Технология производства керамических поризованных блоков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одним из самых распространенных материалов, традиционно используемым при возведении зданий и сооружений, является поризованный блок. Технология кладки блоков предоставляет архитекторам и дизайнерам неограниченные возможности для воплощения творческих замыслов. Обеспечивая надежную защиту от воздействия внешних факторов, обладая высокой огнестойкостью, тепловой инертностью, экологичностью, поризованный блок предопределяет высокий уровень безопасности и комфорта как жилых, так и промышленных зданий и сооружений.

В данном проекте приведен ассортимент выпускаемой продукции, применяемого сырья. Рассмотрено производство керамического поризованного блока по методу пластического и полусухого формования, сушки и обжига, выполнен подбор технологической схемы и оборудования. Рассмотрен контроль производства и мероприятия по устранению вредных выбросов на производстве по изготовлению керамических изделий. Произведен расчет материального баланса, составлена производственная программа.



1. Аналитический обзор литературы

1.1 Общая характеристика керамических поризованных блоков

В конце 70-х годов прошлого столетия, наступивший энергетический кризис заставил большинство строительных компаний начать поиски новых строительных материалов, которые позволят сохранить тепло в помещениях и при этом смогут обеспечить хорошую вентиляцию помещениях.

К началу 80-х годов можно отнести появление первых поризованных керамических блоков. Именно в этом время в Испании и Италии была запатентована технология производства новой "теплой" керамики. В настоящее время патент на производство поризованных керамических блоков приобретен в 32 странах мира.

Поризованные керамические блоки или другими словами "теплая" керамика - это экологически чистые строительные материалы, производимые из качественной глины и обладающие всеми свойствами обычного кирпича. В отличие от обычных кирпичей, поризованные блоки имеют меньший вес, а также более низкую теплопроводность.

Крупный формат блока с воздушными пустотами вобрал в себя основные достоинства керамических кирпичей с дополнительными свойствами, такими как высокие теплоизоляционные характеристики, например. Стена из поризованных блоков может выкладываться в один слой, без последующего дополнительного утепления. При этом механическая прочность конструкции не пострадает.

Поризованные керамические блоки характеризуются значительной тепловой инертностью -- интервалом времени, за который крайнее значение температуры с наружной стены здания переходит на внутреннюю сторону, причем с ощутимым смягчением. Тепловая инертность керамических блоков позволяет обеспечивать однослойной стене, толщиной в 2,5 кирпича, без утеплителя, с запасом соответствующей высоким требованиям современной теплотехники. Однослойные стены из керамических блоков просты в возведении и менее всего подвержены повреждениям. По части долговечности и экономичности поризованные керамические блоки не имеют себе равных конкурентов, если при рассмотрении экономичности принимать во внимание не только расходы на строительство, но и эксплутационные и ремонтные расходы.

Еще один важный фактор: тепловая инертность блока в сочетании с возможностями керамики аккумулировать и отдавать тепло обеспечивает тепловой и воздушный баланс. То есть в помещение всегда поступает свежий воздух, но затраты на его нагрев зимой минимальны. Обратная ситуация летом: стены из керамического блока сохранят прохладу. Перечисленные преимущества в совокупности делают сооружения из керамических блоков очень экономичными в эксплуатации.

Керамика является экологически чистым продуктом и имеет капиллярную структуру, обеспечивающую оптимальный влагообмен и позволяющую стене "дышать". Поры керамического блока усиливают этот эффект. Стена из такого материала выполняет функцию естественного кондиционера; вбирая избыток влаги и отдавая влагу при ее недостатке, поддерживая температурновлажностный баланса в жилом помещении на благоприятном для человека уровне. Поверхность стены из керамоблоков остается сухой в любое время года. Сама структура керамики сводит вероятность образования грибка и плесени к нулю.

Благодаря тому, что в блоках имеется такое большое количество внутренних пустот, поризованные керамические блоки наделяются превосходными дополнительными свойствами: помимо высокой теплоизоляции это еще и высокая звукоизоляция, и отличная паропроницаемость, и хорошая морозостойкость, а также полная экологичность и пожаробезопасность.



Таблица 1.1 - Свойства керамических поризованных блоков

1.2 Применяемое сырьё

Основным сырьем, используемым для производства керамических поризованных блоков, является полиминеральная глина на примере глины Гайдуковка. Этот пластический материал после обжига в печах приобретает много ценных свойств. Глина, подвергаясь воздействию высокой температуры при обжиге в печах на кирпичных заводах, полностью меняет свои свойства. Из пластической массы она становится твердым (строительным) материалом, стойким даже при воздействии постоянно действующих нагрузок.

Кроме этого сырьем для производства керамических материалов и изделий являются шамот, кварцевый песок, шлак.

Для придания керамическим изделиям характерных свойств в глину вводят различные добавки.

Отощающие добавки. В высокопластичные глины, для затворения которых требуется большое количество воды (до 28%) и которые поэтому дают большую линейную усадку при сушке и обжиге (до 15%), необходимо вводить отощающие добавки, т. е. непластичные вещества. При этом значительно уменьшается количество воды, необходимой для затворения глиняного теста, что сокращает усадку (до 2?6%).

В качестве отощающих добавок чаще всего применяют вещества неорганического происхождения: кварцевый песок, шамот (обожженная и измельченная глина), бой изделий, молотый шлак и золу. Эти добавки не только уменьшают усадку изделий, но и улучшают формовочные свойства массы, делают более легким технологический процесс производства и устраняют брак.

Выгорающие добавки. Для получения изделий с меньшей средней плотностью и повышенной пористостью применяют органические выгорающие добавки. Наиболее часто используют древесные опилки, угольную мелочь и угольный порошок, торфяную пыль и др. Применяют также вещества, выделяющие при высокой температуре обжига углекислоту, что ведет к образованию пор, мел, доломит и глинистый мергель (в молотом виде). Все эти добавки обладают также и свойствами отощающих добавок.

Специальные добавки. Для придания керамическим изделиям специальных свойств вводят соответствующие добавки. Так, при изготовлении кислотоупорных изделий и облицовочных плиток к глинам добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом или щелочами. При необходимости понижения температуры обжига некоторых изделий используют молотый полевой шпат, руды, содержащие железо, песчаник, и другие.

1.3 Способы производства

Способ производства поризованного керамического строительного блока включает увлажнение глиняного сырья, его измельчение, введение выгорающих добавок, формование, сушку и обжиг в интервале температур 980?1050°С. В качестве выгорающих добавок используют модифицированный фрезерный торф. По пластическому способу глинистое сырье подвергают грубому измельчению, смешивают с добавками и увлажняют до формовочной влажности в глиномешалке. После этого массы дважды обрабатывают на вальцах тонкого помола и пропускают через пресс с гранулирующей решеткой без вакуума. При пластическом методе подготовки возможно измельчение сырья до размера частиц не более 0,7 мм.

Полусухое формование блоков имеет ряд преимуществ перед пластическим формованием: устраняется длительный и сложный процесс сушки сырца, длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза, изделия имеют правильную форму и более точные размеры; они дают значительно меньшую усадку при обжиге. Прессовое давление должно быть достаточным для получения высокой механической прочности (1,96?4,90 МПа) сырца и однородной структуры. Среднее удельное давление прессования для пластичных глин 7,35?9,80 МПа. Данный метод предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 10?15 минут, после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,5?5 мм и формуется в кирпич колено-рычажными прессами. Поскольку формование происходит при влажности порошка 8?10%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь.

Следовательно:

? не требуются затраты на энергоносители для сушки,

? не требуется ввод в глину добавок для улучшения сушильных свойств кирпича,

? даже при наличии в глине солей, они не выступают на поверхности кирпича,

? технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше электроэнергии.

Основными компонентами при производстве керамических поризованных блоков служат несколько видов глины и опилки. Как правило, сырье добывается в непосредственной близости от производства. Добыча ведется на глубине 25?30 м. Формовка блоков происходит под воздействием пресса, после чего производится сушка при температуре от 30° до 80°С. Сухие блоки обжигаются при температуре 900-1000°С в туннельной печи. Благодаря высокой температуре находящиеся в составе сырья опилки выжигаются, а образовавшиеся газы просачиваются между частицами глины и образуют разветвленную сеть каналов.

В процессе производства керамических поризованных блоков для уменьшения веса, а также для повышения теплозащитных свойств изделий в процессе производства в сырьевую массу добавляют опилки, которые, выгорая при обжиге, создают микропоры. Блок становится более "теплым" за счет внутренней пористости материала. По сравнению с обычным, поризованный блок обладает значительно более низкой плотностью, благодаря чему у него лучшие показатели по теплоизоляции. Это позволяет отказаться от многорядной кладки и перейти на более простой ее тип. Благодаря наличию у крупноформатных камней пазов и гребней, обеспечивающих необходимую герметичность стыков, нет необходимости заполнять вертикальные швы раствором. Кладка из крупноформатных камней в несколько раз сокращает количество швов и, соответственно, мостиков холода.

Технология производства поризированных блоков похожа на технологию производства рядового керамического кирпича. За исключением той особенности что в глину добавляются специальные добавки (древесные опилки, лигнин, торф, вспененный полистирол), делающие из обычного кирпича пористый. При обжиге блоков в печи, специальные добавки выгорают и остаются пустоты, образующие поры.

При производстве керамических блоков используют глиноземное сырье, опилки, специальные добавки и компоненты для придания определенного цвета.

Процесс производства подразделяют на три стадии:

Формование. Первый этап производства поризованных блоков заключается в приготовлении сырья. Приготовленное сырье проходит смешивание. Полученная масса формуется в вакуумном прессе, где будущим керамическим блокам придается соответствующая форма. На этой стадии формируются внешний вид и определенные размеры блоков. Формуют блок-сырец пластическим мягким и жестким формованием сырьевой массы влажностью 18?20% и 14?16% соответственно с применением экструдеров и других механизмов различного типа; полусухим и сухим прессованием сырьевой массы влажностью 7?10% и 2?6% соответственно на прессах с удельным давлением прессования от 20 МПа до 40 МПа.

Сушка. Сформированные необожженные блоки транспортируют в сушку с целью удаления избыточной влаги из блоков. С помощью специальных сушильных камер в течение нескольких суток происходит процесс подготовки сырца к обжигу в печи. В сушильных камерах блок-сырец сушат, в зависимости от принятого способа производства, при температуре от 30°С до 250°С и до остаточной влажности 1?2%.

Обжиг блока в печи. После сушки, где керамические блоки приобретают строго установленную влажность, они попадают в печь, где при температуре обжига 900--1000°С происходит выгорание опилок и формирование окончательного продукта -- керамических поризованных блоков, которые благодаря наличию микропор с воздухом приобретают свои уникальные теплоизоляционные свойства. Высокие температурные коридоры, устанавливаемые в печи, позволяют придать особую прочность выпускаемому материалу.

После выхода материала из печи обязательно следует его исследование на соответствие качества, радиологический контроль. Специальные нормативы, стандарты помогают определить, является выпущенный блок готовой продукцией или же он - некондиционное изделие.

Заключительным этапом является упаковка готовых керамических блоков в термоусадочную пленку, после чего готовые блоки доставляются на склад.

1.4 Анализ обзора литературы и выбор наиболее рациональной технологической схемы производства

При производстве керамического поризованного блока используется метод пластического формования. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не выше 23?25% применяют пластический способ переработки глин.

К недостаткам этого метода необходимо отнести то, что необходимо сушить отформованный блок. Вторым недостатком метода пластического формования является то, что для получения качественного поризованного блока глину необходимо качественно переработать, что требует больших затрат на электроэнергию. Поэтому большинство отечественных предприятий использует минимальный комплект перерабатывающего оборудования, что отнюдь не способствует качеству выпускаемого блока.

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 прессования 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.

Завершающей стадией технологии всех изделий строительной керамики является их обжиг. При обжиге изделия окончательно формируется структура материала, т.е. происходит спекание керамики, в результате чего сырец из конгломерата слабосвязанных частиц превращается в достаточно твердое и прочное тело.

Строительные материалы и изделия обжигают в промышленных печах. Промышленной печью называют установку технологического назначения, в которой посредством теплового воздействия при относительно высоких температурах изменяется агрегатное состояние обрабатываемого материала, его химический состав либо его кристаллическая структура.

Обжиг керамического блока производят в печах периодического и непрерывного действия. В кирпичной промышленности из печей периодического действия применяют преимущественно камерные печи. Из печей непрерывного действия применяют главным образом кольцевые и туннельные.

Сравнительные анализы работы кирпичных заводов показывают, что себестоимость кирпича при полусухом методе в 2 раза ниже, что позволяет в современных условиях стабильно получать высокую прибыль.

В данной работе выбираем интенсивную технологию обжига, т.к. в этом устройстве происходит совмещение сушки и обжига, а также могут быть достигнуты значительно более короткие сроки сушки и обжига по сравнению с обычными сушилами и печами. Эта технология состоит из единой линии от запасного пути после печи обжига до автомата укладчика.



2. Технологический раздел

2.1 Ассортимент продукции и требования к ней

Блок керамический поризованный пустотелый 10,67 NF (380x250x219) мм в соответствии со стандартом СТБ 1719-2007 отвечает следующим требованиям:

размер, (380х250х219) мм

масса, 17-20 кг

прочность М100

морозостойкость F75

средняя плотность, 850?900 кг/м³

теплопроводность в сухом состоянии, 0,178-0,218 Вт/м•K

пустотность, 44-45%

удельная эффективная активность естественных радионуклидов, не более 370 Бк/кг.

Использование в качестве ограждающей конструкции блоков керамических поризованных пустотелых размером (250?120?138) мм и пенополистирола (толщиной 70 мм) при толщине стены равной 360 мм позволит достичь коэффициента сопротивления теплопередаче 3,3 м² *?С/Вт, а использование в качестве несущей конструкции (до 5-ти этажей) блока поризованного с пазогребневой системой размером (380?250?219) мм и полужесткой минеральной ваты ПЖ 150 (толщиной 50 мм), облицовке лицевым керамическим кирпичом при толщине стены равной 570 мм позволит достичь коэффициента сопротивления теплопередаче 3,2 м² *?С/Вт.

К основным требованиям, предъявляемым к поризованному блоку, относятся:

- блок должен быть хорошо обожжен (плохо обожженный блок имеет низкую прочность и морозостойкость, а пережженный имеет высокую плотность и теплопроводность);

- допускаются отклонения в размерах: по длине ± 4, по ширине ± 3, и толщине ± 2 мм;

- морозостойкость не ниже 15 циклов попеременного замерзания и оттаивания

- водопоглощение не должно быть ниже 6 % и выше 12 %.

В таблице 2.1 приведена производственная программа выпуска керамических поризованных блоков.

Таблица 2.1 - Производственная программа

Наименование	Годовой выпуск продукции
	млн. штук/год	т/год
Блок керамический поризованный пустотелый 10,67 NF (380•250•219)	45	787500

2.2 Обоснование и подробное описание применяемого сырья

Сырьем для изготовления керамических материалов служат различные глинистые горные породы. Для улучшения технологических свойств глин, а также придания изделиям определенных и более высоких физико-механических свойств к глинам добавляют кварцевый песок, шамот (дробленая обожженная при температуре 1000-1400°С огнеупорная или тугоплавкая глина), шлак, древесные опилки, угольную пыль.

Для производства керамического поризованного блока в качестве основного сырья используется красножгущаяся глина месторождения "Гайдуковка". В соответствии с ГОСТ 9196-75 "Сырье глинистое для керамической промышленности. Классификация", глина "Гайдуковка" классифицируется: по минералогическому составу - гидрослюдисто-каолинитовая; по температуре плавления - легкоплавкая; по дисперсности - низкодисперсная; по спекаемости -- неспекающаяся; по пластичности -- умереннопластичная; по содержанию красящих оксидов - с высоким содержанием. Содержание тонкодисперсных карбонатов кальция и магния составляет от 12,8 до 21% в пересчете на СаСО₃, т.е. в соответствии с ГОСТ 7484-78 "Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия" (п.2.10), Глина "Гайдуковка" относится к группе карбонатосодержащих глин, водопоглощение кирпича из которых допускается до 20%.

Месторождение Гайдуковка (Минская обл.) - крупнейшее место рождение глин в Белоруссии (70 млн.т.). Главная сырьевая база минских кирпичных заводов и предприятий местной промышленности. Глины пригодны для изготовления кирпича высоких марок, кровельной черепицы, майолики и др. Содержат до 10% Fе₂0₃. Весьма пластичны, имеют огнеупорность 1000-1100°С.

Кроме глины для производства поризованных блоков используется кварцевый песок.

Кварцевый песок -- материал, получаемый дроблением и рассевом молочно-белого кварца. В сравнении с песками естественного происхождения этот материал выгодно отличается мономинеральностью, однородностью, высокой межзерновой пористостью, а, следовательно -- грязеемкостью. Его сорбционная способность позволяет удалять из воды окисленные железо и марганец. Обладает высокой стойкостью к механическим, химическим, атмосферным воздействиям. Применяется в производстве декоративно-отделочных материалов, в фасадных и интерьерных штукатурках, ландшафтном дизайне. Кроме всего прочего, при изготовлении бетонных блоков позволяет получать мягкие, пастельные оттенки. Песок с шероховатой поверхностью песчинок и различным по крупности зерновым составом используется для создания силикатных кирпичей и силикатных бетонов. Такая смесь крупного, среднего и мелкого песка позволяет придать высокую плотность кирпичу при низком расходе извести, так как промежутки и пустоты между крупными песчинками заполняются мелкими.

Песок кварцевый -- это песок матового белого цвета, который получают искусственно путем дробления природного кварца или добывают в карьерах. Состоит из частиц с фракцией до 1 мм, отличается однородностью структуры и мономинеральностью.

Естественный кварцевый песок, добытый в карьере, проходит сложный цикл обработки: его промывают, очищают от примесей, обогащают и далее при необходимости осуществляют просушку. Искусственный получают дроблением и рассевом кварцсодержащих пород.

Пески кварцевые сортируют по фракциям: песком считают фракцию 0,1-0,4 мм, крупным песком -- 0,5-1,0 мм и пылевидным кварцем -- все, что менее 0,1 мм. Смесь с зернами более 1,0 мм считается кварцевой крошкой.

Характеристики кварцевого песка:

- Влажность менее 10 %.

- Содержание глинистой составляющей менее 1 %.

- Содержание оксида железа (Fe₂O₃) менее 1 %

- Содержание оксида кремния (SiO₂) -- 95-99,8 %.

Песок для производства силикатных изделий делится на классы:

- А (содержание SiO₂ не менее 70 %),

- В (содержание SiO₂ не менее 60 %),

- С (содержание SiO₂ не менее 50 %).

Кварцевый песок формовочный делится на группы:

- по массовой доле глинистой составляющей: 1 (до 0,2 % включительно), 2 (до 0,5 % включительно), 3 (до 1,0 % включительно), 4 (до 1,5 % включительно), 5 (до 2,0 % включительно);

- по массовой доле диоксида кремния: K1 (не менее 99,0 %), К2 (не менее 98,0 %), К3 (не менее 97,0 %), К4 (не менее 95,0 %), К5 (не менее 93,0 %);

- по коэффициенту однородности: О1 (более 80 %), О2 (70-80 %), О3 (60-70 %), О4 (50-60 %), О5 (до 50 %);

- по среднему размеру зерна: 01 (до 0,14 мм), 016 (0,14--0,18 мм), 02 (0,19-0,23 мм), 025 (0,24-0,28 мм), 03 (свыше 0,28 мм).

Сырьевым материалом для производства поризованного блока также являются опилки.

Применение опилок при производстве поризованных блоков снижает объемную массу кирпича и соответственно улучшает его теплозащитные свойства. В ряде случаев добавка 5-10% опилок повышает морозостойкость блоков. При значительном количестве опилок в составе шихты ухудшается внешний вид изделия и снижается прочность. Наибольший эффект от применения опилок в качестве добавки получают, когда вводят их в сочетании с минеральными отощителями, например с шамотом, а также с углем.

2.3 Расчет химического состава массы и расхода сырья на производственную программу

Для расчета химического состава массы и расхода сырья на производственную программу используем следующие исходные данные: годовой выпуск продукции 45 млн. штук.

Шихтовой состав массы для производства керамических поризованных блоков представлен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Шихтовой состав массы

Глина "Гайдуковка"	86 %
Опилки	7 %
Кварцевый песок	7 %

Для расчета химического состава массы воспользуемся справочными данными химического состава каждого из компонентов массы. Ниже они представлены в таблице 2.3.



Таблица 2.3-Исходный химический состав компонентов массы

Исследуемый материал	Наименование оксидов и их содержание, %
	SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SO3	ППП	?
Глина "Гайдуковка"	56,70	12,28	0,55	4,13	8,59	2,78	0,46	3,05	--	11,46	100
Опилки	8,6	0,2	--	--	3,2	0,4	0,1	--	0,5	87	100
Кварцевый песок	95,88	1,47	--	0,05	0,5	0,5	0,13	0,15	--	1,32	100

Так как у нас химический состав всех компонентов приведен к 100%, то расчет химического состава массы ведется по следующей формуле:

X= (2.1)

где R_a?содержание компонента по химическому анализу, %;

Yпроцентное содержание компонента в шихте, %;

X?содержание оксида, %.

X_SiO2 = 0,86•56,70+0,07•8,6+0,07•95,88=56,04

X_Al2O3 = 0,86•12,28+0,07•0+0,07•0=10,6

X_TiO2= 0,86•0,55+0,07•0+0,07•0=0,5

X_Fe2O3 = 0,86•4,13+0,07•0+0,07•0,05=3,6

X_CaO=0,86•8,59+0,07•3,2+0,07•0,5=7,65

X_MgO= 0,86•2,78+0,07•0,4+0,07•0,5=2,5

X_Na2O= 0,86•0,46+0,07•0,1+0,07•0,13=0,5

X_K2O= 0,86•3,05+0,07•0+0,07•0,15=2,6

X_SO3= 0,86•0+0,07•0,5+0,07•0=0,03

X_ппп = 0,86•11,46+0,07•87+0,07•1,32=16,04

Данные расчета сведем в таблицу 2.4.



Таблица 2.4 - Химический состав сырьевой массы

SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SO3	ППП
56,04	10,6	0,5	3,6	7,65	2,5	0,5	2,6	0,03	16,04

Рассчитываем химический состав черепка без учета ППП(таблица 2.3) по формуле:

Х = , (2.2)

где Х - содержание оксида на прокаленное вещество (без ППП),

у - ППП.

Но в нашем случае, пока не вычислен химический состав боя изделий в знаменателе будет 96y.

Х (SiO₂) = (56,04? 100)/(10016,04) = 66,75

Х (Al₂O₃) = (10,6? 100)/(10016,04) =12,63

Х (TiO₂) = (0,5 ? 100)/(10016,04) =0,595

Х (Fe₂O₃) = (3,6 ? 100)/(10016,04) =4,287

Х (CaO) = (7,65? 100)/(10016,04) = 9,11

Х (MgO) = (2,5 ? 100)/(10016,04) =2,98

Х (Na₂O) =(0,5? 100)/(10016,04) =0,59

Х (K2О) =(2,6 ? 100)/(1007,1247) = 3,09

Х (SO₃) =(0,03 ? 100)/(1007,1247) =0,04

Химический состав приведён в таблице 2.5

Таблица 2.5 - Химический состав черепка

SiO2	Al2O3	TiO2	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	SO3
66,75	12,63	0,595	4,287	9,11	2,98	0,59	3,09	0,04



Рассчитаем расход сырья на производственную программу. Данные для расчета приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Операции производства и нормативы потерь основной массы поризованных блоков

Наименование технологических переделов	Пооперационные потери P(i),%	Возвратные потери B(i),%	Позиция возврата	Влажность пооперационная, W(i),%
1.Склад готовой продукции	1,0	95	18	-
2.Сортировка	1,0	97	18	-
3.Обжиг	5,0	90	18	-
4.ППП	16,04	0	?	-
5.Сушка	2,0	90	8	5
6.Формование	0,5	95	7	18,5
7.Вторичная переработка массы	0,5	0	-	18,5
8.Вылеживание массы	0,5	0	?	18,5
9.Смешение и первичная переработка массы	1,0	0	?	18,5
10.Транспортировка глины "Гайдуковка"	1,0	0	?	14,5
11.Склад глины "Гайдуковка"	0,5	0	?	14,5
12. Транспортировка кварцевого песка	0,5	0	?	5,0
13. Склад кварцевого песка	0,5	0	?	5,0
14. Транспортировка опилок	0,5	0	?	3,0
15.Склад опилок	0,5	0	?	3,0

Расчет материального баланса выполняется в порядке, обратном движению сырья, полуфабрикатов и изделий в принятой технологической схеме производства.

Нам необходимо 45000000 шт. блоков, а один блок весит 17,5 кг, следовательно годовой выпуск продукции составит:



Q=45000000*17,5=787500000 кг/год = 787500 т/год

счет ведется по следующим формулам:

Количества перерабатываемого по сухой массе материала на текущей операции:

H_i=H_(i-1)+R_i-S_i , (2.3)

где H_i - количество перерабатываемого на текущие операции материала по сухой массе, т.

H_(i-1) - количество перерабатываемого материала на предыдущие операции, т.

R_i - абсолютная величина потерь на текущие операции, т.

S_i - возврат материала в производство (только при расчете возвратных потерь), т.

R_i=H_(i-1)P_i/(100-P_i), (2.4)

где P_i - пооперационные потери, %.

S_i=R_iB_i/100, (2.5)

где B_i - возвратные потери, %.

G_i=H_i100/(100-W_i), (2.6)

где G_i - количество перерабатываемого на текущие операции материала с учетом влажности, т.

W_i - влажность материала, % .



1)Склад готовой продукции:

R₁=787500•1/99=7954,54

S₁=7954,54•95/100=7556,82

H₁=787500 + 7954,54=795454,54

2) Сортировка:

R₂=795454,54•1/99=8034,89

S₂=8034,89•97/100=7793,85

H₂=795454,54 + 8034,89=803489,43

3) Обжиг:

R₃=803489,43•5/95=42288,91

S₃=42288,91•90/100=38060,03

H₃=803489,43 + 42288,91=845778,34

4) П.П.П.:

R₄=845778,34•16,04/83,96=161580,33

H₄=845778,34 + 161580,33=1007358,67

5) Сушка:

R₅=1007358,67•2/98=20558,34

S₅=20558,34•90/100=18502,51

H₅=1007358,67 + 20558,34=1027917,01

G₅=1027917,01•100/95=1082017,91



6) Формование:

R₆=1027917,01•0,5/99,5=5165,41

S₆=5165,41•95/100=4907,14

H₆=1027917,01 + 5165,41=1033082,42

G₆=1033082,42•100/81,5=1267585,79

7) Вторичная переработка массы:

R₇=1033082,42•0,5/99,5=5191,37

H₇=1033082,42 + 5191,37-4907,14=1033366,65

G₇=1033366,65•100/81,5=1267934,54

8) Вылеживание массы:

R₈=1033366,65•0,5/99,5=5192,79

H₈=1033366,65 + 5192,79 - 18502,51=1020056,93

G₈=1020056,93•100/81,5=1251603,59

9) Смешение и первичная переработка массы:

R₉=1020056,93•1/99=10303,61

H₉=1020056,93 + 10303,61=1030360,54

G₉=1030360,54•100/81,5=1264246,06

Глина "Гайдуковка"=1030360,54•86/100=886110,06

Опилки=1030360,54•7/100=72125,24

Кварцевый песок=1030360,54•7/100=72125,24

10) Транспортировка глины:



R₁₀=886110,06•1/99=8950,61

H₁₀=886110,06 + 8950,61=895060,67

G₁₀=895060,67•100/85,5=1046854,58

11) Склад глины:

R₁₁=895060,67•0,5/99,5=4497,79

H₁₁=895060,67 + 4497,79=899558,46

G₁₁=899558,46•100/85,5=1052115,16

12) Транспортировка кварцевого песка:

R₁₂=72125,24•0,5/99,5=362,44

H₁₂=72125,24 + 362,44=72487,68

G₁₂=72487,68•100/95=76302,82

13) Склад песка:

R₁₃=72487,68•0,5/99,5=364,26

H₁₃=72487,68 + 364,26=72851,94

G₁₃=72851,94•100/95=76686,25

14) Транспортировка опилок:

R₁₄=72125,24•0,5/99,5=362,44

H₁₄=72125,24 + 362,44=72487,68

G₁₄=72487,68•100/97=74729,57

15) Склад опилок:



R₁₅=72487,68•0,5/99,5=364,26

H₁₅=72487,68 + 364,261 =72851,94

G₁₅=72851,94•100/97=75105,09

Результаты вводим в таблицу 2.7.

Таблица 2.7 - Сводная таблица результатов расчета материального баланса

Наименование технологических переделов	Абсолютные потери R (i), т	Возврат в производство S (i), т	Кол-во переработанного материала H (i), т	Количество материала с учётом влажности G (i), т
1.Склад готовой продукции	7954,54	7556,82	795454,54	-
2.Сортировка	8034,89	7793,85	803489,43	-
3.Обжиг	42288,91	38060,03	845778,34	-
4.ППП	161580,33	-	1007358,67	-
5.Сушка	20558,34	18502,51	1027917,01	1082017,91
6.Формование	5165,41	4907,14	1033082,42	1267585,79
7.Вторичная переработка массы	5191,37	-	1033366,65	1267934,54
8.Вылеживание массы	5192,79	-	1020056,93	1251603,59
9.Смешение и первичная переработка массы	10303,61	-	1030360,54	1264246,06
10.Транспортиров-ка глины	8950,61	-	895060,67	1046854,58
11.Склад глины	4497,79	-	899558,46	1052115,16
12.Транспортиров-ка кварцевого песка	362,44	-	72487,68	76302,82
13. Склад кварцевого песка	364,26	-	72851,94	76686,25
14. Транспортиров-ка опилок	362,44	-	72487,68	74729,57
15.Склад опилок	364,26	-	72851,94	75105,09



2.4 Подбор технологического и теплотехнического оборудования

1) Туннельная сушилка

Туннельная сушилка непрерывного действия представляет собой камеру длиной 24--36 м, высотой 1,4--1,8 м, шириной 1 --1,2 м. Сырец поступает в сушилку на вагонетках, которые перемещаются в туннелях по рельсовым путям с помощью передвижных или канатных толкателей. Отдельные туннели объединяют в блоки по 4--20 туннелей, имеющих общие каналы для подачи и забора теплоносителя. Основные преимущества туннельных сушилок: поточность производства, высокий уровень механизации, высокая производительность труда. К недостаткам туннельных сушилок относятся: большое количество вагонеток и необходимость их пополнения, подверженность металлических изделий вагонеток коррозии, неравномерность сушки изделий по поперечному сечению туннеля (вверху температура теплоносителя выше, чем внизу) и необходимость круглосуточной загрузки и разгрузки вагонеток.

Параметры режима сушки кирпича в туннельных сушилке:

температура теплоносителя 60-70 °С, температура отработанных газов 30-40 °С, относительная влажность 75--95%, расход теплоносителя на один туннель 4860 м³/ч, скорость движения теплоносителя в туннеле 1,5--2 м/с,

начальная влажность массы 18--25%, конечная -- 6%.

2) Туннельная печь

Туннельная печь представляет собой прямой канал, в котором размещается 51 печная вагонетка, одна в форкамере. Позиции нумеруются от 0 до 51. Состав вагонеток продвигается по печи периодически согласно заданного режима-графика.

Единовременная емкость печи -- 71400 штук кирпича. Температура обжига -- 920-980°С. Вся печь делиться на три зоны -- подготовка, обжиг и охлаждение.

В зоне обжига -- 40 горелок по 20 с каждой стороны, позволяющей широко маневрировать зоной подогрева. Газовые и воздушные потоки движутся горизонтально навстречу вагонеткам. Температура отходящих газов -- 70-120°С. По всей зоне подогрева предусмотрена рециркуляционная система по сосредоточенным отборам дымовых газов на стыке 5-6 и подачей на 7-8, 9, 10-11 позиции. Рециркуляцией достигается турбулизация потока и как следствие выравнивание температурного поля по всему сечению канала. Такая рециркуляционная система позволяет добиться более плавного подъема температуры.

В зоне подогрева температура удерживается в одном интервале 100-500°С. За зоной подогрева следует зона обжига снабженная горелочными устройствами. Завеса служит для осуществления аэродинамического разделения обжига и остывания, обеспечивает быстрое охлаждение изделия в интервале температур с 950-800°С до 600-650°С. Вентиляторы отбирают теплоноситель из зоны охлаждения. Горячий воздух разбавляется атмосферным до температуры 100-200°С.

3) Ленточный конвейер

Ленточный конвейер транспортирует материал, который имеет плоское дно и имеет вытянутую квадратную или прямоугольную форму, которые имеют небольшой угол наклона: паллеты, трубы, брус, профили, контейнеры для паллет, другие детали. При работе с мягкими материалами или деталями с неровным дном, конвейер перемещает их при помощи поддонов. Ленточный конвейер обладает простой конструкцией, надежной работой, простотой ухода, экономичностью эксплуатации, способностью экономить энергию. Благодаря совершенной системе управления, конвейер ровно и четко транспортирует сырье. Технические параметры ленточного конвейера приведены в таблице 2.8.



Таблица 2.8 - Технические параметры

Ширина ленты(mm)	Длина ленты (m) / Мощность (kW)	Скорость движения ленты (m/s)	Производительность (t/h)
500	?12/3	12-20/4-5.5	20-30/5.5-7.5	1.3-1.6	45-100
650	?12/4	12-20/5.5	20-30/7.5-11	1.3-1.6	70-120
800	?10/4	10-15/5.5	15-30/7.5-15	1.3-1.6	120-180
1000	?10/5.5	10-20/7.5-11	20-40/11-22	1.3-2.0	160-250
1200	?10/7.5	10-20/11	20-40/15-30	1.3-2.0	200-400

4) Молотковая дробилка

Основными компонентами данной дробилки являются вал, ротор, молоток, грохот. Молотковая дробилка используется для вторичного измельчения различных материалов: угля, алюминиевой руды, кирпича, гипса, известняка и др. Данная установка отличается высоким уровнем адаптивности. На каждом валу расположены по 6 молотков, что обеспечивает отличный эффект измельчения. Данная дробилка отличается высокой эффективностью и производительностью. Необходимо уделять большое внимание отверстию загрузки, загружать следует материалы прочностью не более 1000 кг/см и влажностью до 5%. Параметры молотковой дробилки приведены таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Параметры молотковой дробилки

Модель	Диа-метр рото-ра	Дли-на рото-ра	Ско-рость рото-ра	Мел-кость сырьево-го материа-ла	Мел-кость мате-риала выгрузки	Мощ-ность	Мощ-ность двига-теля	Вес	Размеры
PC 800?600	800	600	980	?120	?15	20-25	55	3.7	2620?1864?1340
PC 800?1000	1000	800	980	?200	?45	34-54	75	6.5	3574?2250?1515



2.5 Описание технологического процесса производства изделий



Сырье и материалы транспортируются железнодорожным и автомобильным транспортом и поступают на склады или открытые площадки. Важнейшее значение при изготовлении поризованных блоков имеет обработка глиняной массы, обеспечивающая необходимую тонкость измельчения компонентов шихты, равномерное увлажнение и гомогенизацию массы. Подготовка глиномассы, основным компонентом которой является глина "Гайдуковка", производится последовательно на комплекте эффективного глиноперерабатывающего оборудования, в который входят: глиноразгрузчик, глиноразрыхлительная машина, камневыделительные вальцы, латковый питатель. Глина подается глиноразгрузчиком в глинорыхлительную машину. Использование глинорыхлителей позволяет раздробить комья глины до кусков размерами не более 100 мм при помощи мощных бил. При попадании глыб с высокой прочностью и больших размеров рекомендуется включать реверс. Далее глина проходит через камневыделительные вальцы. Глинорыхлители устанавлются непосредственно над лотковым питателем. Лотковые питатели используются для подачи разнообразных материалов. Движение материала по наклонному лотку обеспечивается за счет создания колебаний, направленных под некоторым углом к лотку. В качестве приводов лотковых питателей используются механизмы, обеспечивающие возвратно-поступательное движение. Сырье подается в лотковый питатель и доводиться до необходимого состояния для следующей ступени производства.

Кварцевый песок, который яляется отощающим компонентом при изготовлении блока, со склада сырья загружается в приемный бункер и подается в лотковый питатель.

Опилки, как компонент выгорающих добавок, подаются со склада сырья в щековую дробилку для механического разрушения элементов твёрдого материала путём раздавливания между двумя плоскими поверхностями c целью доведения их размеров до требуемой крупности. Затем опилки поступают в молотковую дробилку для вторичного измельчения. Дробленные опилки пропускают через вибросито для удаления не размоловшихся сырьевых компонентов.

Подготовленные компоненты поступаю из лотковых питателей на сборный ленточный конвейер. Ленточным конвейером масса поступает в бегуны тонкого помола, где происходит дальнейшее равномерное перемешивание. Далее шихта поступает в шихтозапасник. Оттуда шихта перегружается грейферным краном на ленточный питатель, через который шихта поступает в двухвальный смеситель. Вальцы тонкого помола доводят шихту до полуфабрикатного состояния, откуда она перемещается через ленточный конвейер на ленточный вакуумный пресс. Вакуумирование уменьшает необходимую формовочную влажность и позволяет прессовать изделия с влажностью на 2-3% менее, чем обычно. В процессе прессования необходимо следить за тем, чтобы глиняный брус имел правильную форму - без выпуклостей, задиров, а отрезной блок-сырец-строго прямоугольную форму, четкие грани, прямые ребра, целые углы, ровные, а не зазубренные линии среза. Готовые брусы разрезаются однострунным и многострунным резаками. Затем изделия при помощи автомата укладчика сырья загружается на сушильные вагонетки. Вагонетки с изделиями продвигаются через сушилку и проходят последовательно зоны с разной температурой и влажностью. Тунельные сушилки очень хорошо "держат" режим сушки при постоянной и равномерной загрузке блока-сырца. Сушку отформованного блока проводят при влажности 7 - 10% в туннельных сушилках в течении 40 - 50 часов. Далее высушенный блок с помощью автомата-садчика укладывается на обжиговые вагонентки и направляется в туннельные печи на обжиг. Максимальная температура обжига блока в зависимости от характеристик сырья находится в пределах 950 - 1100⁰С.

Обожжённый кирпич сортирует и укладывается на поддоны и направляется на склад готовой продукции.



2.6 Контроль производства

Современный этап производства керамических поризованных блоков 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 стандартиза-ции и сертификации.

Технологический контроль в производстве керамического поризован-ного блока охватывает весь процесс производства и в связи с его особенностями подразделяется на:

1) контроль качества сырья и вспомогательных материалов;

2) контроль прохождения всех технологических процессов;

3) контроль качества полуфабриката на всех стадиях производства;

4) контроль качества готовой продукции согласно стандарту.

Технический контроль производства должен осуществляться лабораторией завода.

Стандартизация ? деятельность, направленная на достижение опти-мальной 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 требова-ниями, 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 произ-водственным 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.



2.7 Вредные выбросы при производстве, мероприятия по их устранению

керамический поризованный блок сырье

При производстве поризованного блока на предприятии образуется средне и мелкодисперсная глиняная пыль и мелкодисперсная стекольная в результате осуществления производственного процесса, заводы по изготов-лению блоков активно воздействует на окружающую среду, и необходимым элементом его комплектации является система очистки воздуха. В целях нейтрализации и очистки газов и улавливания пыли на предприятии необходимо установить систему очистки воздуха т.е. система улавливания пыли. Данные системы предназначаются для защиты окружающей среды от вредного воздействия. Система очистки воздуха должна удовлетворять следующие требования: Так как глиняная пыль на предприятии имеет среднюю и мелкую дисперсность, обладает свойством слипаемость. Она способна образовывать конгломераты между собой и поверхностью очистного оборудования. А мелкодисперсная обладает хорошо выраженными электрическими свойствами, следовательно, хорошо электризуется. Эффективность очистки воздуха должна составлять не менее чем 95% с целью соблюдения санитарной нормы кирпичного завода. Обладать возможностью приема газов с большой начальной запыленностью (40?300г/м³) и обладать высокой производительностью. Система очистки воздуха на заводе при не стабильном режиме технологического оборудования должна обеспечить устойчивую работу, раздельно осаждая мелкие и средние фракции пыли. На начальной стадии очистки используют циклон. Предназначение данного оборудования на 1 этапе - очистка сухих воздушных потоков от различных видов неслипающейся среднедисперсной пыли. Монтируется горизонтально либо вертикально, непосредственно в вентиляционный канал и, как правило, применяется в качестве фильтра грубой (предварительной) очистки. Воздушный поток на входе закручивается специальной осевой розеткой, в результате чего под действием центробежных сил крупные частицы пыли отбрасываются к стенкам корпуса и направляются через боковой патрубок в пылесборник. Жалюзийные решетки цилиндрической формы (внутри корпуса) дополнительно очищают воздух от пыли. Производительность - от 300 до 3000 м_і\ч. Эффективность очистки от среднедисперсной пыли - до 88%, крупнодисперсной - до 99%.

Газ, содержащий взвешенные частицы, проходит через систему, состоящую из заземленных осадительных электродов и размещенных на некотором расстоянии от них, называемом межэлектродным промежутком, коронирующих электродов, к которым подводится выпрямленный электрический ток высокого напряжения. При достаточно большом напряжении, приложенном к межэлектродному промежутку, у поверхности коронирующего электрода происходит интенсивная ударная ионизация газа, сопровождающаяся возникновением, так называемого коронного разряда (короны), который, однако, не распространяется на весь межэлектродный промежуток и затухает по мере уменьшения напряженности электрического поля в направлении осадительного электрода. Образующие в зоне короны газовые ионы различной полярности движутся под действием сил электрического поля к соответствующим разноименным электродам, вследствие чего в межэлектродном промежутке возникает электрический ток, называемый током короны. Улавливаемые частицы вследствие адсорбции на их поверхности ионов приобретают в межэлектродном промежутке соответствующий электрический заряд, под влиянием сил электрического поля движутся к электродам и осаждаются на них. Основное количество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных электродов, а меньшая их часть попадает на коронирующие электроды. По мере накопления на электродах осажденных частиц они удаляются путем встряхивания электродов. Учитывая эти свойства и факторы выбор системы очистного оборудования очевиден.



Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрено производство керамических поризованных блоков. Сырьевыми материалами для производства поризованных блоков являются: глина "Гайдуковка", кварцевый песок, опилки.

Приведенные технико-экономические показатели подтверждают экономическую целесообразность выпуска керамических поризованных блоков для удовлетворения потребности в нем строительных организаций, частных потребителей, осуществляющих строительство и реконструкцию объектов промышленного, общественного назначения, жилого фонда и населения.

Размещено на Allbest.ru

...