Проектирование и организация производства керамического кирпича с проектной мощностью 50000000 штук в год

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Производство строительной керамики является важной отраслью народного хозяйства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%.

В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования.

Осваивается выпуск эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьё, но и уменьшать толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчённые конструкции панелей для индустриализации строительства.

Целью курсового проекта является проектирование и организация производства керамического кирпича с проектной мощностью 50000000 штук в год.

Разработка курсового проекта предполагает решение следующих задач:

1. Дать общую характеристику и детальное описание кирпича керамического;

2. Сформировать производственный план работы предприятия: описать производственные площади, оборудование, технологический процесс изготовления и материально-техническое обеспечение;

3. Разработать организационный план предприятия: разработать организационную структуру управления предприятием, описать производственный и управленческий персонал и систему стимулирования труда работников.

Кирпич применяется в строительстве для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий и сооружений, а также для изготовления стеновых панелей и блоков.

В Казахстане основные размеры лицевого кирпича составляют: 250 х 120 х 65 мм для одинарного кирпича, 250 х 120 х 88 мм для полуторного и 250 х 120 х 138 мм для двойного. На Западе стандарты другие, к тому же их намного больше. Среди самых ходовых - 200 х 100 х 50(65) мм, 240 х 115 х 52 (71) мм. Важный параметр для строительного и лицевого кирпича - наличие пустот. Бывают кирпичи полнотелые, пустотелые (эффективные) и пустотелые поризованные (сверхэффективные, "теплая керамика"). У полнотелых, как следует из названия, отверстий нет. Их чаще всего применяют там, где нужно выдерживать распределенные нагрузки - фундамент, цоколь, но можно выложить ими и наружную стену. Однако чтобы обеспечить нормативную теплопроводность, стены из них должны быть достаточно толстыми. Другое дело пустотелые кирпичи. У них имеются сквозные отверстия (различной формы), благодаря которым они теплее, а значит, стены можно делать тоньше. Кроме того, пустотелые кирпичи легче, поэтому от них меньше нагрузка на фундамент. Следует отметить, что лицевой кирпич почти всегда является пустотелым. Наконец, самый "теплый" кирпич - поризованный. В нем, как и в изделии предыдущего типа, имеются сквозные отверстия, однако структура самого материала принципиально иная. В глину добавляют особые органические или минеральные компоненты, которые выгорают при обжиге, образуя мельчайшие замкнутые поры. В результате, сохранив все достоинства обычной керамики, поризованный кирпич существенно улучшил ее теплозащиту: если у пустотелого кирпича самый высокий коэффициент теплопроводности - как правило, 0,28 - 0,4 Вт/м 0С, то у поризованного - 0,18 - 0,22 Вт/м 0С. Причем на прочность поры совершенно не влияют. Более того, изделие становится легче, что позволяет увеличить его размеры (они могут достигать 510 х 250 х 219 мм). Благодаря этому стены возводятся значительно быстрее, чем из обычного кирпича, и они становятся тоньше. Предел прочности кирпича при сжатии определяет его марку. Она обозначается буквой "М" и цифрой, показывающей, какую нагрузку может выдержать 1 см2 изделия. Чаще всего встречаются кирпичи марок М-75, М-100, М-125, М-150, М-175, М-200, М-250, М-300. Кирпичи марок 75 и 100 подходят для стен 2 - 3х этажного дома, марок 125 и выше - для стен многоэтажных зданий. Марки кирпича относятся ко всем типам изделий, так что пустотелый лицевой кирпич марки 100 будет столь же прочен, как и полнотелый строительный той же марки. Еще один нюанс: предел прочности кладки на сжатие зависит не только от марки кирпича, но и от марки раствора, условий его твердения, а также от качества кладки. В условиях нашего изменчивого климата одна из важнейших характеристик для кирпича - морозостойкость. Она измеряется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания водонасыщенного изделия: чем больше циклов оно способно выдержать, не изменив своих потребительских свойств, тем дольше его срок эксплуатации. В технической документации морозостойкость обозначается буквой "F", а следующая за ней цифра говорит о количестве циклов, которые кирпич может выдержать. В Центральном регионе рекомендуется применять строительный кирпич с морозостойкостью не ниже 15 - 25 циклов, лицевой - не ниже 50 циклов [1].

1. Номенклатура выпускаемой продукции

Намечаемый к производству кирпич керамический в данной курсовой работе должен соответствовать ГОСТ 530-07 "Кирпич и камни керамические". К производству планируется кирпич со следующими параметрами:

1. длина -- 250 мм;

2. ширина -- 120 мм;

3. толщина -- 65 мм;

4. кирпич полнотелый;

5. марка кирпича (по прочности) -- 150;

6. плотность -- 1400 кг/м3;

7. морозостойкость (Мрз) -- 25-35;

8. пористость 8%.

Рисунок 1.1 - Керамический кирпич

По теплотехническим свойствам и плотности (объемной массе) планируемый к выпуску кирпич относится к группе условно эффективных, улучшающих теплотехнические свойства стен. Он может применяться для облицовочных работ и для рядовой кладки стен жилых и общественных зданий.



Рисунок 1.2 - Стена из керамического кирпича

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].

2. Генеральный план

Проектирование завода по производству силикатного кирпича проводим в соответствии с требованиями СниП II-99 «Генеральные планы промышленных предприятий». Взаимное расположение зданий и сооружения осуществляется с учетом выделяемых вредных веществ и розы ветров. Промышленные предприятия, выделяющие в результате своей работы газ, дым, пыль, шум по отношению к ближайшему жилому району должны располагаться с подветренной стороны для господствующих ветров, определяемых по розе ветров. Также их необходимо отделить от границ жилых районов санитарно-защитными зонами. Согласно СНиП РК 2.04-01-2001 «Строительная климатология» территория Павлодарской области расположена в I В климатическом подрайоне, для которого характерны: холодная зима с сильными ветрами, метелями и буранами, сравнительно короткое, умеренно жаркое лето, активный ветровой режим в течение всего года, большие годовые и суточные колебания температуры воздуха [3].

Нормативная глубина промерзания суглинков 194 см, супесей и песков 257 см, максимальная может достигать 280 см.

Для рассматриваемой территории характерна активная ветровая деятельность. Среднемесячные скорости ветра в зимние месяцы равны 5,0 м/с, в летние они несколько ниже зимних - 3,6 м/с. Среднегодовая скорость ветра равна 4,2 м/с. Наибольшие скорости ветра приходятся на зимний период (ветры юго-западного направления), которые способствуют образованию метелей и буранов. Метели наблюдаются с декабря по март, в среднем на месяц приходится 6 дней с метелями. Летом сильные ветры вызывают пыльные бури.

В зимний период преобладают устойчивые юго-западные ветры, в летний период - ветры северной составляющей с преобладанием северо-западного направления.

В г.Павлодаре среднее количество дней с пыльными бурями равно 0,7 дней, туманами - 22 дня, инверсиями и пониженной влажностью -24 дня.

В данном районе преобладающим является северо-восточное направление ветра.

Основное направление ветров определяется по средней розе ветров теплого периода в результате многолетних наблюдений. Роза ветров представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- Роза ветров г. Павлодар

Размещение зданий и сооружений при проектировании генпланов обеспечивает наилучшую схему технологического процесса, кратчайшие транспортные связи, экономное использование территорий, максимальную блокировку зданий и сооружений, зонирование территорий, санитарные и противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями, а также возможность одновременной отгрузки готовой продукции на автомобильный и железнодорожный транспорт, возможность дальнейшего расширения предприятий без сноса построенных зданий и сооружений, целесообразную прокладку инженерных коммуникаций и удобный и безопасный подход работающих на предприятии к бытовым помещениям. Пути следования к производственным зданиям не должны пересекаться с внутренними площадочными, автомобильными и железными дорогами, подъезд пожарных должен быть обеспечен с 3 сторон. Должно быть обеспечено архитектурное единство планирования застройки и благоустройства предприятия, с учетом транспортных связей для внутризаводского транспорта.

Главным принципом проектирования генерального плана является группирование производственных зданий, сооружений и коммуникаций по функциональному назначению, что позволяет делить территорию завода на 4 зоны: предзаводскую, производственную, подсобную и складскую.

Предзаводская зона предназначена для осуществления кратчайшей путей, людских потоков и транспортных средств на территории предприятия и включает административно-бытовой корпус, стоянку для автотранспорта, контрольно пропускной пункт, лабораторию и гараж.

Производственная зона является основной. В подсобной зоне расположена компрессорная станция. Складская зона предназначена для размещения складов сырья, горюче смазочных веществ, готовой продукции и должна иметь удобные транспортные связи. Складская зона располагается на крайних участках заводской территории с целью пожарной безопасности, а также исключения пересечения грузовых потоков и засорения территории пылью при погрузочно-разгрузочных работах. На генеральном плане она представлена двумя складами готовой продукцией, двумя складами силосного вяжущего, складом горюче смазочных материалов. На территории предприятия предусмотрена зона отдыха с зелеными насаждениями.

Для обеспечения компактности и благоустроенности с сохранением близлежащих территорий определяют технико-экономические показатели генерального плана.

Административно-бытовой корпус расположен с подветренной стороны от склада сырьевых материалов. Предусматриваются дороги для проезда грузовых машин и стоянка для личного транспорта.

3. Технологическая часть

3.1 Выбора способа производства

При производстве керамического кирпича используется метод полусухого прессования и метод пластического формования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. При наличии рыхлых глин и глин средней плотности с влажностью не свыше 23-25% применяют пластический способ переработки глин; для слишком плотных глин, плохо поддающихся увлажнению и обработке с низкой карьерной влажностью (менее 14-16%) - полусухой способ переработки.

Метод полусухого прессования предусматривает предварительное высушивание сырья, последующее измельчение его в порошок, прессование сырца в пресс-формах при удельных давлениях, в десятки раз превышающих давление прессование на ленточных прессах.

Достоинство технологии полусухого прессования: 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. Методом полусухого прессования можно производить кирпич и из малопластичных глин, что расширяет сырьевую базу.

Недостатки технологии полусухого прессование: в заготовке кирпича остается влага, и при обжиге она способствует повышению пористости. В результате, кирпич получает более низкую водостойкость и прочность, по сравнению с кирпичом пластического формования.

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.

Достоинство способа пластического формования: выпускают изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности. В отдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья. При переработке глин в сыром виде схема подготовки сырья несколько проще и экономичней, поскольку нужно меньше перерабатывающего оборудования, следовательно, меньше энергоемкость. Все оборудование более надежно и просто в обслуживании. Температура обжига изделий примерно на 500С ниже, чем у изделий полусухого прессования, что позволяет также снизить энергозатраты на обжиг и в какой-то мере компенсируют высокие затраты на сушку.

Недостатки способа пластического формования: большая длительность технологического цикла за счет процесса сушки сырца, продолжающегося от 1 до 3 суток. Низкая прочность формованного сырца, особенно пустотелого, большая усадка материала при сушке и наличие отдельного процесса сушки затрудняет возможность механизации трудоемких операций при садке сырца на сушку, перекладке высушенного сырца для обжига и совмещения в одном агрегате процессов сушки и обжига.

Чтобы получить изделия требуемого качества необходимо из глины удалить каменистые включения, разрушить ее природную структуру, получить пластичную массу, однородную по вещественному составу, влажности и структуре, а также придать массе надлежащие формовочные свойства. Глиняный брус формуют в горизонтальных ленточных шнековых прессах часто с вакуумированием массы. Вакуумирование массы способствует повышению ее плотности, пластичности, улучшает формовочные и конечные свойства кирпича [4].

В курсовой работе будем использовать схему производства изделий пластическим методом, поскольку используемая глина достаточно высокой влажности, среднепластичная.

3.2 Режим работы цеха

Режим работы предприятия является основой для расчета производительности, расхода сырья и полуфабрикатов, оборудования, состава работающих и пр.

Режим работы завода, цеха, отделения выбирается в соответствии с «Нормами технологического проектирования предприятий», принятыми в данной отрасли промышленности.

В настоящее время рекомендуется принимать режим работы с пятидневной рабочей неделей в две смены по 8 часов каждая - 255 рабочих дней в году. Такой режим можно принять для массозаготовительного отделения.

Отделения (цехи) сушки, обжига, термовлажностной обработки изделий в автоклавах работают круглосуточно, весь год, за вычетом 6 дней, необходимых для пуска (розжига) агрегата.

Прием и отгрузка материалов и изделий по железной дороге должны производится круглосуточно 365 дней в году, в случае использования автомобильного транспорта - в соответствии с режимом работы основного производства.

При расчете необходимо также учесть время для капитального ремонта оборудования равного 15 -25 суткам.

Таблица 3.2.1 - Режим работы предприятия

Наименование цехов	Режим работы
	Количество рабочих дней в неделю	Количество смен/сутки	Длительность смены, ч.	Годовой фонд рабочей времени, ч.
1.Склад сырьевых материалов
а) ж/д транспорт	365	3	8	8760
б) автотранспорт	255	2	7	3570
в) выдача производства	255	2	7	3570
2.Отделы основного технологического цеха
а) цех обжига	365	3	8	8760
б)сушильное отделение	365	3	8	8760
в)смешивание и формовочное отделение	255	2	7	3570
3. Склад готовой продукции
а)выдача в производства	255	2	7	3570
б)отправка автотранспортом	255	2	7	3570
в) отправка ж/д транспортом	365	3	8	8760

3.3 Производительность цеха

Расчет производительности производится для каждого предела с учетом бракованной продукции. При современной тенденции утилизации отходов принимаем что брак продукции отсутствует традиционная продукция поступает либо на переработку, либо утилизирует другими предприятиями для выпуска своей продукции.

Таблица 3.3.1 - Расчет производительности предприятия

Наименование продукции на данном этапе	Единица измерения	Производительность
		в год	в сутки	в смену	в час
1. Склад готовой продукции
а) отправка ж/д транспортом	м3	450000	1232,88	410,96	51,37
б) отправка автотранспортом	м3	450000	1764,71	882,35	126,05
в) выдача в производства	м3	450000	1764,71	882,35	126,05
2. Основной технологический процесс
а) цех обжига	м3	450000	1285,71	428,57	53,57
б) сушильное отделение	м3	450000	1285,71	428,57	53,57
в)смесительное и формовочное отделение	м3	450000	1764,71	882,35	126,05
г) глина (85%)	м3	382500	1500	750	107,15
д) шамот (5%)	м3	22500	88,24	44,12	6,3
е) песок (5%)	м3	22500	88,24	44,12	6,3
ё) зола (5%)	м3	22500	88,23	44,11	6,3
3. Склад сырьевых материалов
а) выдача в производства	м3	450000	1764,71	882,35	126,05
б) автотранспорт	м3	450000	1764,71	882,35	126,05
в) ж/д транспорт	м3	450000	1232,88	410,96	51,37

3.4 Характеристика сырьевых материалов

Основным сырьем для изготовления изделий строительной керамики являются тугоплавкие глины - вторичные осадочные породы. Глины имеют морское, озерное, делювиальное (повсеместно распространенное), ледниковое, эоловое происхождение. Они придают керамическим массам пластичность, что необходимо для формования изделий, и способствует спеканию массы, т. е уплотнению и упрочнению без потери формы изделий.

Глина - это продукт многолетнего разрушения полевошпатных горных пород по реакции каолинизации: R2OAl2O3 6SiO2+CO2+2H2O=Al2O-2SiO2-2H2 O-R2CO3 +4SiO2 .

Глины представляют собой сложные соединения водных алюмосиликатов, которые определяют важнейшие характеристики материалов для производства строительной керамики: связность, пластичность, обрабатываемость, механическая прочность сырца и обожженного материала.

Глины характеризуются чрезвычайно малым размером частиц, которые не превышают 20 мкм, а большей частью менее 2 мкм. Для производства строительной керамики количество частиц менее 2 мкм может находиться в интервале от 15 до 40-50%. Минералы, содержащиеся в глинах: каолинит, андалузит, дистен, силлиманит, галлуазит, гидраргиллит, диаспор, корунд, монотермит, монтмориллонит, мусковит, наркит, пирофиллит [5].

В качестве сырьевого материала принимаем глину Красноармейского месторождения.

Таблица 3.4.1 - Химический состав глинистого сырья

Месторождение	Содержание оксидов, %
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	R2O	П.п.п
Красноармейского	75,46	13,43	2,67	1,37	0,72	4,52	3,71

Карьерная влажность глины - не более 21%.

Число пластичности - 20.

Коэффициент чувствительности к сушке - 1,55.

Общая усадка - 11,4%.

Воздушная усадка - 7%.

Каолинитовые глины имеют светлую окраску и прочную неподвижную кристаллическую решетку, слабо набухают при взаимодействии с водой, характеризуются тугоплавкостью, малопластичные и малочувствительны к сушке.

Глины, содержащие монтмориллонит, имеют подвижную кристаллическую решетку, расширяются при увлажнении, весьма пластичны, сильно набухают, при формовке склонны к свилеобразованию, чувствительны к сушке и обжигу.

В глине могут быть различные примеси -- тонкодисперсные или в виде включений; кварцевые (песок, пыль), карбонаты (известняк, магнезит, доломит), гипс, железистые соединения (лимонит, гидроксид железа, пирит) и щелочесодержащие соединения (полевые пшаты, растворимые соли).

Согласно классификации сырье разделяется по размерам: глинистые частицы менее 0,005 мм; пылеватые - 0,050-0,005 мм; песчаные - 0,05-2,00 мм. Глинистые породы наиболее распространенная в природе группа осадочных пород. Глины содержат примеси других минералов. По вещественному составу глинистое сырье разделяется на группы: глина, суглинок, супеси.

Состав глиняной смеси становится пригодным для получения керамических материалов (полнотелого или пустотелого кирпича и керамических камней) при содержании 15% высокодисперсной, высокопластичной или 25% среднедисперсной глин монтмориллонитового состава.

При производстве керамического кирпича применяют различные методы и способы для улучшения природных свойств сырья с целью обеспечения формовочных и сушильных свойств, повышения прочности и морозостойкости изделий, т. е с целью получения кирпича с заданными свойствами.

Шамот -- огнеупорная глина, каолин, обожжённые до потери пластичности, удаления химически связанной воды и доведённая до некоторой степени спекания. Данное наименование применяется также в отношении других исходных материалов, используемых для производства огнеупоров, обожжённых до окускования смешанных с глиной порошков и стабилизации свойств материала.

По применяемым материалам различают высокоглинозёмистый, корундовый, цирконовый шамот, изготовленный с применением шамотной глины кирпич.

Шамот получают путём обжига при температуре 1300--1500 °C в печах, обычно вращающихся или шахтных [6].

Сырьё поступает в печь в естественном виде или в виде брикетов, подготовленных на ленточных, вальцевых и других прессах.

По степени спекания различают «высокоотожжённый» шамот, с водопоглощением от 2--3 до 8--10 %, и «низкожжённый» -- до 20--25 %.

Влажность шамота - 5-9%. Гранулометрический состав: крупность зёрен от 1 до 5 мм - 85%; менее 1 м - 15%. Содержание фракций более 5 мм не допускается. Ввод шамота способствует уменьшению пластичности на стадии формования, уменьшению коэффициента усадки на стадии сушки, и в итоге увеличению прочности изделия.

Песок - мелкообломочная рыхлая осадочная горная порода, состоящая из зёрен минералов разрушенных горных пород. Природный песок представляет собой рыхлую смесь зёрен размером 0,14-5 мм., образовавшуюся в результате разрушения твёрдых горных пород. Состоит главным образом из зёрен минералов (кварца, полевого шпата, слюд и др.), мелких обломков пород и иногда частиц скелетов ископаемых организмов (кораллов и др.).

Размеры зёрен в песках колеблются обычно от 0,1 до 2,0 мм. По величине зёрен выделяют пески: грубозернистые (2,0-1,0 мм.), крупнозернтнстые (1,0-0,5 мм.), среднезеринстые (0,5-0,25 мм.) и мелкозернистые (0.25-0,01 мм.). Форма зёрен бывает окатанная, полуокатанная, угловатая и остроугольная - в зависимости от происхождения и длительности переноса зёрен.

В качестве сырьевого материала принимаем речной песок Павлодарского месторождения.

Золы ТЭС в основном состоят из SiО2 (40-60%), А12Оз (15-30%), СаО (1-10%).

Золы, используемые в производстве керамических стеновых изделий пластическим способом с добавкой глины, должны обладать хорошей формуемостью, иметь однородный и стабильный состав. Содержание в них карбонатных включений не должно превышать нормы, установленной по методике ВНИИстрома, серы, в пересчете на SO3 - 2, шлаковых включений размером более 3 мм - 5%, количество несгоревшего топлива должно составлять не более 10%, содержание А12Оз не менее 15%.

Золы ТЭС, содержащие небольшое количество остатков топлива (менее 10%), могут быть использованы как основной компонент шихты для изготовления кирпича. Такие золы образуются от сжигания энергетических углей Экибастузского, Карагандинского, Кузнецкого и других месторождений. По содержанию тонкодисперсных фракций эти золы относятся к грубодисперсным. По термическим свойствам глины, используемые в качестве сырья в производстве керамических стеновых изделий, разделяются на группы: легкоплавкие (температура размягчения до 1200°С), средней плавкости (1200-1400°С), тугоплавкие (выше 1400°С).

Золы ТЭС состоят в основном из кислого алюмосиликатного стекла, аморфизированного глинистого вещества, кварца, полевого шпата, муллита, магнезита, гематита и остатков топлива. По нормам допустимое содержание остатков горючих в золе-уносе ТЭС должно находиться, % от массы золы: бурых углей и сланцев менее 4, каменных углей 3-12, антрацита 15-25 [7].

В качестве сырьевого материала принимаем золу Экибастузского ТЭС.

3.5 Технологическая схема производства

Описание технологической схемы. Глину добывают на карьере многоковшовым экскаватором и автотранспортом отвозят на хранение в глинозапасник завода. Из глинозапасника глина подается в бункер глинорыхлителя, а после рыхления направляется на дозирование, осуществляемое ящичным питателем.

Песок привозят автотранспортом, хранят в бункере, откуда подают на просеивание на сито-бурат. Частицы размером более 5 мм удаляют в отвал. После просеивания по элеватору песок отправляют на хранение в бункер запаса, откуда они подаются на дозирование, осуществляемое ленточным питателем.

Золы привозят автотранспортом, хранят в бункере, откуда они подаются на дозирование, осуществляемое ленточным питателем.

Брак обжига из бункера хранения дозируют, подают в щековую дробилку и дробят. Далее измельченный шамот транспортируют ленточным конвейером и элеватором на измельчение в молотковую дробилку. После измельчения в молотковой дробилке шамот просеивают на виброгрохоте. Фракцию с размером частиц более 5 мм отправляют на домол, а фракцию с размером частиц менее 5 мм отправляют на хранение в бункер запаса. Из бункера шамот подается на дозирование, осуществляемое ленточным питателем.

Смешение компонентов (глина, песок, золы, шамот) осуществляют на ленточном конвейере. Данная смесь поступает в камневыделительные вальцы для удаления каменистых включений, после чего она транспортируется на измельчение и перемешивание в бегуны мокрого помола. Далее шихта поступает на помол в вальцы с гладкими валками.

После помола шихта отправляется на перемешивание с пароувлажнением в глиносмеситель с фильтрующей решёткой, которая служит для удаления из глины остатков растительного происхождения. Переработанную массу отправляют на вылеживание в течение 7-10 дней в шихтозапасник. Здесь происходят различные физико-химические процессы, и свойства формовочной массы меняются. Масса усредняется по влажности, но также происходит её тиксотропное упрочнение. Такую массу нельзя подавать сразу на формование.

Поэтому вылежавшуюся шихту многоковшовыми экскаваторами подают по ленточному конвейеру на промин и измельчение в вальцы тонкого помола. После чего шихта вновь поступает по ленточному конвейеру на перемешивание и пароувлажнение в лопастной двухвальный смеситель.



Рисунок 3.1 - Распределение скоростей течения пластичной и тощей масс в головке ленточного пресса.

Готовую шихту транспортируют ленточным конвейером на формование бруса. Для формования используется ленточный вакуумный пресс. Вакуумированию массу подвергают для улучшения ее формовочных свойств. Обезвоздушивание глиняной массы способствует более прочному сцеплению глиняных частиц между собой. При удалении воздуха из глиняной массы ее пластичность значительно повышается. После вакуумирования влажность керамической массы снижается на 2-3%, а, следовательно, уменьшается воздушная усадка.

Выдавливание является окончательной операцией формования изделий грубой строительной керамики (кирпич) и промежуточным этапом переработки пластичной тонкокерамической массы перед раскаткой и допрессовкой. Выдавливание может быть горизонтальным и вертикальным. Его осуществляют на шнековых вакуумных прессах. В шнековом прессе при движении массы возникает сложное объемно-напряженное состояние. Лопасти шнека сообщают массе поступательное и вращательное движение, а стенки корпуса пресса замедляют перемещение массы в прилегающим к ним слоям. По мере продвижения массы к головке пресса ее вращение замедляется, но периферийные слои движутся с большей скоростью. Окончательно уплотняет массу последний виток шнека. Он выжимает массу из цилиндра в головку пресса с различными по сечению скоростями, сообщая ей частичное вращение.

Ленточные вакуумные прессы имеют высокую производительность и являются агрегатами непрерывного действия, однако требуют «мягких» масс. В заготовке могут возникать дефекты, связанные с неравномерным движением массы.

Под действием бокового давления линейная скорость массы у стенки меньше, а окружная выше, чем в центре. В массе образуются два параболоидальных потока, скорости которых в мундштуке постепенно выравниваются. Более пластичные массы характеризуются большим градиентом скоростей по сравнению с жесткими (рис. 3.5.). Для снижения неравномерности течения используют шнеки с переменным шагом винта и двухзаходной выпорной лопастью. Крупнозернистые включения снижают склонность массы к расслаиванию.

Выдавливание сопровождается образованием анизотропной структуры масс, так как пластинчатые частицы глины ориентируются своей тонкой гранью в направлении максимальной скорости течения. Анизотропия проявляется в неравномерной усадке и различной прочности образцов в разных направлениях.

При неблагоприятных условиях возможно появление дефектов. S-образные трещины образуются при нарушении сплошности массы из-за разной продольной и окружной скорости ее течения. Уменьшение скорости течения в углах или на поверхности кернов для слабосвязанных масс приводит к образованию «драконова зуба» и «малых надрезов».

Дефекты устраняют подбором размеров головки пресса и мундштука (отношение длины к диаметру должно быть не менее 4, увеличиваясь для сильно пластичных и жестких масс), конусности мундштука, смазкой головки и мундштука. Эффективно применение вибрирующих головок или вставок и ультразвуковое разжижение масс [8].

Формованный глиняный брус разрезается на отдельные кирпичи струнным резательным автоматом, затем сырец укладывается на рамки, которые подаются к горизонтальному ленточному конвейеру. Далее автомат-укладчик укладывает кирпич-сырец на сушильные вагонетки, транспортировка которых осуществляется с помощью электропередаточной тележки. Свежесформованный сырец надо транспортировать осторожно во избежание его деформации. Кроме того, надо стремиться к наиболее рациональной укладке изделий в сушилке.

Кирпич-сырец поступает на сушку в туннельное сушило. Для сушки используется горячий воздух из туннельной печи, атмосферный воздух и рециркулят, а также дымовые газы из топки. Отработанный теплоноситель после очистки поступает в атмосферу. При сушке изменяется от коагуляционных к конденсационным природа контактов между частицами твердой фазы за счет удаления механически и физико-химически связанной воды. Химически связанная вода в сушке не удаляется. Для нормального протекания процесса сушки сырца, т. е. для того, чтобы изделия высыхали с максимальной равномерностью и без деформаций при минимальном расходе топлива и в минимальный срок, необходимо создать условия для интенсивной влагоотдачи с единицы поверхности изделия. Анализируя процессы, происходящие при сушке материалов, необходимо отметить следующее:

1) содержащаяся в материале вода при температуре 80-90оС испаряется. В этом случае имеет место поверхностное испарение или так называемая внешняя диффузия влаги;

2) при испарении влаги с поверхности материала в окружающую среду влага из внутренних слоев изделия перемещается к его поверхности. Происходит так называемая внутренняя диффузия влаги.

Если в процессе сушки замерять температуры материала и окружающей среды, то обнаруживается, что температура изделия ниже температуры воздуха. Следовательно, во время сушки поверхность твердого тела, имеющего относительно низкую температуру, соприкасается с газом, нагретым до более высокой температуры. Между ними происходит теплообмен. Поэтому процесс сушки можно рассматривать как комплекс параллельно протекающих явлений:

а) испарения влаги с поверхности материала;

б) внутренних перемещений (диффузии) влаги в материале;

в) теплообмена между материалом и окружающей газообразной средой.

При испарении влаги с поверхности изделий влажность поверхностных слоев по сравнению с внутренними слоями уменьшается и возникает так называемый перепад (градиент) влажности.

Внешним показателем процесса сушки является изменение веса материала во времени. Нижнюю часть садки на вагонетке выполняют более разреженной для выравнивания условий сушки на высоте туннеля.

После завершения процесса сушки с помощью электропередаточной тележки осуществляется транспортировка высушенного кирпича из сушила. Сушильные вагонетки поступаю к автомату-перекладчику, который осуществляет садку полуфабриката на обжиговые вагонетки для последующего обжига в печи.

Обжиг проводят в туннельной печи при температуре 1000оС. В качестве теплоносителя используются продукты сгорания газа. При обжиге за счет удаления влаги и сближения в результате этого частиц, вследствие фазовых и химических превращений, частичного получения жидкой фазы протекают структурообразующие процессы. Важнейшие физико-химические процессы, обеспечивающие качество продукта, происходят при обжиге.

Процесс обжига керамического кирпича может быть условно разделен на четыре периода:

1) подогрев до 200°С и досушка-удаление физической воды из глины;

2) дальнейший нагрев до 700°С «на дыму» и удаление химически связанной воды из глины;

3) «взвар» - до температуры обжига 980-1000°С - созревание черепа;

4) охлаждение, «закал» - медленное до 500°С и быстрое от 500 до 50°С обожженных изделий [1].

Такое производственное деление на периоды не вскрывает сущности реакций в керамической массе при обжиге. Газовая среда в печи влияет на процессы, протекающие при формировании черепка, и поэтому она также должна регламентироваться режимом обжига. Эта среда может быть окислительной, нейтральной и восстановительной.

Окислительная среда характеризуется избытком воздуха против того количества, которое теоретически необходимо для полного сгорания топлива.

Присутствие 4-5% кислорода в продуктах горения при обжиге изделий грубой керамики типично для окислительной среды. Содержание кислорода в пределах 8-10% свидетельствует о сильно окислительной среде и полезно при интенсивном выгорании органических веществ массы.

Образование жидкой (стекловидной) фазы в гидрослюдистых глинах начинается по крайней мере с 700°С, но заметное развитие эти фазы получают лишь при температурах на 150-200°С выше. Появление стеклофазы содействует дальнейшему растворению в ней некоторой части минеральных составляющих глины и новому минералообразованию. Стеклофаза обеспечивает спекание и образование черепа. С физической стороны действие стеклофазы характеризуется усадкой изделия. В зависимости от степени развития стеклофазы, что регулируется выдержкой и созреванием черепа, можно сообщить ему ту или иную плотность (пористость). Именно в этом процессе и состоят операции выдержек - «взвар» и начала охлаждения - «закал», которые необходимо осуществлять: «взвар» - в пределах температур 980-1000°С и «закал» - до 800°С, а также длительностей для получения кирпича должного качества - ярко-красного (не алого) по цвету и звонкого при ударе. Кроме того, выдержка необходима для выравнивания температурного поля в печи.

Спекаемость глины зависит от содержания в ней плавней и степени их дисперсности.

На процесс формирования керамического черепка влияют: химический и гранулометрический состав сырья, соотношение компонентов в массе, а также температурно-газовый режим обжига.

Процесс спекания первоначально пористого тела начинается с образования контактов между частицами и их роста по мере повышения тем пера туры. При производственном обжиге керамических изделий никогда не достигается термодинамическое равновесие [9].

Из печи забирается горячий воздух на сушку в туннельное сушило, а отработанные дымовые газы после очистки выбрасываются в атмосферу.

Из печи обожженный кирпич транспортируется при помощи электропередаточной тележки на выставочную площадку, оборудованную мостовым краном. Пакеты кирпича сгружаются с помощью крана на выставочную площадку. Затем производится сортировка кирпича и садка его на европоддоны. Изделия соответствующего качества на поддонах с помощью электропогрузчика отгружаются потребителю согласно графика, а бой и брак изделий отправляется на переработку в производство.

3.6 Расчет и выбор основного технологического оборудования

Основой расчёта технологического оборудования является проектная мощность предприятия (450000 м3), режим его работы (непрерывный), продолжительность технологического цикла и часовая производительность агрегата.

Расчёт необходимого числа единиц (n) оборудования производят по формуле:

, (3.6.1)

Рn - требуемая часовая производительность предприятия (м3/ч),

Рч - часовая производительность выбранного агрегата (м3/ч),,

К - нормативный коэффициент использования оборудования во времени (0,85).

Расчёт необходимого числа единиц оборудования:

1) Валковые дробилки.

(3.6.2)

Принимаем 3 валковые дробилки марки ДВД-40.

Таблица 4.6.1 - Технические характеристики валковой дробилки марки ДВД 40

Элементы характеристики	Показатели
Производительность, м3/ч	40
Диаметры валков, мм	1000
Ширина валков, мм	640
Частота вращение валков, об/мин
подвижного	22,5
неподвижного	32,1
Отход подвижного валка, мм	До 80
Мощность электродвигателя, кВт	55
Частота вращения вала электродвигателя, об/мин	1470
Габаритные размеры, мм
длина	3250
ширина	3020
высота	1290
Масса, кг	7200

2) Конусные дробилки.

(3.6.3)

Принимаем 1 конусную дробилку марки КМД-1750Т.

Таблица 4.6.2 - Технические характеристики конусной дробилки марки КМД - 1750 Т

Элементы характеристики	Показатели
Производительность, м3/ч	85-140
Диаметр основания дробящего конуса, мм	1750
Пределы регулирования выходной щели, мм	5-15
Максимальный размер загружаемого материала, мм	70
Эксплуатационная масса, кг	51000
Установленная мощность, кВт	160
Габаритные размеры, мм	5800х3525х4185

3) Ленточный вакуумный пресс.

(3.6.4)

Принимаем 1 ленточный вакуумный пресс марки СМК-133.

Таблица 4.6.3 - Технические характеристики ленточного вакуумного пресса марки СМК - 133

№	Элементы характеристики	Ед. изм.	Показатели
1	Производительность	шт/час	7000
2	Диаметр шнека на выходе	мм	550
3	Мощность электродвигателя	кВт	75
4	Габаритные размеры: длина ширина высота	мм	7000 1430 2600
5	Вес	т	5,46

4) Смесители.

(3.6.5)

Принимаем 4 смесителя марки СМК 126А.

Таблица 4.6.3 - Технические характеристики смесителя марки СМК 126А

Элементы характеристики	Показатели
Производительность, т/ч (м3)	64 (36,2)
Частота вращения валов, мин-1	30
Диаметр окружности, описываемый лопастями, мм	600-4
Установленная мощность, кВт	37
Масса (общая), кг	4400
Габаритные размеры, мм
длина (L)	5900
ширина (B)	1700
высота (H)	1350

5) Вальцы тонкого помола.

(3.6.6)

Принимаем 4 установки марки СМК 516.

Таблица 4.6.3 - Технические характеристики вальцов тонкого помола марки СМК 516

Элементы характеристики	Показатели
Производительность, т/ч (м3)	50(35)
Установленная мощность, кВт	86,55
Масса (общая), кг	9290
Габаритные размеры, мм
длина (L)	4000
ширина (B)	3300
высота (H)	1280

6) Принимаем сушильный барабан СМЦ429,3.

Таблица 4.6.3 - Технические характеристики сушильного барабана марки СМЦ 429,3

Элементы характеристики	Показатели
Производительность	Не указывается, т.к. зависит от свойств материалов, их влажности (начальной и конечной), размера кусков материала.
Тип	поточный
Характер работы	непрерывный
Размер корпуса барабана (длина х диаметр), мм	14 000 х 2 800
Объём барабана, куб. м	84,08
Частота вращения барабана, об/мин	4,12
Уклон корпуса барабана к горизонту, град.	1-4
Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм	14 000 х 4 644 х 4 464
Мощность двигателя, кВт	55
Частота вращения двигателя, об/мин	1 000
Масса, кг	48950-53700 (в зависимости от типа насадок)

7) Принимает питатель марки СМК 351, с производительность до 75 миллионов штук кирпича в год.

8) Принимаем 2 мельницы марки ТермоГазЛ-4,6 с производительностью 30 миллионов штук в год.

9) Расчет количества туннелей в сушилке:

Необходимо высушивать 5952,38 штук в час.

Время сушки - 60 часов.

Количество вагонеток - 23 штуки.

Количество кирпича на одной вагонетке - 220 штук.

1. Единовременная емкость туннеля:

250•23=5750 штук

2. Количество кирпичей, высушиваемых одним туннелем, учитывая время сушки 60 часов:

5750/60=96,83 шт/ч

3. Количество вагонеток, выталкиваемых в час:

95,83/250=0,383 ваг/ч

4. Общее количество туннелей:

5952.38/95,83=62.11=63 туннеля

Имеются два запасных туннеля, следовательно, всего 65 туннелей (6 блоков по 10 туннелей и один блок имеет 5 туннелей).

Таблица 4.6.3 - Технические характеристики туннельная сушилка конструкции Гипрострома

№	Элементы характеристики	Ед. изм.	Показатели
1	Производительность	шт/час	0
2	Температура: воздуха, поступающего из зоны охлаждения туннельной печи в смесительную камеру воздуха, подогреваемого в калорифере и поступающего в смесительную камеру смеси продуктов горения газов в печи с воздухом из зоны остывания, на входе в смесительную камеру разбавленных дымовых газов, поступающих из подтопка рециркулята, поступающего в смесительную камеру теплоносителя, поступающего в туннель отработанного теплоносителя в конце туннеля	оС	450 180 128 150 400 40 80 47
3	Относительная влажность отработанного теплоносителя	%	85
4	Общий максимальный расход тепла на испарение влаги с учетом всех потерь в трубопроводах в зимних условиях	ккал/кг	1630
5	Габаритные размеры туннеля: длина ширина высота	м	30 1,1 1,7

10) Принимаем 2 туннельные печи Гипрострома с производительностью каждой 36 миллионов штук в год.

Бункер для хранения глины.

Согласно производственной программе должен вмещать 107,15 м3/час.

Необходимо обеспечить запас сырья на 10 суток:

107,15 • 240 = 25716 м3

2. Бункер для хранения шамота.

Согласно производственной программе должен вмещать 6,3 м3/час

Необходимо обеспечить запас сырья на 10 суток:

6,3 • 240 = 1512 м3

3. Шихтозапасник.

Согласно производственной программе должен вмещать 6,3 м3/час

Необходимо обеспечить запас сырья на 10 суток:

6,3 • 240 = 1512 м3

4. Бункер для хранения песка

Согласно производственной программе должен вмещать 6,3 м3/час

3.7 Расчет потребности в рабочей силе

К составу производственных рабочих относят всех лиц, непосредственно занятых при изготовлении продукции, начиная со склада сырья и кончая выдачей готовой продукции, а также дежурных слесарей и монтеров.

В состав цехового персонала входит начальник цеха, сменные мастера, младший обслуживающий персонал. Для обеспечения выпуска необходимой продукции следует произвести правильную расстановку рабочей силы с учетом механизации и автоматизации производственных процессов.

Потребное количество рабочих определяется исходя из количества выбранного оборудования и анализа технологических операций, осуществляемых рабочими на всех стадиях производства данного материала.

Штатная ведомость цеха (завода) представлена в таблице 3.8.1

Численность вспомогательных рабочих составляет 25% - 40%, а служащих 8%- 10% (из них ИТР не менее 6%) численности основных производственных рабочих.

При определении количества рабочих руководствуемся нормами технологического проектирования предприятия строительных материалов.

Таблица 4.7.1 - Штатная ведомость

Наименование профессии и видов работ	Количество работающих
	1	2	3	?
а) производственные рабочие
Рабочие склада глины и добавок	2			2
Машинисты грейферных кранов	2	2		4
Оператор валковых дробилок	1			2
Оператор конусной дробилки	1			1
Оператор сырьевых мельниц	2			2
Оператор вакуумного пресса	1	1		2
Оператор сортировочного отделения	2			2
Оператор сушильного отделения	2	2	2	6
Оператор печей	2	2	2	6
Оператор силосов	4			4
Бригада склада готовой продукции	2	2	2	6
б) административные рабочие
Начальник цеха	1			1
Технолог	1			1
Механик	1			1
Начальник лаборатории	1			1
Лаборант	2			2
Электрик	1			1
Охрана	2	2	2	6
Дежурный электрик		1	1	2
Дежурный механик		1	1	2
МОП	1			1

3.8 Контроль качества продукции

Основные показатели качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также параметры технологических переделов представлена в таблице 3.8.1.

4. Устройства и принцип действия установки

Валковая дробилка - установка для дробления материалов вращающимися навстречу друг другу валками или вращающимися валками и неподвижной щекой. Основным рабочим элементом валковой дробилки является вращающийся на горизонтальной оси цилиндрический валок. Подлежащий дроблению материал подается сверху, затягивается между валками или валком и футеровкой камеры дробления и в результате этого дробится.Валковые дробилки бывают одно-, двух-, трех- и четырех- валковые. Четырехвалковую дробилку в ряде случаев можно рассматривать как две двухвалковые, смонтированные в одном корпусе.

Поверхности валков бывают гладкие, рифленые,- ребристые и зубчатые длинно- и короткозубчатые (длиннозубчатые -- при высоте зуба более 0,1 диаметра валка, короткозубчатые при высоте зуба менее 0,1 диаметра валка). Сочетание дробящих поверхностей может быть различным: например, оба валка могут иметь гладкую поверхность или один гладкую, другой -- рифленую. Дробилки с гладкими и рифлеными валками обычно применяют для дробления материалов средней прочности (до 150 МПа); дробилки с зубчатыми валками применяют для измельчения каменного угля и подобных материалов малой прочности (до 80 МПа). Крупность продукта дробления валковой дробилки зависит как от размера выходной щели между валками, так и от типа поверхности рабочих органов. В мировой практике валковые дробилки используют, как правило, на заключительных стадиях дробления (среднее и мелкое дробление).

Существенным недостатком валковых дробилок является интенсивное и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей валков (бандажей) при обработке прочных и абразивных горных пород. Бандаж изнашивается в основном в средней части валка, что не дает возможности поддерживать стабильный размер выходной щели по всей ее длине. Кроме того, валковые дробилки обладают сравнительно невысокой удельной производительностью.

Рисунок 5.1 - Двухвалковая дробилка в разрезе

Рисунок 5.2 - Двухвалковая дробилка

Наиболее распространена двухвалковая дробилка. Валки вращаются навстречу один другому, захватывают и дробят попавший между ними материал, раздавливая его и частично истирая. Иногда для увеличения истирающего эффекта, необходимого при измельчении некоторых материалов, валкам сообщают разную окружную скорость.

Корпуса подшипников вала одного из валков опираются на пружины и могут перемещаться. В результате этого при попадании недробимого предмета один валок может отойти от другого и пропустить недробимый предмет, после чего под действием пружин возвратиться в исходное положение. Имеются конструкции, в которых предпружинены оба валка. Их применяют там, где в исходном материале много недробимых включений.

Рисунок 5.3 - Привод валков в дробилки

Широко распространенная до последнего времени «традиционная» двухвалковая дробилка, выполнена по схеме приведенной на рис. выше. Шкив 2 дробилки приводится во вращение электродвигателем, далее через одноступенчатый редуктор, закрытый кожухом 8, вращение передается первому рифленому валку 3, корпуса подшипников которого неподвижно прикреплены к раме дробилки. Подшипники 7 второго гладкого валка 4 прижаты к упору амортизационными пружинами 5 и могут перемещаться, сжимая пружины, увеличивая зазор между валками и пропуская недробимый предмет. Вращение от первого (ведущего) валка передается второму (ведомому) валку с помощью шестерен с удлиненными зубьями, допускающими изменение межцентрового расстояния между валами валков.

Снижение энергозатрат и расходуемых материалов происходит вcледствие того, что измельчение в валковом прессеизмельчителе достигается преимущественно за счет давления, которое частицы материала передают друг другу, а не за счет сжатия отдельных частиц между рабочими валками.

Внедрение валковых прессизмельчителей позволяет достичь экономии эксплуатационных затрат от 15 до 60% и примерно на такой же процент снизить расход электроэнергии. Это снижение происходит благодаря более эффективной передаче энергии -- вначале от поверхности валков к частицам, затем между частицами.

Дополнительно этот способ может иметь еще несколько преимуществ:

За один цикл при проходе через валки ослабляется структура сжимаемого материала путем создания микротрещин в частицах. Образование этих микротрещин имеет в потенциале значительное снижение индекса истираемости и потребления удельной энергии при последующем измельчении в шаровой мельнице. При обработке золотоносной руды до выщелачивания образуются трещины, облегчая проникновение щелочного раствора в частицы. Таким образом можно улучшить извлечение золота.

Наблюдается улучшение выделения ценных компонентов некоторых руд, где трещины способствуют отделению зерен. Это может использоваться для более эффективного выделения минералов.

В верхней части корпус и рама связаны между собой предохранительным механизмом, состоящим из системы тяг и пружин, позволяющих регулировать зазор между валками, а также допускающих расхождение валков при попадании недробимого предмета. В этом случае валок вместе с подвижной рамой и установленным на ней электродвигателем поворачиваются вокруг шарнира и зазор между валками увеличивается. После прохождения недробимого предмета пружины возвращают валок в первоначальное положение. Усилие, необходимое для дробления материала, обеспечивается предварительным поджатием пружин.

Каждый валок имеет шкив, поэтому при работе дробилки развивается дополнительный маховой момент, в результате чего дробление материала происходит более равномерно.

Привод каждого валка осуществляется клиноременной передачей от электродвигателей, установленных на корпусе и подвижной раме, поэтому при расхождении валков межцентровое расстояние клйноременной передачи не изменяется.

Бандаж валка состоит из отдельных секторов, что позволяет быстро, не разбирая дробилки, заменять износившиеся бандажи. Бандажи изготовляют из марганцовистой стали.

Для переработки глиняной массы предназначены дырчатые вальцы. Ниже показаны общий вид (а) и кинематическая схема (б) дырчатых вальцов. Они состоят из тихоходного 1 и быстроходного 2 валков, каждый из которых приводится во вращение от отдельного электродвигателя 3 через редуктор 4 для быстроходного валка и через редуктор 4 и зубчатую пару 5 для тихоходного валка. Тихоходный валок опирается на предохранительные пружины 6 и при попадании в исходном материале недробимых предметов может отходить от быстроходного валка, пропуская этот предмет.