Строительство предприятия по производству керамического кирпича

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Керамика -- материал из неорганических неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, образуемый под воздействием высокой температуры (обжиг). Слово происходит от древнегреческого кЭсбмпт -- глина. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг, а также изделия из такого материала. Современное использование этого термина связано с включением его в область всех органических и неорганических, а также неметаллических материалов.

По конструктивному назначению различают следующие группы керамических строительных материалов и изделий:

ь стеновые изделия -- кирпич, керамические камни и панели из них;

ь фасадные изделия -- лицевой кирпич, различного рода плитки; архитектурно-художественные детали, наборные панно;

ь изделия для внутренней облицовки стен -- глазурованные плитки и фасонные детали к ним (карнизы, уголки, пояски);

ь плитки для облицовки пола;

ь изделия для перекрытий (балки, панели, специальные камни);

ь кровельные изделия -- черепица;

ь санитарно-строительные изделия -- умывальные столы, унитазы, ванны;

ь дорожные изделия -- клинкерный кирпич;

Керамические изделия обладают различными свойствами, которые определяются составом исходного сырья, способами его переработки, а также условиями обжига -- газовой средой, температурой и длительностью. Материал (т.е. тело), из которого состоят керамические изделия, в технологии керамики именуют керамическим черепком.

Наряду с деревом, керамический кирпич один из старейших строительных материалов, который человек активно использует в строительстве вот уже несколько тысячелетий. Доступность сырья, простота производства, удобство в работе, экологичность, а также, высокие эксплуатационные качества - вот основные факторы, сделавшие этот материал наиболее популярным во все времена и во всех странах мира.

С появлением альтернативных строительных материалов кирпич и изделия из керамики не потеряли свою актуальность и сегодня. Универсальность свойств, широкий ассортимент керамических изделий позволяют использовать их в самых разнообразных конструкциях современных зданий и сооружений.

Керамический кирпич - это экологически чистый стеновой материал, что в современных условиях является одним из важнейших преимуществ. В отличие от изделий из бетона и природного камня, кирпич обладает наиболее низким радиационным фоном, который в несколько раз меньше предельно допустимого. По существующим нормам, он относится к первому классу стройматериалов по радиационной характеристике. К основным потребительским качествам кирпича относятся его высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики, огнестойкость, а также способность строительных конструкций из кирпича поддерживать в помещениях равновесный режим влажности.

Основные преимущества керамического кирпича перед другими видами стеновых материалов (гиперпрессованный, силикатный и др.):

1. Керамический кирпич производится из экологически чистого природного сырья - глины. При этом цвет кирпича обусловлен не добавлением красителей, а естественным цветом сырья - глины.

2. Керамический кирпич обладает высокой прочностью, что позволяет его использовать в качестве несущего материала в сочетании с рядовым кирпичом.

3. Керамический кирпич обладает низкой теплопроводностью, т.е. зимой бережет тепло, а летом сохраняет прохладу.

4. Керамический кирпич имеет небольшой вес, т.е. удобен в работе.

5. Обладает высоким показателем морозоустойчивости - не менее 50 циклов.

6. Облицовочный керамический кирпич не требует дополнительных затрат по оформлению фасада и его дальнейшего ремонта.

Прочностные свойства керамического кирпича позволяют применять его не только для достижения декоративного эффекта, но и в качестве несущего материала в сочетании с другими материалами. Его теплотехнические характеристики достаточно высоки, что делает его прочным, долговечным, обладающим огнестойкостью, звуконепроницаемостью и что немаловажно, способностью сохранять тепло.

Последнее качество играет важную роль при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений основным требованием к которым является низкая теплопроводность.

Актуальность темы. 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 за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот, снизить 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, 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%.

В современных условиях производство керамических строительных материалов является одним из важных направлений нашей отечественной промышленности. Это объясняется ежегодным повышающимся темпом строительства и дефицитом высококачественных стройматериалов.

По данным Агентства РК по статистике, в 2006 году предприятия республики произвели 811,7 тыс. кубометров кирпичей керамических неогнеупорных строительных, что по отношению к объемам производства 2005 года составило 119,1%. В свою очередь, в 2005 году выпуск данного вида продукции по отношению к 2004 году составил 123,6%. Как свидетельствуют данные статистического ведомства, за первые пять месяцев нынешнего года объемы производства керамических кирпичей составили 295,4 тыс. кубометров, что по отношению к аналогичному периоду прошлого года составляет 134,3%. Из вышеприведенных данных очевидно, что продукция индустрии по производству керамических изделий по-прежнему востребована в сегменте стройматериалов.

Предлагается проект создания предприятия по производству керамического стеновых материалов, в частности, кирпичей и камней, которые относятся к группе эффективных строительных материалов.

В настоящее время в нашей стране выпуск стеновых керамических материалов составляет более 86 млрд. шт. условного кирпича в год (размером 250X120X65 мм), в том числе эффективного кирпича 10%; намечается увеличить выпуск эффективной керамики до 25...30%.

Номенклатура продукции отечественных керамических заводов, производящих кирпич, не слишком велика. При этом наибольшая доля выпускаемых изделий (около 70%) приходится на рядовой строительный кирпич, изготавливаемый методом пластического формования или полусухого прессования (Ст. РК).

Так называемый пустотелый (эффективный) кирпич, имеющий сквозные (или несквозные) круглые или прямоугольные (щелевидные) отверстия. Содержание технологических пустот в этом случае находится на уровне 18-45%, что существенно снижает вес и теплопроводность кирпича (по сравнению с полнотелым). Объемная плотность эффективного кирпича ?1400 кг/м³

Эффективные стеновые материалы широко зарекомендовали себя как основной теплоизоляционный материал в строительстве, промышленности и на транспорте. Применение материалов такого рода в строительстве позволяет:

Ш повысить степень индустриализации строительных работ путем заводского изготовления деталей и конструкций для сборного строительства;

Ш уменьшить во многих случаях потребность в основных строительных материалах: цементе, кирпиче, древесине и т.д.

Ш снизить вес ограждающих строительных конструкций, облегчить несущие строительные конструкции;

Ш сократить расход топлива на отопление зданий - что существенно отразиться на экономике как сырьевой базы, так и энергетики страны.

В связи с вышеизложенной целью разработки данной курсовой работы является проектирование завода по производству эффективных стеновых изделий из керамики, а именно керамических кирпичей и камней обладающих высокой пористостью и вследствие этого, малой теплопроводностью.

1. Технико-экономическое обоснование площадки строительства

Завод по производству глиняного кирпича строиться в селе Каменка. Село является центром Таскалинского района. Расположен район в северо-западной части Западно-Казахстанской области в 70-75 км от центра области г. Уральск по трассе Уральск-Саратов. В нем проживают около 19 тысяч человек, всего по области 618785 человек. Развита промышленность, построены автомобильные и железнодорожные пути. Также в Таскалинском районе есть нефтяные и газовые месторождения, карьеры по добыче опоки и барханного песка. Стройплощадка обеспечена бесперебойным энерго- и водоснабжением.

Западно-Казахстанская область граничит с Актюбинской и Атырауской областями РК, а также несколькими из крупнейших областей Российской Федерации (Оренбургская, Астраханская, Волгоградская, Саратовская и Самарская), что создает экономически благоприятные условия для проектирования завода по выпуску керамических материалов.

Анализ, проведенный казахстанскими институтами развития, свидетельствует о том, что строить собственные заводы по производству стройматериалов, в том числе и керамических изделий, выгоднее в областях, граничащих с Россией. На рынке других регионов доминирует китайская продукция, конкурировать с которой прежде всего в ценовом плане не в состоянии ни казахстанские, ни зачастую российские аналоги. Развивая же производство в приграничных областях, местные производители получают возможность как насытить своей продукцией внутренний рынок, так и выйти на рынок соседней страны.

На территории Западно-Казахстанской области действуют крупные и средние предприятия стройиндустрии, такие как ТОО «Гидромаш-Орион-МЖБК», АО «Западно-Казахстанская корпорация строительных материалов», ТОО «Стройкомбинат», ТОО «Батыс ??рылыс материалдарды? комбинаты», ТОО «Билдинг Материалз Компани», ТОО «СККП «Базальт-Волокно», ТОО «СВ-плюс», ТОО «Уральская торгово-промышленная компания», а также ряд субъектов малого бизнеса.

Данными предприятиями выпускаются различные виды строительных материалов. Такие как: силикатный и керамический кирпичи; железобетонные и бетонные изделия и конструкции; плитки, брусчатки и камни; металлоконструкции; керамзит; теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем; пенобетон; мел, известь, сухие строительные смеси; столярные изделия, декоративные изделия. Однако, заводы по производству эффективных стеновых керамических строительных материалов на сегодняшний день не могут удовлетворить в полном объеме возрастающую потребность населения области в качественных теплоизоляционных материалах.

По итогам 2009 года, в сфере разведки и добычи общераспространенных полезных ископаемых на территории области осуществляют деятельность 34 недропользователя, которые осуществляют добычу строительного песка, глинистого сырья, песчано-гравийной смеси, мела, строительного гипса, камня и других строительных материалов. Из них разрабатываются следующие месторождения глинистого суглинка и глины: Чаганское (Зеленовский район), Отчистное (Зеленовский район), Федоровское - 2 (Теректинский район), Погодаевское (Приуральный район), Аксайское (Бурлинский район), Каменка находится в 50-55 километрах от «Отчистного» месторождения.

На базе разведанных и готовых к эксплуатации месторождений строительных материалов, наличие подъездных путей, ресурсы рабочей силы, потребность в строительстве и хорошая сырьевая база дает возможность для организации и дальнейшего развития предприятия по производству эффективных керамических стеновых материалов, который обеспечит выпускаемой продукцией предприятия и широкий региональный рынок.

2. Технологическая часть

2.1 Режим работы завода

Режим работы цеха характеризуется числом рабочих дней в году, количеством рабочих смен в сутки и количеством часов работы в смену.

Устанавливают режим работы по нормам технологического проектирования предприятий отрасли, а при отсутствии их - исходя из требований технологии. Он служит отправным пунктом для расчета технологического оборудования, расходов сырья, состава рабочих.

В соответствии с нормами проектирования данной отрасли для завода с непрерывно работающими сушильными и печными оборудованиями, выбран режим работы по прерывной неделе в одну смену для приемного отделения, в две смены для подготовительного и формовочного отделений и по непрерывной неделе в три смены - для сушильного и обжигового отделений.

Номинальный годовой фонд рабочего времени оборудовании по переделам определяется по формуле:

Т_г = N*n*t

Т_г = 305*2*8 = 4880

Где: N - количество рабочих дней в году;

n - количество рабочих смен в сутки;

t - продолжительность рабочей смены в часах;

Расчетный фонд времени работы технологического оборудования в часах по непрерывной и прерывной неделе, на основании которого рассчитывается производственная мощность в целом и отдельных линий, определяется по формуле:

Ф_рас = Т *Ч * К_т.н

где Т - число рабочих суток в году, ч;

К_т.н - среднегодовой коэффициент использования оборудования (0,8-0,95);

Ч - количество рабочих часов в сутках;

Расчетное рабочее время непрерывно работающего оборудования в год

Т_р = Т_г * К_т.н = 365 * 0,95 = 350

Для систематического ремонта оборудования выбран коэффициент технического использования оборудования К_т.н.= 0,8-0,95

Количество рабочих дней в году для прерывно работающих линий можно определить по формуле:

Т_р=365-(В+П) = 365 - (52+8) = 305

где В - количество выходных дней при пятидневной рабочей неделе; П - количество праздничных дней;

2.2 Номенклатура выпускаемой продукции

Кирпич глиняный пластического формования - наиболее распространённый стеновой керамический материал. Обычно заводы вместе с кирпичом выпускают эффективные и большеразмерные камни, кирпич и камни лицевые

Строительные керамические изделия классифицируют по структуре керамического черепка и по их конструктивному назначению в отдельных элементах зданий и сооружений.

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;

- 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/м^3;

- обыкновенный кирпич плотностью свыше 1600 кг/м³.

Масса кирпича и камней должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22951. По прочности кирпич и камни подразделяют на марки 300,250, 200, 175, 150, 125, 100, 75.

По морозостойкости кирпич и камни подразделяются на марки F15, F25, F35 и F50.

По структуре черепка различают изделия с пористым и со спекшимся черепком, а также изделия грубой и тонкой керамики. Пористыми в технологии керамики условно считают изделия, у которых водопоглащение черепка превышает 5%, обычно такой черепок пропускает воду. Спекшимся считают черепок с водопоглащением ниже 5%; как правило, он водонепроницаем.

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.

2.3 Характеристика сырьевых материалов

Кирпич и камни изготовляют из чистых глин либо из глин с добавкой непластичных материалов (при высоком значении числа пластичности). В ряде случаев в состав шихты вводят выгорающие добавки в качестве порообразователя.

Основным сырьём для производства керамических стеновых материалов являются легкоплавкие глины - горные землистые породы, т.е. однородный рыхлый материал, преимущественно светло-серого, желтоватого или бурого оттенка, хотя встречаются разновидности и более темной, вплоть до темно красной окраски, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 1000⁰С в камнеподобный материал. Цвет глины варьируется в зависимости от содержания в ней красящих оксидов. По химическому составу между глинами и глинистыми суглинками существует небольшое различие. Обе разновидности этой горной породы являются в основном природными гидратами кремнезема, относящимися к группе опала.

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.

В данном курсовом проекте использованы следующие сырьевые материалы:

§ глинистый суглинок, Федоровское месторождение в 42 км от г. Уральск;

§ глина, месторождение Отчистное расположен на 12-м км. Трассы Уральск - Саратов к западу.

Основным сырьем для производства керамических эффективных стеновых материалов служат глины и глинистые суглинки, представляющие собой горную породу осадочного происхождения. При затворении водой они образуют массу, пластичность которой в известной мере зависит от состава и количества содержащихся в них примесей, главным образом от содержания Al₂ O₃.

Завод планируется построить в 60-65 км в северо-западном направлении от г. Уральск. Основная масса сырья будет доставляться с Отчистного и Федоровского месторождений, расположенных недалеко от областного центра.

Федоровское месторождение представлено верхнечетвертичными глинами и глинистыми суглинками второй надпойменной террасы. Их средняя мощность 4,77 м.

Глинистое сырье легкоплавкое, кислое, с высоким содержанием красящих окислов о водорастворимых солей, полиминеральное, низкодисперсное, среднепластичное, низкотемпературного спекания с высоким содержанием свободного кремнезема.

По результатам технологических и полузаводских испытаний глинистое сырье пригодно для выпуска облицовочной плитки, отвечающий требованиям ГОСТа 6141 «Плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен»,

Глина месторождения «Отчистное». Полезной толщей на месторождении «Отчистное» являются глины неогеновой системы мощностью 5,6 - 5,7 м, перекрытые почвенно-растительным слоем средней мощностью 0,3-0,4 м.

Для улучшения формовочных свойств сырья определяем пропорцию приготовления шихты для производства керамических кирпичей и камней: «Отчистная» глина - 24,25%; глинистый суглинок Федоровского месторождения - 63,05%; выгорающие добавки (опилки и дробленая солома) - 3%; опока - 9,7%

Выгорающими добавками обычно служат древесные опилки, торф, молотый уголь, а также другие органические вещества и отходы производств. Преимущественное применение опилок объясняется распространенностью лесопильных и деревообрабатывающих предприятий, отходом которых они являются. Опилки твердых лиственных пород лучше опилок хвойных пород, так как последние вследствие содержания большого количества летучих веществ в древесине при обжиге изделий образует в них микротрещины, понижающие прочность изделий. Для обеспечения прочности и обеспечения хороших теплоизоляционных свойств изделий наиболее желательна мелкая и равномерная пористость. Поэтому опилки просеивают и в качестве выгорающей добавки используют фракции с размерами частиц не более 7-8 мм. Для данной технологии производства также используется отходы сельскохозяйственной промышленности - солома. Это объясняется тем, что район строительства завода расположен в благоприятной зоне для выращивания и реализации большинства видов злаковых. Соответственно отходы данной отрасли сельского хозяйства могут быть использованы в качестве выгорающей добавки при производстве эффективных керамических изделий.

Опока. Опоки - легкие плотные тонкопористые кремнистые опал-кристобалитовые породы. Средняя плотность их составляет 1200-1500 кг/м³, пористость достигает 50% (обычно 30-40%).

Опоки - это не чистые силициты, а многокомпонентные системы. Постоянной составляющей их наряду с аморфным кремнеземом являются минералы слюд и гидрослюд, содержащиеся в нормальных разностях до 10-15%. В качестве примеси могут присутствовать песчано-алевритовый и карбонатный материал, частички которого обычно не превышают 0,01 мм. В связи с этим выделяются различные литологические разности кремнистых пород - песчанистые, карбонатные и смешанные. Разнообразие состава обуславливает широкий диапазон физико-технических и технологических свойств.

Шиповское месторождение опоки расположено в Таскалинском районе ЗКО, на расстоянии 80 км. от г. Уральска. Запасов месторождений хватит на срок не менее 60 лет.

2.4 Характеристика топлива

Топливо - углеродистые и углеводородистые горючие вещества, специально сжигаемые в промышленных установках для получения тепла. Различают три вида топлива: твердое, жидкое и газообразное, которые находят применение в промышленности керамических материалов и изделий. Топливо состоит из горючих веществ - углерода, водорода, летучей серы и негорючих, влаги и называемых балластом - золы, представляющих собой минеральный остаток после сгорания топлива.

Для обжига сырца выбирают наиболее оптимальный и локальный (из экономических соображений) вид топлива. Из твердых видов топлива в основном применяют торф, бурый и каменный уголь, антрацит и иногда кокс; из жидких видов топлива - нефть, мазут; из газообразных - генераторный и природный газы.

Для более полного и быстрого сгорания топлива рекомендуется в зону обжига подавать достаточное количество воздуха.

В керамическую массу можно вводить как длиннопламенное, так и короткопламенное топливо. Расход топлива при обжиге сырца по нормам составляет 150-180 кг условного топлива на 1000 шт. кирпича.

Поскольку площадка для строительства находится на районе, где ведется активная добыча и переработка нефтяных и газовых месторождений, в данном курсовом проекте в качестве топлива используется мазут - остаточный продукт переработки нефти, при сжигании которого отсутствует выброс золы, достигаются высокая надежность тепловой установки и возможность полной ее автоматизации. Жидкие виды топлива - нефть, мазут и другие нефтяные отходы успешно применяются для обжига сырца в туннельных печах и поэтому в качестве топлива при проектировании будем использовать мазут со следующим химическим составом.

2.5 Обоснование способа производства изделий

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. Полусухой способ производства изделий предусматривает формование изделий из сыпучих масс влажностью 8-12%. 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. 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. При пластическом методе формования влажность шихты соответствует нормальной формовочной и в зависимости от свойств глиняного сырья находится в пределах 18-28%. Способ пластического формования позволяет выпускать изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности, вплоть до 71%. 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.

В данном курсовом проекте использована схема производства изделий пластическим способом. т.к. выпускаемая продукция завода является эффективной (теплоизоляционной), т.е. с пористым строением. Пластический способ является наиболее оптимальным для производства изделий аналогичной структуры, поскольку при полусухом способе получить прочные пористые материалы крайне сложно. Используемая в качестве основного сырья глины и глинистые суглинки имеют умеренное число пластичности, хорошо формуются, позволяет выпускать керамическую продукцию широкого ассортимента.

Подготовка составных компонентов. Сырье из карьера доставляется на завод автотранспортом, в связи с тем, что завод находится на небольшом расстоянии от самого карьера. Автотранспорт также выбран в связи с тем, что он весьма маневрен, может перемещаться по пересеченной местности, а также из - за возможности быстрой разгрузки.

Сырье подается в двухвальный глинорыхлитель, возможна также разгрузка глины в глинорыхлитель непосредственно с автотранспорта. Куски глины режутся билами и через решетку подают в ленточный питатель с ящиком, дно которого служит для дозирования и подачи сырья в производство. По длине ящик разделен на части (по количеству компонентов сырьевой смеси) подъемными шиберами. В зависимости от соотношения компонентов сырьевой смеси каждый щит поднимают и закрепляют на определенной высоте для стабильной подачи в производство шихты постоянного состава.

Транспортирование между процессами осуществляется с помощью конвейеров. Особенность конвейеров является конструкция их приводов, позволяющая упростить стыковку конвейеров с приемными бункерами глиноперерабатывающих машин и снизить просыпь сырья в зонах перегрузки.

После рыхления, глину и суглинок равномерно подают на следующий этап переработки - в камневыделительные вальцы грубого помола.

Опока предварительно подсушивается до воздушно-сухого состояния, затем измельчается на щековой дробилке (пропускалась один-три раза) до максимальной крупности 2,5-0,315 мм, после чего просеивается на ситах с заданным размером ячеек. Затем отдозированное ПАВ растворяется в воде, и данным раствором равномерно увлажняется измельченная опока.

Приготовленный компонент вылеживается в герметичных емкостях либо силосах 6-12 часов, после чего снова просеивается через сита 2,5 мм.

Роль отощителя и одновременно выгорающих добавок для данной технологии применяют древесные опилки и солому. Ввоить желательно выгорающую добавку более мелкую (до 2 мм). В этом случае после из выгорания образуются мелкие поры, сто улучшают структуру, теплотехнические свойства, повышает прочность и морозостойкость готового изделия.

Объемный вес опилок и соломы в высушенном состоянии при небольшей крупности около 200-250 кг/м³.

Перед употреблением солому размалывают и просеивают вместе с опилками для удаления крупных включений в виде веток, стеблей, щепок, коры и прочих круаных включений. Далее отдозированное количество составных компонентов подается в смеситель.

Смешивание и подготовка шихты. Перемешивание и проминание шихты, состоящей из глины и отощающей добавки (опока), с одновременным ее увлажнением производят в двухвальных смесителях без пароувлажнения. Прежде чем попасть в смеситель опока проходит через дробилку. Глины и опока в заданной пропорции непрерывно загружается в смеситель и смешивается. Прошедшая через смеситель масса становится сравнительно однородной.

Следующий этап, вторичное измельчение и обработка керамической массы. Для проминки и растирания керамической массы с включениями, применяют бегуны мокрого помола и затем в шихтозапасник, оснащенный модернизированным многоковшовыми экскаватором.

Из шихтозапасника сырье поступает в вальцы тонкого помола.

Формование изделий. Следующая стадия - это процесс формования, который можно разделить на три операции: получение бруса требуемого поперечного сечения; разрезка сплошного бруса на части; перекладка сформованного кирпича сырца на транспортные устройства для направления в сушилки.

Основная функция вакуум - пресса с фильтр - смесителем - уплотнить и сформовать массу. Пресс работает следующим образом: масса, прошедшая предварительную обработку, поступает в смеситель пресса, где перемешивается и в случае необходимости доувлажняется и прогревается паром. Лопасти, расположенные по валу смесителя, продвигают массу к выходному отверстию вакуум-камеры. На входе в вакуум-камеру масса проходит через кольцевое отверстие и разрушается ножами на мелкие куски. В герметически закупоренной камере размельченная масса подвергается вакуумированию. Далее кусочки керамической массы собираются в нижней части вакуум-камеры и продвигаются в корпус пресса, из которого уплотненная керамическая масса лопастями подается в переходную головку. Формование изделий осуществляется при влажности 18-20 % и давлением не менее 15 кгс/см².

Отформованный брус посредствам беспроводного автомата резки мерного бруса передается на автомат многоструйной резки, где он разрезается на камни. Особенностью автомата-резчика является то, что сначала отрезается глиняный брус, который затем разрезается на отдельные камни, раздвигаемые механически.

Сушка изделий. По завершении загрузки сушильной вагонетки она с помощью системы цепных толкателей, работающих в автоматическом режиме, поступают в камерную сушилу. Распределение вагонеток по сушильным каналам осуществляется с помощью передаточной тележки, работающей также в автоматическом режиме. Сушилка имеет систему равномерного распределения теплоносителя по сечению каналов. Время сушки 32 ч. На участках формовки и загрузки.

Обжиг. Обжиг производят в туннельной печи. Согласно расчетам ежечасно из печи выходит одна вагонетка с готовыми изделиями, и как следствие одна вагонетка поступает в печь. Туннельные печи относятся к печам непрерывного действия. Принцип работы туннельных печей состоит в том, что по длинному узкому туннелю печи навстречу теплоносителю непрерывно, вплотную одна к другой, передвигаются вагонетки с обжигаемыми изделиями через постоянные тепловые зоны: подогрева, обжига и охлаждения. Сначала вагонетки с изделиями подогреваются продуктами горения, отходящими из зоны обжига, затем проходят через зону обжига, где подвергаются воздействию газов высокой температуры и, наконец, остывают отдавая тепло стенкам туннеля или непосредственно охлаждаясь воздухом. Обжигают в этих печах в основном камни и кирпич. Время обжига изделий 24 - 48 ч.

Склад готовой продукции. После обжига готовые керамические изделия поступают на автомат - пакетировщик и вывозятся на склад готовой продукции. Участок пакетирования кирпича построен по принципу пакетной разгрузки кирпича с печных вагонеток и укладки кирпича без сортировки непосредственно на транспортные поддоны. В комплекте оборудования участка пакетирования готовой продукции предусмотрена упаковка керамических стеновых изделий в термоусадочную пленку.

2.6 Материальный баланс

Материальный баланс завода по производству эффективных стеновых керамических изделий мощностью 12 млн. шт. методом пластического формования.

Исходные данные:

1. Состав массы (%):

Глинистый суглинок Федоровского месторождения - 63,05;

Глина «Отчистная» - 24,25;

Опока - 9,7;

Солома и опилки - 3;

2. Влажность сырья (%):

№1 глинистый суглинок Федоровского месторождения - 8

№2 Глина «Отчистная» - 9

№3 Опока - 3

№4 Солома и опилки - 8

Средневзвешенная влажность сырья составит:

W= 8 * 0,6305 + 9 * 0,2425 + 3 * 0,097 + 8 * 0,03 = 7,76%

3. Потери при прокаливании сырья (%):

Глинистый суглинок Федоровского месторождения - 7,74;

Глина «Отчистная» - 5,25;

Опока - 5;

Средневзвешенные потери при прокаливании:

П.П.П.=7,74 * 0,6305 + 5,25 * 0,2425 + 5 * 0,097 = 6,64%

4. Технологические параметры производства:

- Формовочная влажность шихты - 20%

- Влажность изделий после сушки - 4,5%

5. Брак и потери производства:

- Брак при обжиге - 2%

- Брак при сушке - 3%

- При дозировании и транспортировке - 1%

Для сопоставимости статей прихода и расхода материального баланса выхода продукции и полуфабриката рассчитываем в тоннах в год.

Мощность завода 7 млн. шт. кирпича и 5 млн. шт. камней или 17500 и 14000 т/год соответственно.

Расчет материального баланса.

1. Должно выходить кирпича из печей готовой продукции по обожженной массе с учетом брака при обжиге:

Q₁ = П*100/100 - К₁ = 31500 * 100/ 98 = 32143 т/год

К₁ - брак при обжиге.

Брак при обжиге:

Q₁ - П = 32143 - 31500 = 643 т

2. Поступает кирпича в печи с учетом потерь при прокаливании по абсолютно сухой массе:

Q₂ = Q₁ * 100/100 - W_с..в

Q₂ = 32143 * 100/100 - 7, 76 = 34847 т/год

Потери при прокаливании:

Q₂ - Q₁ = 34847 - 32143 = 2704 т

3. Поступает кирпича в печи по фактической массе с учетом остаточной влажности:

Q₃ = Q₂ * 100/100 * Wo = 34847 * 100/100 - 6= 37071 т/год

Испаряется влаги в печах:

Q₃ - Q₂ = 37071 - 34847 = 2224 т

4. Должно выходить кирпича из сушил по абсолютно сухой массе с учетомбрака при сушке:

Q₄ = Q₂ * 100/100 - K₃ = 34847 * 100/100 - 3 = 35925 т/год

К_з - брак при сушке - 3%.

Брак при сушке:

Q₄ - Q₂ = 35925 - 34847 = 1078 т

5. Должно выходить кирпича из сушил по фактической массе с учетом остаточной влажности:

Q₅ = Q₄ * 100/100 - Wo = 53925 * 100/100 - 6 = 38218 т/год

6. Поступает в сушила по фактической массе:

Q₆ = Q₄ * 100/100 - W_ф = 35925 * 100/100 - 20 = 44906 т/год

W_ф - формовочная влажность 20%.

Испаряется влаги в сушилах:

Q₆ - Q₅ = 44906 - 38218 = 6688 т

7. Потребность в технологической воде для приготовления шихты:

Q₇ = Q₆ - (Q₄ * 100/100 - W_cp) = 44906 - (35925 * 100/100-7,76) = 5959 т/год

Потребность в технологической воде с учетом 10% потерь составит:

Q₇ = 5959 + (5959 * 0.1) = 6554м т/год

8. Требуется сырья для стабильной работы дозаторов по абсолютно сухой массе при транспортировке 1%.

Q₈ = Q₄ * 100/100 - К₄ = 35925 * 100/100 - 1= 36288 т/год

К₄ - потери при транспортировки 1 %

Потери при транспортировке:

Q₈ - Q₄= 36288 - 35925 = 363 т

9. Требуется сырья по фактической массе:

«Федоровский» суглинок:

Q_ф = Q₈ * A_c /100 - W_ф = 36288 * 63,05/(100-8) = 24870 т/год

Q_rл = Q₈ * A_гл /100 - W_r = 36288 * 24,25/(100-9) = 9670 т/год

Опока:

Q_оп = Q₈ * A_оп /100 - W_оп = 36288 * 9,7/(100-3) = 3629 т/год

Солома и опилки:

Q_со = Q₈ * A_со /100 - W_со = 36288 * 3/(100-8) = 1184 т/год

А_с, А_гл, А_оп, А_со - содержание соответственно суглинка, глины, опоки, а также соломы и опилок

Невязка баланса составляет 45907 - 45800 = 107 т/год т.е. 0,23%. Допустимая невязка составляет 0,5%.

2.7 Выбор оборудования

Под технологическим оборудованием понимается определение производительности машин (или установок) и числа машин, необходимых для выполнения производственной программы по данному переделу.

При выборе оборудования следует учитывать также качественную характеристику сырья и требования, предъявляемые к конечному продукту после обработки сырья на данном агрегате или машине.

В этом разделе определяется производительность машин и их число, необходимое для выполнения технологического процесса по каждому переделу.

Для стабильной работы производства производительность питающих агрегатов должна быть на 10-5% выше производительности обслуживаемого ими оборудования.

Общая формула для расчёта технологического оборудования имеет вид:

N_M = Q_ч.п / (Q_ч.м * К_вн),

где: N_м - количество машин, подлежащих установке;

Q_ч.п. - часовая производительность по данному переделу (м³);

Q_ч.м. - часовая производительность машины выбранного типоразмера (м³);

К_вн - нормативный коэффициент использования оборудования во времени (обычно принимается 0,8 - 0,9);

Для расчёта оборудования необходимо знать расходы сырья, поэтому сведём все расходы в таблицу.

1. Глинорыхлитель, м³

N_M= 6/ (8*0,9)=0,83

Принимается глинорыхлитель СМК-225 в количестве 1 шт. для суглинка

N_M= 2,2/ (8*0,9)=0,3

2. Ящичный питатель, т

N_M= 8,14/ (10*0,9)=0,9

Принимается ящичный питатель СМК-214 в количестве 1 шт. для суглинка.

N_M= 3,13/ (7*0,9)=0,5

Принимается ящичный питатель СМК-214 в количестве 1 шт. для глины.

3. Камневыделительные вальцы, м³

N_м= 9,2 / (10х0,9)=1

Принимается камневыделительные вальцы КРОК-32 в количестве 1 шт.

4. Двухвальный смеситель, м³

N_м= 9,2 / (5,6х0,9)= 1,83

Принимается смеситель КРОК 30 в количестве 2 шт

5. Бегуны мокрого помола, м³

N_м= 9,2 / (7*0,9)= 1,5

Принимается бегуны мокрого помола СМ-21 А в количестве 2 шт.

6. Вальцы тонкого помола, м³

N_м= 9,2 / (12*0,9)=0,85

Принимается вальцы тонкого помола КРОК-4 в количестве 1шт.

7. Вакуум-пресс, шт

N_м= 1428 / (3000*0,9)= 0,53

Принимается вакуум-пресс КРОК 14 в количестве 1 шт.

8. Автомат-резчик, шт

N_M= 1428/ ( 3000 * 0,9)= 0,52

Принимается автомат-резчик РКБ-6 в количестве 1 шт.

10.Автомат-укладчик

N_M= 1428 / (2500 х0,9)=0,63

Принимается автомат-укладчик МА-4 8А в количестве 1 шт

11.Автомат-разгрузчик

N_M= 1428/(2600 * 0,9)=0,61

Принимается автомат-разгрузчик ИАПД И-59 в количестве 1 шт.

12. Расчет камерной сушилки

а) Годовая производительность сушильных камер

12000000 шт. у.к.

где: 12000000 - годовая производительность завода, шт.у.к.

б) Годовая производительность одной сушильной камеры (при вместимости камеры 4000-5000 шт.у.к.)

4500 * 350 * 24 * 0,9 * 0,95/30 =1077300 шт.

где: 0,9 - коэффициент, учитывающий использование тепловых агрегатов; 0,95 - коэффициент, учитывающий потери при обжиге и сушке; 30 - срок сушки;

г) Количество сушильных каналов

12000000/1077300 = 11

где: 12000000 - годовое количество кирпича подлежащее к сушке, шт.; Принимаем к строительству камерную сушилку с количеством камер 11.

13. Расчет туннельной печи

Проектом принята типовая туннельная печь производительностью 12 млн.шт. в год со следующими характеристиками:

· длина туннеля - 60 м;

· ширина туннеля - 2,4 м;

· высота от пола вагонетки до замка свода - 1,7 м²;

· сечение обжигового канала - 4,08 м²;

· размеры печной вагонетки:

а) длина - 2800 мм

б) ширина - 2400 мм

· производительность годовая - 12 млн. шт/год;

· продолжительность цикла 36 час;

· емкость печного канала по вагонеткам - 20 шт.;

· единовременная емкость печи по изд. - 55600 шт.;

Расчет количества печей:

,

где: n₁ -количество вагонеток в печи (26);

n₂ - количество изделий на одной вагонетке (2780);

T - срок обжига (36 час.)

K_г - коэффициент выхода готовой продукции - 0,98;

K_ти -коэффициент использования печи - 0,95.

N_M= 12 000 000/12078173 = 0,99

Принята 1 печь.

2.8 Технический контроль качества производства изделий

Технический контроль производства - это совокупность выполняемых на предприятии работ по контролю технологического процесса и качества готовой продукции с целью предотвращения и ликвидации брака и обеспечения установленного стандартами и техническими условиями качества выпускаемых материалов и изделии.

Качество готовой продукции, выпускаемой предприятиями керамической промышленности, имеет большое экономическое и социальное значение: выпуск некачественных изделий приводит к перерасходу материалов, использование их сокращает срок службы различных агрегатов, удорожает строительство, а в некоторых случаях является причиной тяжелых аварий. Соответствие свойств готовой продукции предъявляемым требованиям в значительной степени зависит от постоянства качества применяемого сырья и соблюдения технологии, утвержденной для данного предприятия. Различные технологические параметры, а также свойства готовой продукции, полуфабрикатов, сырья, топлива, материалов регламентируются соответствующими стандартами и техническими условиями.

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 организованного контроля технологического процесса производства, предупреждающего выпуск нестандартного кирпича на заводе керамических стеновых материалов созданы отделы технического контроля (ОТК).

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.

Заводская и цеховые лаборатории проводят систематический контроль за качеством кирпича, сырья, материалов. В зависимости от характера производства и его объема структура ОТК в каждом отдельном случае может быть видоизменена, однако основные взаимоотношения между различными отделами предприятия сохраняются в соответствии с представленной схемой.

Отдел технического контроля обязан периодически проверять соблюдение Установленной технологии на всех стадиях производства, а также качество поступающих на завод сырья, материалов, различных добавок. На недоброкачественное сырье и материалы составляют акты для предъявления рекламаций поставщикам. По результатам лабораторных испытаний ОТК выдает заключение о пригодности керамической массы, сырца для дальнейшей переработки, а также о соответствии керамического изделия ГОСТ 530-95. Изготовляемый предприятием керамический камень может быть поставлен потребителю после составления в установленном порядке сертификата или иного документа, удостоверяющего качество поставляемых изделий за подписью начальника ОТК или его заместителя. Качество готовой продукции контролируют в соответствии с требованиями и методикой, изложенными в стандартах или технических условиях.

3. Охрана труда и окружающей среды при эксплуатации

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. Мероприятия по охране труда обеспечиваются проектно-сметно-конструкторской и другой технической документацией.

Технологический процесс производства керамического кирпича должен соответствовать требованиям безопасности по ГОСТ 12.3.002-75*ССБТ «Процессы производственные, общие требования безопасности». Организация и проведение технологического процесса предусматривает меры безопасности и безвредности для работающего персонала, близ расположенных жилых массивов и окружающей среды. Производственный процесс должен быть взрыво- и пожаробезопасным.

При эксплуатации сушил необходимо учитывать следующие положения.

ь При использовании в качестве сушильного агента продуктов горения топлива не допускается работа сушильных установок на избыточном давлении.

ь При использовании продуктов горения в установках, работающих на разряжение, необходимо следить за плотностью каналов, подводящих и отводящих теплоносителей, за надежной вентиляцией сушильных цехов. При загрузке и разгрузке материала необходимо обращать особое внимание на то, чтобы продукты горения не попадали в цех через открытые двери туннелей.

ь Все вентиляционное хозяйство сушильных цехов должно иметь надежное ограждение и сигнализацию о пуске. Электроприводы кроме ограждения должны быть надежно заземлены.

ь Ремонтные работы непосредственно в сушилах можно проводить только в специальных костюмах и специальной маске. При ремонте сушил, работающих на горячем воздухе, вместо кислородной маски допускается специальная охлаждающая маска, ношение которой обязательна при работе в туннелях, камерах, каналах, т. е там, где температура превышает 40⁰С.

ь Отходящие от сушильных установок газы должны проходить обязательную очистку от пыли и возможных уносов перед выбросом их в атмосферу. Сушильные цехи должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, в них обязательно должна быть вывешена инструкция по безопасности эксплуатации установок.

Требования к охране труда и окружающей среды при эксплуатации обжиговых печей выглядит следующей:

ь В печах, применяемых в производстве строительных материалов и изделий, используют природный газ и другие виды топлива. Особую опасность представляет применение газа, жидкого и пылеугольного топлив. Для предотвращения взрывов при использовании этих топлив, перед пуском тщательно продувают систему трубопроводов негорючими газами или паром и убеждаются в ее герметичности. С целью исключения распространения огня все подводящие топливо трубопроводы должны иметь отключающие шиберы и автоматические огнезадерживающие задвижки, срабатывающие от термореле и термоэлементов.

ь Загрузка и выгрузка печей должны быть сблокированы между собой, а также с работой толкателя нужно следить за исправностью футеровки. Процесс горения топлива должен быть хорошо отрегулирован. Запрещается выгружать из печей готовую продукцию температура которой превышает 50⁰С.

ь В туннельных печах нужно следить за исправностью рельсовых путей и соблюдать осторожность при осуществлении садки изделий и ее разгрузке. Всякая остановка вентиляционных устройств обжиговых печей должна сопровождаться аварийной сигнализацией.

ь Отходящие от печей газы перед выбросом в атмосферу должны проходить очистку с целью охраны окружающей среды. Степень их очистки согласовывают с санитарной инспекцией. В цехах, где расположены печные установки, обязательно вывешивают инструкцию по безопасности эксплуатации печей.

Повышение уровня шума оказывает вредное воздействие на организм человека. Производственные процессы на предприятии в разрабатываемом проекте сопровождаются шумом, непревышающим установленные нормы. Контроль шумового воздействия на производстве осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.003 «Шум. Общие требования безопасности» и СН 3223 «Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах».

Производственное оборудование цеха должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности». Производственное оборудование должно соответствовать требованиям безопасности в течение всего срока службы.

...