Дипломна тему: Вибірта обґрунтування технології виробництва керамічних плиток для підлоги
ВСТУП
1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА
1.1 Вибір та обґрунтування місця будівництва заводу
1.2 Асортимент продукції, призначення та умови служби.Вимоги стандартів
1.3 Характеристика сировинних матеріалів, вимогистандартів
1.4 Розрахунок хімічного складу кераміки
2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
2.1 Вибір та обґрунтування способу виробництва ітехнологічної схеми
2.2 Технологічна схема виробництва
2.3 Опис технологічного процесу
2.3.1 Транспортування і зберігання сировиннихматеріалів, що потрапляють на склад
2.3.2 Попередня підготовка матеріалів
2.3.3 Приготування розчину електролітів і рідкого скла
2.3.4 Приготування шлікера
2.3.5 Приготування преспорошку
2.3.6 Пресування плиток
2.3.7 Сушіння плиток
2.3.8 Випал плиток
2.3.9 Сортування й упакування плиток
2.4 Матеріальний баланс виробництва
2.5 Підбір та розрахунок кількості основного технологічногообладнання
2.5.1 Розрахунок площі складських приміщень
2.5.2 Мостові грейферні крани
2.5.3 Бункери для зберігання матеріалів
2.5.4 Стругач
2.5.5 Кульові млини періодичної дії
2.5.6 Пропелерні мішалки
2.5.7 Баштові розпилюючи сушарки
2.5.8 Силос преспорошку
2.5.9 Гідравлічний прес
2.5.10 Потоково-конвеєрна лінія
2.5.11 Розрахунок складу готової продукції
2.6 Контроль виробництва та якості готової продукції
3. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА
3.1 Теоретичні основи процесу випалу плиток дляпідлоги
3.2 Опис конструкції і принципу роботи конвеєрної печі
3.3 Конструктивний розрахунок печі
3.4 Тепловий розрахунок печі
3.4.1 Розрахунок горіння палива
3.4.2 Розрахунок втрат теплоти крізь огородження
3.4.3 Розрахунок втрат теплоти через отвори у роликах
3.4.4 Тепловий баланс зони підігріву та випалу
3.4.4.1 Прибуток теплоти
3.4.4.2 Видаток теплоти
3.4.5 Тепловий баланс зони охолодження
3.4.5.1 Прибуток теплоти
3.4.5.2 Витрати теплоти
3.5 Аеродинамічний розрахунок
3.5.1 Розрахунок розмірів димоходу
3.5.2 Розрахунок втрат напору
4. АВТОМАТИЗАЦІЯ УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ ВИПАЛУ ПЛИТОК ДЛЯПІДЛОГИ
4.1 Аналіз об'єкту керування
4.1.1 Короткий опис об'єкту керування
4.1.2 Аналіз технологічних величин
4.1.3 Задачі контролю та керування технологічнимпроцесом
4.2 Розробка систем керування технологічним процесом
4.2.1 Призначення, цілі та функції системи керування
4.2.2 Вибір датчиків інформації
4.2.3 Вибір виконуючих пристроїв
4.2.4 Вибір допоміжної апаратури
4.2.5 Опис функціональної схеми керування
5. ОХОРОНА ПРАЦІ
5.1 Характеристика об'єкта, що проектується, та місцяйого проектування
5.2 Характеристика негативних факторів проектованогооб'єкта
5.3 Заходи зі створення безпечних та здорових умовпраці, передбачених проектом
5.3.1 Вимоги до трубопроводів та комунікацій
5.3.2 Захист від шкідливої дії шуму, вібрації
5.3.3 Класифікація приміщень за ступенемелектронебезпеки
5.3.4 Електробезпека. Заземлення електрообладнання
5.3.5 Боротьба зі статичною електрикою
5.3.6 Освітлення виробничих приміщень
5.3.7 Вентиляція
5.3.8 Безпека внутрішньозаводського і цеховоготранспорту
5.3.9 Опалення, водопостачання і каналізація
5.3.10 Засоби індивідуального захисту, спецодяг
5.4 Характеристика об'єкта, що проектується, запожежо- і вибухонебезпекою
5.5 Протипожежні заходи
5.6 Засоби гасіння пожеж
6. ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА
6.1 Розрахунок виробничої потужності цеху
6.2 Розрахунок капітальних витрат і амортизаційнихвідрахувань
6.3 Розрахунок показників по праці і заробітній платні
6.4 Розрахунок собівартості продукції
6.5 Основні техніко-економічні показники
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА
ВСТУП
В радянськомусоюзі Україна була одним із центрів виробництва керамічної плитки. Сумарно тут випускалосяв рік приблизно 30 млн. м² керамічних плиток, у тому числі 11 млн. м²- для внутрішніх робіт, 10 млн. м² — для підлоги і 9 млн. м² — фасадної плитки (для облицювання зовнішніх стін). Головних виробників звиробництва плитки було три: Харківський, Слов'янський і Львівський керамічнізаводи (зараз входять у корпорацію «Укрбудматеріали»). На нихвироблялося у загальній чисельності близько 10 млн. м² облицювальноїплитки і 12 млн. м² плитки для підлоги (метлахської) на рік. До 60%виробленого вивозилося у Росію і інші союзні республіки.
Зараз масштабивиробництва на цих заводах знизилися: Львів випускає близько 1 млн. м²плитки в рік, Харків приблизно 6-6,5 млн. м², Слов'янський комбінатзнаходиться у стадії реконструювання і виробництво плитки тут майже простоює. Єу країні і невеликі плиткові підприємства: АО "Інкерстром" (м.Севастопіль), регіональне гозрахункове ПО «Луганскбудматеріали», ОАО«Черкасбудматеріали»і інші.
Причин зниженнязагальноукраїнського випуску плитки декілька, і всі вони достатньо стандартні.Це зменшення об'ємів будівництва: у 1990 році було побудовано 17,4 млн. м²житла, у 1999 році — 5936,3 тис м². В 2000 році відбувся невеликий рістбудівництва — побудовано 6526,8 тис м². Зменшилося і промисловебудівництво.
Крім цього, задесять минулих років змінилася мода: раніше стелі зовні облицювалися плиткою, атепер — фарбують. Вважається, що це дешевше. Крім того, у Київі і в іншихмістах, практикується зведення будівель з зовнішніми стінами із лицьової цегли.Тому спрос на «зовнішну» плитку впав дуже сильно. Потреби у ній зводятьсяголовним чином до ремонту раніше побудованих будівель.
Зараз Українаспоживає близько 7 млн. м² керамічної плитки на рік. Майже 30% внутрішньоукраїнського ринку покриває постачання із-за кордону. Плитку завозять з Італії,Іспанії, Турції, Словакії, Польші і ще ряду країн.
Місцеві виробникинамагаються відвоювати втрачені позиції, змінюючи асортимент. Якщо ранішеоблицювальна плитка для внутрішніх робіт випускалася тільки розміром150×150 мм, то зараз українські виробники перейшли до випуску виробіврозміром 150×200 мм, 200×250 мм, 250×300 мм. Та ж картина зплиткою для підлоги: від розмірів 150×150 мм, 200×200 мм перейшлидо стандарту 300×300 мм.
Намагаються такожзмінювати устаткування. Харківський плитковий завод придбав фотолабораторію длявиготовлення малюнків на плитку. Взамін застарілих пресів з зусиллям до 250 твиробництва НДР завод встановив чотири нових вітчизняних пресів, розроблених АО«Дніпропрес»зусиллям 500 т, а також монтуються два з зусиллям 1000 т. Но зміни, що відбиваютьсяне призвели поки що до суттєвого росту виробництва.
Основними видамитовару на який буде попит стануть плитка облицювальна для внутрішніх робіт, атакож безпорувата плитка для покриття підлоги (на неї в усьому світі тепермода). В Іспанії 72% усієї плитки, що випускається складає плитка для підлоги.
В Україні жвиробництво такого «безпоруватого підлогового товару» знаходиться напочатковому рівні: Слов'янський і Львівські заводи виробляють майже по 0,5 млн.м² в рік, Харківський — стільки ж, Але за рахунок випуску ще однієїдодаткової лінії планує вийти на більшій об'єм.
Поки ж основнимкозирем українських виробників є ціна. У київських продавців українськаоблицювальна плитка 200×250 мм може коштувати 17-22 грн за 1 м²,російська і білоруська того ж розміру — приблизно 33 грн, іспанська 35-60 грн.
1. ЗАГАЛЬНАЧАСТИНА
1.1 Вибір таобґрунтування місця будівництва заводу
В південнійчастині України, як і в інших областях України, спостерігається значнерозширення будівництва, як житла, так і торгово-адміністративних будівель.Збільшенню темпів будівництва і його здешевлюванню може сприяти організаціявипуску місцевих керамічних матеріалів, у тому числі плитки для підлоги.
Планується звестизавод з виробництва плитки для підлоги в місті Миколаєві. Вибір цього містабудівництва базується також й на прив'язаності до сировинної бази. Основнимисировинними матеріалами для виробництва плиток планується використовувативогнетривку глину, маріуполіт і червоний шлам відходи МГЗ. Глину плануєтьсязавозити з містечка Пологи (Запорізька обл.), маріуполіт — з міста Маріуполя(Донецька обл.), червоний шлам — з міста Миколаєва. Сировину плануєтьсядоставляти залізничним транспортом, як найбільш дешевим видом транспорту, аготову продукцію — автомобільним і залізничним транспортом.
Миколаїв — цемісто з добре розвинутою системою комунікацій і електропередач (МиколаївськаТЕЦ), що дає можливість користуватись пільговими тарифами на електроенергію.
Виробництвокерамічних плиток — енергозатратнє, тому значною підставою для будівництвазаводу у даній місцевості є наявність газопроводу. Виробництво плануєтьсяздійснювати на природному газі, як найбільш дешевому паливі. Водопостачання іканалізаційна системи заводу будуть під'єднанні до місцевої системиводопостачання і каналізації.
Миколаїв — цемісто з населенням у декілька сотень тисяч людей, будівництво заводу надастьнаселенню робочі місця і тим самим вирішить проблему безробіття у місті.Кадрами підприємство буде забезпечуватися за рахунок випускників Вузів,технікумів міст Миколаєва, Одеси та Херсону, робітниками та допоміжнимперсоналом через систему ВТУ та бюро працевлаштування. Для перевезенняперсоналу буде використовуватися міський транспорт.
Планується звестизавод об'ємом випуску продукції 800 тис м²/рік.
Готову продукціюпісля закінчення будівних робіт можливо реалізовувати як в Миколаївський області,так і в інших областях України, що дасть можливість не тільки окупитибудівництво заводу, але й буде приносити прибуток.
1.2 Асортимент продукції, призначення таумови служби. Вимоги стандартів
Керамічні плиткидля підлоги повинні мати велику щільність, мати великий опір до стирання ідостатньо високу механічну міцність. Завдяки цим властивостям керамічні плиткишироко застосовують у приміщеннях з підвищеною вологістю, а також у певнихвиробничих приміщенням, лабораторіях, підприємствах суспільного харчування.
Можливістьнадання плиткам різних кольорів дозволяє використовувати їх для декоративногооформлення архітектурних елементів приміщень. Внаслідок високоїкислотостійкості такі керамічні плитки можливо застосовувати для настилупідлоги в хімічних цехах [1,2].
В даному проектіпланується організувати виробництво неглазурованої плитки для підлоги розміром 400×400×10мм, яка має високий попит у будівництві і населення.
Керамічні плиткидля підлоги відрізняються довговічністю і високими санітарно-гігієнічнимиякостями. І у зв'язку з цим до зовнішнього виду, форм і точності розмірів, атакож фізико-керамічних властивостей плиток для підлоги пред'являють вимогистандарту ДСТУ БВ.2.7-117-2002 [3]:
1 Не допустимітріщини плиток.
2 Кольоровівідтінки і плями видимі на відстані 1,7 м від плиток не допускаються.
3 Викривленняодного кута плитки по відношенню до інших допускається не більше 1,5 мм.
4 Розшаруванняплиток і пухирців на лицьовій поверхні не допускаються.
5 Черепок плитоку зламі повинний бути спечений.
6 Водопоглиненняплиток не повинно перевищувати 3,5 %.
7 Плитки повиннібути дуже міцними на стирання й удар. На стирання допускається максимальнавтрата 0,18 г/см² поверхні тертя.
Опір удару плиткиповинні витримувати згідно стандарту ДСТУ БВ.2.7-117-2002 при товщині плитки 10мм не менше 5 ударів при падінні кулі.
8Кислотостійкість черепка плитки, що має водопоглинання менше 3,5 %, звичайнознаходиться у межах 97- 98 %.
9 Межа міцностіпри вигині не менше 25 МПа.
10Морозостійкість неглазурованих плиток не менше 25 циклів.
1.3 Характеристика сировинних матеріалів,вимоги стандартів
У даному проектіпланується використовувати наступні сировинні матеріали: глину положську (м.Пологи, Запорізька обл.), маріуполіт (м. Маріу-поль, Донецька обл.), червонийшлам відходи виробництва Миколаївського глиноземного заводу (м. Миколаїв). Вякості реологічних додатків будуть використовуватися сода кальцинована і рідкескло.
Положська глина,марки ПЛГ-3а, має наступний хімічний склад (масові %): /> - 60,5; /> - 28,0; />+/> - 0,8; CaO — 0,8; MgO — 0,74; /> - 0,4; /> - 2,0; втрати при прожарюванні6,76%. У залежності від вмісту /> в прожарювальному стані глина відноситься до основних глин,а від вмісту />+/> - до глин з вісьма середнім вмістомфарбуючи окислів. Відноситься до вогнетривких глин, бо має вогнетривкість1730°C. В залежності від температури і ступеня спечення глина відноситься до групивисоко- температурного спечення з температурою 1400°C. Глина середньодисперсна,бо має вміст фракції частиць
Маріуполіт маєнаступний хімічний склад (масові %): /> - 56,48; /> - 19,0; /> - 4,56; /> - 0,54; CaO — 1,68; MgO — 0,65; MnO — 0,16; /> - 9,87; /> - 3,56; втрати при прожарюванні 3,5%.Щільність становить ρ = 2,58 — 2,64 г/см³, температура плавлення1200°C. Вологість маріуполіту не менше 6% [7].
Червоний шлам,відходи виробництва МГЗ, має наступний хімічний склад (масові %): /> - 8,37; /> - 13,38; /> - 58,27; /> — 3,53; CaO — 1,53; MgO — 0,55; SO3 — 0,15; /> — 2,35; /> - 0,33; втрати при прожа-рюванні11,54%. Вологість червоного шламу не менше 2%.
Содакальцинована, марки Б, має такий хімічний склад (масові %): /> - 59,0; втрати при прожарюванні — 41,0%.
Рідке скло, йогохімічний склад (масові %): /> - 31,6; /> - 49,5; втрати при прожарюванні — 18,9%. Щільність становитьρ = 1,40 г/см³ і відно-шення />/ /> = 1,5 [5,6].
Глини — цеприродні водоалюмосилікати з різними домішками, що здатні при замішуванні зводою утворювати пластичне тісто, яке після випалу необоротно переходить укаменеподібний стан.
У хімічномускладі глин присутні наступні основні оксиди: />, />, CaO, MgO,/> , />, />, />.
Кремнезем /> знаходиться в глинах у зв'язаному івільному стані: зв'я-зувальний кремнезем входить у склад глиноутворюючихмінералів, вільний представлений домішками кварцового піску. Загальний вмісткремнезему в глинах складає 60-65%.
Глинозем /> знаходиться в глинах у зв'язаномустані, бере участь в складі глиноутворюючих мінералів і слюдистих домішок. Вінє найбільш тугоплавким оксидом: зі збільшенням його вмісту вогнетривкість глинзбільшується.
Вапняк CaO імагнезія MgO входять звичайно у склад карбонатів — каль-циту і доломіту, вневеликих кількостях вони присутні також у складі деяких глинистих мінералів.При відносно високих температурах випалу вапняк вступає в реакцію з глиноземомі кремнеземом і, утворюючи евтектичні розплави у вигляді алюмокальцієвихсилікатних стекол, різко знижує темпе-ратуру оплавлення глини [5].
Окис заліза /> вміщується в глинах у складі домішокі оказує на них і на випалений черепок фарбуючи дію, а також є флюсом.
Двоокис титану /> присутній у домішках і вміст її неперевищує 1,5%. Двоокис титану надає випаленому черепку колір зеленуватихтонів.
Лугові окисли />, /> входять у склад деякихглиноутворюючих мінералів, але у більшій частині випадків присутні в домішках увигляді розчинних солей і в полевошпатних пісках. Вони послаблюють фарбуючи дію/> і /> і знижують температуру плавленняглини [5].
Для регулюваннятехнологічних властивостей в склад маси вводять додаткові матеріали — опіснюючиі плавні, а для отримання кольорових плиток — барвники.
В якості плавня вмасі буде використовуватися маріуполіт (нефелін) — забезпечує утворення рідкоїфази і знижує температуру плавлення.
Червоний шлам — відходи переробки бокситів на глинозем. Його планується використовувати вякості барвника, він придає виробам червоно-коричневого кольору [7].
Для регулюванняшлікерних властивостей маси використовуються елект-роліти: рідке скло і содакальцинована. Вони використовуються для зниження вологості і отриманняоптимальної текучості шлікера [8].
1.4 Розрахунокхімічного складу кераміки
Шихтовий складмаси, %:
Глина положська — 70,0
Маріуполіт — 30,0
Понад 100%:
Червоний шлам — 3,0
Сода кальцинована- 0,18
Рідке скло — 1,0
Перерахунок масина 100%, мас.%:
Глина положська />
Маріуполіт />
Червоний шлам />
Сода кальцинована/>/>
Рідке скло />
Хімічний складматеріалів приведено у таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 — Хімічний склад матеріалів, мас.%Матеріал
/>
/>
/>
/> CaO MgO MnO
/>
/>
/> в.п.п Сума 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Глина
положська
ПЛГ-3а
60,5
28,0
0,5 0,3 0,8 0,74 - 0,4 2,0 - 6,76 100 Маріуполіт
58,48
19,0
4,56 0,54 1,68 0,65 0,16 9,87 3,56 - 3,5 100
Червоний
Шлам МГЗ 8,37 13,38 58,27 3,53 1,53 0,55 - 2,35 0,33 0,15 11,54 100
Сода
кальцинована - - - - - - - 59,0 - - 41,0 100 Рідке скло 31,6 - - - - - - 49,5 - - 18,9 100
Визначаємокількість оксидів, що вводяться у масу з глиною, мас.%:
/>
Далі таким жечином розраховуємо кількість оксидів, що вводяться у масу з іншими матеріалами,і отримані розрахунки заносимо у таблицю 1.2