметры, измеряет расходы в технологических потоках, уровни в емкостях и т.д. Подсистема технического контроля (отдел технического контроля, ОТК) обеспечивает контроль качества и соответствие выпускаемых материалов и изделий действующей нормативной документации (государственным или отраслевым стандартам, техническим условиям, стандартам предприятия), а также осуществляет сертификацию (паспортизацию) продукции. В функции ОТК входит не только фиксирование появления некачественной продукции, но и предупреждение подобных фактов. С этой целью ОТК контролирует качество поступающих на предприятие материалов, соблюдение установленной технологии, устанавливает причины, вызывающие брак и снижающие качество продукции. ОТК также оформляет необходимые акты и добивается устранения причин негативных явлений и их последствий. ОТК проводит свою работу в тесном контакте с заводской и цеховыми лабораториями. Таблица 7.1 Контроль производства по массозаготовительному цеху Материал или операция Контролируемый параметр Место отбора/ контроля Периодичность контроля Метод контроля и погрешность Исполнители Наименование Предельное или номинальное значение ГЛИНА Наличие посторонних включений паспортные данные Карьер 1 раз в смену Визуально ОТК, технолог Влажность не более 21% Карьер, ящичный питатель 1 раз в сутки Весовой; до 0,2 % Лаборатория Пластичность не нормируется 1 раз в год или при переходе на другое сырье Комбинирован-ный по ГОСТ 21216.1-93; ±0,1% Химический состав, % SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, SO3, п.п.п. контролируется Склад глины при изменении сырья ГОСТ 3226-77 Сторонняя организация Удельная эффективная активность естественных радионуклидов До 370 Бк/кг По мере необходимости при изменении сырья (не реже 1 раза в месяц) ГОСТ 30108-94 Лаборатория ОПИЛКИ древесные Влажность Не более 55% Склад и дробильно-помольная установка 1 раз в смену Весовой; до 0,2% Грануло-метричекий состав Более 5 мм не допускается; от 1 до 5мм – 85%; менее 1мм – 15% Склад Ситовой анализ ОТК ШАМОТ Влажность 5-9% Склад и дробильно-помольная установка Весовой; до 0,2% Лаборатория Фракционный состав Более 5 мм не допускается; от 1 до 5мм – 85%; менее 1мм – 15% Ящичный питатель Ситовой анализ ШИХТА Состав шихты Глина–81% (об.) Опилки–11% (об.) Шамот–8% (об.) Шихто-запасник Весовой Первичная обработка Зазор между валками: по выступам по впадинам - 4 мм - 10 мм Камневыделительные вальцы Набор щупов ОТК, технолог Смешива-ние и паро-увлажне-ние Зазор между концом лопасти и стеной корыта угол лопастей 3 мм 15 – 17 0 Глиноме-шалка Щуп, угольник 90 0 , класс точности 2 Шихта Влажность 18-21% Весовой; до 0,2% Зазор между валками 4 мм Вальцы тонкого помола Набор щупов Перемеши-вание и паро-увлажне-ние Зазор между концом лопасти и стеной корыта Не более 3 мм Смеситель 1 раз в смену Набор щупов ОТК, технолог
8. Материальные расчеты. 8.1 Материальный баланс цеха. Исходные данные. Производительность завода- 60 млн. шт. год Средняя масса одного изделия- 3,5 кг Нормы потерь и брака по технологическим переделам Разгрузка на выставочной площадке (бой)- 2% Брак при обжиге- 3% Садка на обжиговые вагонетки- 0,5% Сушка (брак при сушке)-2% Укладка на сушильные вагонетки- 0,5% Формование (брак)- 0,5% (возврат) Складирование шихты- 0,2% Смешение (лопастной смеситель)- 0,05% Помол (бегуны)- 1% Просеивание (виброгрохот, сито-бурат)- 0,2%
Измельчение (щековая, молотковая дробилки)- 0,8% Камневыделительные вальцы- 0,1% Объемное дозирование (ящичный питатель)- 0,1% Транспортировка- 0,02% Переработка опилок- 1%
Пароувлажнение- 0,4% Остаточная влажность кирпича после сушки- 10% Влажность карьерной глины- 21% Влажность шамота- 9% Влажность опилок- 30% Формовочная влажность- 21% Потери при прокаливании глины- 6,94% Состав шихты: Глина – 81% плотность глины – 1,8 т/м3 Опилки – 11% плотность опилок– 0,5 т/м3 Шамот – 8% плотность шамота - 2,3 т/м3 Пересчет с объемных % на массовые %: В 1 м3 содержится 81 % (об) глины с плотностью 1,8 т/м3: 0,81*1,8=1,458 т В 1 м3 содержится 11 % (об) опилок с плотностью 0,5 т/м3: 0,11*0,5=0,055 т В 1 м3 содержится 8 % (об) шамота с плотностью 2,3 т/м3: 0,08*2,3=0,184 т Итого: 1 м3 весит 1,697 т. Следовательно: Глины содержится 1,458*100/1,697=85,92% с W=21% Опилок содержится 0,055*100/1,697=3,24% c W=30% Шамота содержится 0,184*100/1,697=10,84% c W=9% Потери при прокаливании шихты: Содержание абсолютно сухих компонентов в 100 кг шихты Глина кг Опилки кг Шамот кг Всего абсолютно сухой массы в 100 кг шихты 80 кг Рецепт шихты по абсолютно сухим материалам: Глина % Опилки % Шамот % Таким образом, п.п.п. массы % 8.2 Расчет. 1.Производительность завода 60000000*3,5=210000000 кг/год=210000 т/год 2. Масса кирпича, поступающего на склад с учетом боя при разгрузке на выставочной площадке т/год Бой на складе 214285,71-210000=4285,71 т/год 3. Масса кирпича, поступающего на обжиг с учетом брака при обжиге т/год Брак при обжиге 220913,10-214285,71=6627,39 т/год 4. Масса кирпича, поступающего на обжиг с учетом остаточной влажности после сушки т/год Потери влаги при обжиге 245459-220913,10=24545,90 т/год 5. Масса кирпича, поступающего на обжиг с учетом п.п.п. т/год Потери при прокаливании 268907,76-245459=23448,76 т/год 6. Масса кирпича, поступающего на обжиг с учетом брака при садке на вагонетки обжига т/год Потери при садке на вагонетки обжига 270259,06-268907,76=1351,30 т/год 7. Масса кирпича, поступающего на сушку с учетом брака при сушке т/год Брак при сушке 275774,55-270259,06=5515,49 т/год 8. Масса кирпича, поступающего на сушку с учетом формовочной влажности т/год Потери влаги при сушке 314173,54 – 275774,55 = 38398,99 т/год 9. Масса кирпича, поступающего на сушку с учетом брака при садке на вагонетки сушки т/год Потери при садке на вагонетки сушки 315752,30-314173,54=1578,76 т/год 10. Масса шихты, поступающей на формование с учетом брака при формовании т/год Брак при формовании (возвратный) 317339-315752,3=1586,70 т/год 11. Масса шихты, поступающей в смеситель с учетом пароувлажнения т/год Вода на пароувлажнение 315752,3-314161,61=1590,69 т/год с учетом потерь т/год Потери при перемешивании 314318,77-314161,61=157,16 т/год 12. Масса шихты, поступающей на вальцы тонкого помола с учетом потерь т/год Потери 317493,71-314318,77=3174,94 т/год 13.Масса шихты, поступающей на дозирование с учетом потерь т/год Потери 317811,52-317493,71=317,81 т/год 14. Масса шихты, поступающей на вылеживание т/год Потери при вылеживании 318448,42-312811,52=636,9 т/год 15. Масса шихты, поступающей в глиносмеситель с учетом пароувлажнения т/год Вода на пароувлажнение 318448,42-316852,19=1596,23 т/год с учетом потерь т/год Потери при перемешивании 317010,7-316852,19=158,51 т/год 16. Масса шихты, поступающей на вальцы с гладкими валками с учетом потерь т/год Потери 320212,83-317010,7=3202,13 т/год 17. Масса шихты, поступающей на бегуны мокрого помола с учетом потерь т/год Потери 323447,3-320212,83=3234,47 т/год 18. Масса шихты, поступающей на камневыделительные вальцы с учетом потерь т/год Потери при камневыделении 323771,07-323447,3=323,77 т/год 19.Масса глины, поступающей на дозирование с учетом потерь т/год Потери 278462,57-278184,1=278,47 т/год 20. Масса глины, поступающей на рыхление с учетом потерь т/год Потери при рыхлении 278601,87-278462,57=139,3 т/год 21. Масса глины с учетом транспортных потерь т/год Потери при транспортировке 278657,60-278601,87=55,73 т/год Масса глины, поступающей в глинозапасник 278657,60 т/год 22. Масса опилок, поступающих на дозирование с учетом потерь т/год Потери при дозировании 10500,68-10490,18=10,5 т/год 23. Масса опилок, поступающих на просев в сито-бурат с учетом потерь т/год Потери при просеивании 10521,72-10500,68=21,04 т/год 24. Масса опилок с учетом отходов т/год Отходы 10628-10521,72=106,28 т/год 25. Масса опилок, поступающих на дозирование с учетом потерь
т/год Потери при дозировании 10638,64-10628=10,64 т/год 26. Масса опилок с учетом транспортных потерь т/год Потери при транспортировке 10640,59-10638,46=2,13 т/год
Масса опилок, поступающих на хранение в бункер 10640,59 т/год 27. Масса шамота, поступающего на дозирование с учетом потерь т/год Потери при дозировании 35131,92-35096,78=35,14 т/год 28. Масса шамота, поступающего на просев в сито-бурат с учетом потерь т/год Потери при просеивании 3520,32-35131,92=70,4 т/год 29. Масса шамота, поступающего на дробление (молотковая дробилка) с учетом потерь т/год Потери при дроблении 35486,21-35202,32=283,89 т/год 30. Масса шамота, поступающего на дробление (щековая дробилка) с учетом потерь т/год Потери при дроблении 35772,39-35486,21=286,18 т/год 31. Масса шамота, поступающего на дозирование с учетом потерь т/год Потери при дозировании 35808,2-35772,39=35,8 т/год 32. Масса шамота с учетом транспортных потерь т/год Потери при транспортировке 35815,36-35808,2=7,16т/год Масса шамота, поступающего на хранение в бункер 35815,36 т/год Таблица 8.2.1 Материальный баланс Приход Расход статьи т/год % статьи т/год % Глина 278657,6 84,88 Готовый кирпич 210000 63,97 Опилки 10640,59 3,24 Бой на складе 4285,71 1,31 Шамот 35815,36 10,91 Брак при обжиге 6627,39 2,02 Вода на пароувлажнение 1590,69 0,48 Потери влаги при обжиге 24545,9 7,48 Вода на пароувлажнение 1596,23 0,49 П.П.П. 23448,76 7,14 Потери при садке на вагонетки обжига 1351,30 0,41 Брак при сушке 5515,49 1,68 Потери влаги при сушке 38398,99 11,70 Потери при садке на вагонетки сушки 1578,76 0,48 Потери при перемешивании шихты 157,16 0,05 Потери на вальцах тонкого помола 3174,94 0,97 Потери при дозировании шихты 317,81 0,10 Потери при вылеживании 636,9 0,19 Потери при перемешивании 158,51 0,05 Потери на вальцах с гладкими валками 3202,13 0,98 Потери на бегунах мокрого помола 3234,47 0,99 Потери при камневыделении 323,77 0,10 Потери при дозировании глины 278,47 0,08 Потери при рыхлении глины 139,3 0,04 Транспортные потери глины 55,73 0,02 Потери при дозировании опилок 10,5 0,003 Потери при просеивании опилок 21,04 0,006 Отходы опилок 106,28 0,03 Потери при дозировании опилок 10,64 0,003 Транспортные потери опилок 2,13 0,0006 Потери при дозировании шамота 35,14 0,01 Потери при просеивании шамота 70,4 0,02 Потери при дроблении шамота (молотковая дробилка) 283,89 0,09 Потери при дроблении шамота (щековая дробилка) 286,18 0,09 Потери при дозировании шамота 35,8 0,01 Транспортные потери шамота 7,16 0,002 Невязка -0,18 0,00005 Итого: 328300,47 100 Итого: 328300,47 100
9. Режим работы МЗЦ 1. Календарный фонд времени 365 дней 2. Число праздничных дней 11 дней 3. Сменность 3 смены в сутки 4. Длительность смены 8 часов 5. Плановый ремонт 18 суток
6. Аварийные остановки 1% 7. Чистка и уборка оборудования 0,5 ч/смену Годовой фонд времени работы оборудования: часа
10. Производственная программа Таблица 10.1 Производственная программа МЗЦ Операция т/год т/час м3/час 1. Рыхление глины (глинорыхлитель) 278601,87 37,22 20,68 2. Дозирование глины (ящичный питатель) 278462,57 37,21 20,67 3. Камневыделение (камневыделительные вальцы) 323771,07 43,26 25,45 4. Измельчение и перемешивание (бегуны мокрого помола) 323447,30 43,22 25,42 5. Помол (вальцы с гладкими валками) 320212,83 42,78 25,17 6. Перемешивание с пароувлажнением (глиносмеситель с фильтрующей решеткой) 317010,70 42,36 24,92 7. Вылеживание (шихтозапасник) 318448,42 42,55 25,03 8. Дозирование шихты (ящичный питатель) 317811,52 42,46 24,98 9. Промин и измельчение (вальцы тонкого помола) 317493,70 42,42 24,95 10. Перемешивание с пароувлажнением (лопастной двухвальный смеситель) 314318,77 41,99 24,70
11. Выбор и расчет оборудования Подбор оборудования производится согласно выбранной ранее технологической схеме и производственной программой цеха. Количество единиц оборудования: , где R-количество материала, которое необходимо переработать; P- производительность оборудования. Коэффициент использования определяет эффективность использования оборудования: 1. Глинорыхлитель конструкции «Ленстройкерамика», одновальный. Таблица 11.1 Техническая характеристика № Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 20 2 Мощность электродвигателей кВт 14 3 Габаритные размеры: длина ширина высота мм 3500 1400 900 4 Вес т 2,2 Принимаем n=2 2. Ящичный питатель СМ-664 Таблица 11.2 Техническая характеристика № Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 15 2 Количество камер - 2 3 Емкость камер м3 2,2 4 Скорость ленты м/мин 1,8 5 Угловая скорость бильного вала об/мин 95,5 6 Установленная мощность кВт 5,2 7 Габаритные размеры: длина ширина высота м 5,93 2,06 1,20 8 Масса т 2,815
Принимаем n=2 3. Камневыделительные вальцы винтовые СМ-1198 Таблица 11.3 Техническая характеристика
№ Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 25 2 Размеры валков: диаметр длина мм 600/1000 700 3 Число оборотов валков в 1 мин 440/40 4 Мощность электродвигателя кВт 30/13 5 Габаритные размеры: длина ширина высота мм 3200 2800 1300 6 Масса т 4,95 Принимаем n=2 4. Бегуны мокрого помола СМ-365 Таблица 11.4 Техническая характеристика № Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность т/ч 43 2 Размеры катков мм 1800х800 3 Мощность электродвигателя кВт 75 4 Масса т 39,5 Принимаем n=2 5. Вальцы с гладкими валками СМК-102 Таблица 11.5 Техническая характеристика № Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 30 2 Размеры валков диаметр длина мм 1000 1000 3 Скорость вращения валков об/мин 190/290 4 Мощность электродвигателя кВт 40/75 5 Габаритные размеры длина ширина высота м 5,7 4,2 1,8 6 Масса т 14,25 Принимаем n=1 6. Смеситель с фильтрующей решеткой СМК-126 Таблица 11.6 Техническая характеристика № Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 35 2 Длина корыта м 3,55 3 Угловая скорость лопастных валов об/мин 31 4 Наружный диаметр лопастей мм 750 5 Мощность электродвигателя кВт 40 6 Габаритные размеры длина ширина высота м 6,5 1,9 1,7 7 Масса т 4,6
Принимаем n=1 7.Ящичный питатель СМ-664 Таблица 11.7 Техническая характеристика №
Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 15 2 Количество камер 2 3 Емкость камер м3 2,2 4 Скорость ленты м/мин 1,8 5 Угловая скорость бильного вала об/мин 95,5 6 Установленная мощность кВт 5,2 7 Габаритные размеры длина ширина высота мм 5930 2060 1200 8 Масса т 2,815 Принимаем n=2 8. Вальцы тонкого помола СМК-102 Таблица 11.8 Техническая характеристика № Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 30 2 Размеры валков диаметр длина мм 1000 1000 3 Скорость вращения валков об/мин 190/290 4 Мощность электродвигателя кВт 40/75 5 Габаритные размеры длина ширина высота м 5,7 4,2 1,8 6 Масса т 14,25 Принимаем n=1 8. Лопастной двухвальный смеситель СМК-126 Таблица 11.9 Техническая характеристика № Элементы характеристики Ед. изм. Показатели 1 Производительность м3/ч 35 2 Длина корыта м 3,55 3 Угловая скорость лопастных валов об/мин 31 4 Наружный диаметр лопастей мм 750 5 Мощность электродвигателя кВт 40 6 Габаритные размеры длина ширина высота м 6,5 1,9 1,7 7 Масса т 4,6 Принимаем n=1
12. Выбор и расчет бункеров и складов 1.Бункер для хранения опилок. Согласно производственной программе должен вмещать 2,78 м3/час. Необходимо обеспечить 4-х часовой запас сырья: 2,78*4=11,12 м3 Объем бункера с учетом коэффициента заполнения: 11,12/0,8=13,9 м3 2. Бункер для хранения шамота. Согласно производственной программе должен вмещать 2,03 м3/час. Необходимо обеспечить 4-х часовой запас сырья: 2,03*4=8,12 м3 Объем бункера с учетом коэффициента заполнения: 8,12/0,8=10,15 м3 3. Шихтозапасник. Согласно производственной программе должен вмещать 24,55 м3/час. Необходимо обеспечить запас сырья на 10 суток: 24,55*240=5892 м3 Объем бункера с учетом коэффициента заполнения: 5892/0,8=7365 м3
13. Охрана труда. Охрана труда рассматривается как одно из важнейших социально-экономических, санитарно-гигиенических и экономических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда. Охрана здоровья рабочих и служащих в процессе исполнения трудовых обязанностей закреплена в трудовом законодательстве, непосредственно направленном на создание безопасных и здоровых условий труда. Кроме того, разработаны и введены в действие многочисленные правила техники безопасности, санитарии, нормы и правила, соблюдение которых обеспечивает безопасность труда. Ответственность за состояние охраны труда несет администрация предприятия, которая обязана обеспечивать надлежащее техническое оснащение всех рабочих мест и создавать на них условия работы, соответствующие правилам охраны труда, техники безопасности, санитарным нормам.
Одним из важнейших принципов организации производства является создание безопасных и безвредных условий труда на всех стадиях производственного процесса. Организация деятельности администрации и служб предприятия по реализации комплекса мер по повышению уровня охраны труда осуществляется через систему управления охраной труда (СУОТ).
Номенклатура по охране труда: Модернизация технологического, подъемно-транспортного и другого производственного оборудования в соответствии с ГОСТ 12.2.003-91 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности» и другими нормативно-техническими документами по безопасности труда. Внедрение автоматического и дистанционного управления производственным оборудованием, технологическими процессами, подъемными и транспортными устройствами с целью обеспечения безопасности работающих; систем автоматического контроля и сигнализации о наличии и возникновении опасных и вредных производственных факторов, а также блокирующих устройств, обеспечивающих аварийное отключение оборудования в случаях его неисправности; технических средств, обеспечивающих защиту работающих от поражения электрическим током; средств контроля уровней опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах в соответствии с ГОСТ ССБТ и другими нормативными документами. Установка предохранительных и защитных приспособлений на паровых, водяных, газовых, кислотных и других производственных коммуникациях и сооружениях. Устройство на действующих объектах новых и реконструкция старых вентиляционных систем, аспирационных и пылеулавливающих установок, средств коллективной защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов в соответствии с требованиями ГОСТ ССБТ. Устройство тротуаров, переходов, тоннелей, галерей на территории предприятия (цеха) в целях обеспечения безопасности работающих. Приведение производственных зданий, сооружений, помещений, перепланировка размещения производственного оборудования в соответствии с требованиями СНиП и других нормативных документов. Совершенствование технологических процессов в целях устранения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов, нанесение на производственное оборудование и коммуникации опознавательной окраски и знаков безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ ССБТ. Механизация уборки производственных помещений, складирования и транспортирования сырья, готовой продукции и отходов производства. Приведение уровней шума, вибрации, ультразвука, ионизирующих и других вредных излучений, а также естественного и искусственного освещения на рабочих местах в цехах и местах массового перехода людей в соответствие с требованиями СНиП и ГОСТ ССБТ. Переоборудование отопительных систем, установок кондиционирования воздуха, устройство тепловых, водяных и воздушных завес (воздушных душей) в целях обеспечения нормального теплового режима и микроклимата на рабочих местах в соответствии с требованиями СНиП и ГОСТ ССБТ Расширение, реконструкция и оснащение бытовых помещений, мест организованного отдыха и производственной гимнастики, приобретение для этих целей необходимого инвентаря, оплата инструкторов-методистов производственной гимнастики и физкультурно-оздоровительной работы. Приобретение и монтаж сатураторных установок для приготовления газированной воды, устройство централизованной подачи к рабочим местам питьевой и газированной воды, чая, белково-витаминных напитков. Организация кабинетов, уголков, передвижных лабораторий, выставок по охране труда, приобретение для них необходимых приборов, наглядных пособий, демонстрационной аппаратуры. Издание и приобретение нормативно-технической документации и литературы по охране труда. Мероприятия по охране труда должны быть обеспечены проектно-сметно-конструкторской и другой технической документацией.
14. Строительная часть. Массозаготовительный цех завода по производству керамического кирпича представляет собой одноэтажное здание промышленного типа с размерами: длина – 60000 м ширина – 36000 м высота – 9600 м. Стены здания построены из панелей марки ПСЯ 16 (ГОСТ 11118-73 «Панели из автоклавных ячеистых бетонов для наружных стен зданий. Технические требования»), колонны используются марки К96-1 (ГОСТ25628-90 «Колонны железобетонные для одноэтажных зданий предприятий»), устанавливаются на расстоянии 6 метров друг от друга. На колонны положены балки скатных покрытий марки 2БДР12-2 (ГОСТ 20372-90 «Балки стропильные и подстропильные железобетонные. Технические условия»), а на них – плиты марки (ГОСТ 9561-91 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технические условия»). Полы в здании бетонные, поскольку это наиболее дешевый и легкодоступный способ, не требующий больших затрат и удовлетворяющий требованиям для данных производственных помещений. На плиты покрытий укладывают крышу, состоящую из пароизоляции, утеплителя, выравнивающего слоя, усиленного водоизоляционного ковра и слоя гравия в мастике. Столярные изделия (двери, окна) предусматриваются по ГОСТ 6629-88 и ГОСТ 14624-84. Ворота раздвижные размером 4,2 х 4,2. Водоснабжение и канализация выполняются в соответствии с требованиями СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».
Заключение. В данной курсовой работе спроектирован массозаготовительный цех при производстве керамического кирпича из глины кыштырменского месторождения на заводе, производительность которого составляет 60 млн. кирпичей в год. Составлена технологическая схема, по которой работает цех, описан контроль производства по цеху, рассчитан материальный баланс производства, выбран режим работы цеха, определена производственная программа, на основании которой выбрано и рассчитано оборудование цеха. Также описаны меры, принимаемые на производстве для охраны труда на предприятии. В строительной части определены размеры здания, в котором располагается цех, а также марки колонн, балок, плит и панелей.
Список использованных источников. 1. Кашкаев И.С., Шейман Е.Ш. «Производство керамического кирпича». - М.: Высшая школа, 1983. 2. Гост 530-95. «Кирпич и камни керамические. Технические условия.» МНТКС, Москва. 3. Бобкова Н.М., Дятлова Е. М., Куницкая Т.С. «Общая технология силикатов». – Минск: Вышейшая школа, 1987. 4. Документация Тюменского завода строительных материалов. 5. Технический контроль в производстве тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий. Учебное пособие. /Под ред. Косенко Н.Ф. – Иваново: ИГХТУ, 2002. – 271 с. 6. Щипалов Ю.К. «Физико-химические основы технологий вяжущих материалов.» Учебное пособие. – Иваново: ИХТИ, 1979. – 88 с. 7. Ильевич А.П. «Машины и оборудование для заводов по производству керамики и огнеупоров» - М: Высшая школа, 1979. 8. Основы проектирования заводов по производству тугоплавких неметаллических и силикатных материалов: Учебное пособие/Г.П. Комлева, В.Г. Комлев: Иван. гос. хим.- технол. ун-т. Иваново, 1998.
9. Охрана труда в химической промышленности/ Г.В. Макаров, А.Я. Васин, Л. К. Маринина, П.И. Софинский, Н.И. Торопов.- М., Химия, 1989. 10. Госин Н. Я., Соболев М. А. «Производство глиняного кирпича».- М: Стройиздат, 1971.