Сокращение брака и увеличение выпуска готовой продукции

РЕФЕРАТ

Отчет о проекте    с.,     рис.,     табл.,12 источников, 3 прил.





КЕРАМИЧЕСКИЙ ПОЛНОТЕЛЫЙ КИРПИЧ,  ГЛИНА, ОПИЛА, МЕТОД ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ, МАССОПОДГОТОВКА, ФОРМОВКА, СУШКА, ОБЖИГ, ВЫБРАКОВКА, ПАКЕТИРОВАНИЕ,  СМЕСИТЕЛИ, ВАЛЬЦЫ ГРУБОГО И ТОНКОГО ПОМОЛА, ШИХТОЗАПАСНИК, ВАКУУМ-ПРЕСС, ТУННЕЛЬНАЯ СУШИЛА, ТУННЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ, 



Объектом проектирования является производство  полнотелого керамического кирпича.

Цель проектирования: сокращение брака и увеличение выпуска готовой продукции. 

В процессе работы проводился аналитический обзор по разрабатываемой теме, выбран пластический метод производства. На основе патентных данных проведена оптимизация технологического оборудования, приводящая к уменьшению капитальных затрат. Представлен материальный и тепловой балансы, расчет основного аппарата, экономическое и экологическое обоснование проекта. 

                                                       









СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                                           Стр.

Введение



1 Основные проектные решения



1.1 Выбор и обоснование методов производства



1.2 Выбор места строительства



1.3 Патентный поиск



1.4 Проектное предложение



2 Технологическая часть



2.1 Теоретические основы  технологических процессов    



2.2 Характеристика сырья и готового изделия



2.3 Операционное описание технологического процесса



3 Расчетная часть



3.1 Материальные расчеты



3.2 Тепловые расчеты



3.3 Выбор и расчет основного аппарата



3.4 Выбор вспомогательного оборудования



4 Производственный контроль



5 Автоматизация и автоматизированные системы управления



6 Строительно-монтажная часть



7 Работа предприятия в чрезвычайных ситуациях



8 Стандартизация



9 Охрана труда и экологическая оценка производства



10 Экономическое обоснование проекта



ЗАКЛЮЧЕНИЕ



Список использованных источников



Приложения













	  Введение



Известно, что разработка технологии и изготовление керамического кирпича с высокими теплоизоляционными свойствами и организация его производства является актуальной задачей, которая позволяет сократить дефицит строительных материалов в  Республике.

Многолетний опыт производства керамического кирпича показал, что при изготовлении первого обеспечивается экономия сырья до 30%, топлива до 20%, снижение себестоимости до10-15%. В результате уменьшения объемного веса уменьшается нагрузка фундаментов, облегчается труд рабочих.

За счет развития малоэтажного строительства, увеличения объемов строительства частного сектора, большого объема реконструкционных работ, выполнения программы ликвидации ветхого жилья обеспечивается востребованность в строительных материалах.   

Прирост производства кирпича должен быть осуществлен в основном, путем лучшего использования производственных мощностей кирпичных заводов, а улучшение качества продукции – за счет совершенствования технологий.

Сегодня перед кирпичной промышленностью поставлены большие задачи, успешное решение которых в значительной мере будет зависеть от рационального использования мощностей кирпичных заводов и от того, как быстро будет освоено массовое производство оборудования для этой отрасли промышленности.       















1 Основные проектные решения



	1.1 Выбор и обоснование метода производства[1] 

Исходя из содержания воды и от характеристики сырья,  различают следующие основные способы формования: пластический способ (воды 16–25%); полусухой способ (7–16% влажности); сухой способ (2–7% влажности).

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. Влажность глины составляет 20%.

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

	Технологическая схема производства изделий с пластическим способом подготовки массы, несмотря на свою сложность и длительность, наиболее распространена в промышленности стеновой керамики и  позволяет выпускать изделия в широком ассортименте, более крупных размеров, сложной формы и большей пустотности. В отдельных случаях предел прочности при изгибе и морозостойкость таких изделий выше, чем у изделий, полученных способом полусухого прессования из того же сырья.







1.2 Выбор места строительства[2] 

Проектом выбрано место строительства предприятие в городе Мамадыш Республики Татарстан,  на базе ЗАО ««Стройсервис» Мамадышский кирпичный завод»., который  расположен  по адресу г.Мамадыш, ул.Давыдова 137а  в пяти километрах от федеральной трассы М7, что говорит о развитой сети автомобильных дорог.	 Карьер  сырья  расположен на северо-западной стороне города Мамадыш	  и доставляется на завод автотранспортом. Энергоснабжение обеспечивается с подстанции с города Елабуга с входным напряжением  10кВ и выходным 0,4 кВ, рабочая мощность 2400кВ с установкой двух транспортеров на общую мощность 3600 кВ.	 Газом обеспечивает «Мамадышгоргаз», через цеха с входным диаметром трубы – 150 мм, давление газа среднее, выходное давление 0,5 Па. Имеется аварийный дизельный генератор с мощностью 459кВ, что позволяет не останавливать режим сушки и обжига с целью недопущения брака продукции.	 Вода на технологические, хозяйственно–бытовые и другие нужды поступает из городского хозяйственно – бытового водопровода. Цеха снабжается из городской линии. Цех дополнительно имеет артезианскую скважину, которая используется как резервный источник водоснабжения.	 Территория оборудована ливневой канализации, а также системой видеонаблюдения с возможностью контроля внешних источников.		

Ввиду увеличения объёмов строительства повышается спрос на стройматериалы,  в том числе и на керамический кирпич. Поэтому потребность кирпича в Мамадышском районе высокая. Основными потребителями являются частные компании.	 Выпуская большой объем  продукции, завод нуждается в рабочей силе и в квалифицированных специалистах, которые обучаются в высших учебных заведениях Республики.	Все это обуславливает хорошие перспективы развития для строительства и развития завода.	

		



1.3 Патентная часть

	Для проведения патентных исследований определяется предмет поиска по теме дипломного проекта, подлежащий расследованию. Предмет поиска: «Керамическая масса». Поиск проводится по отечественному патентному фонду, исходя из наличия фонда в библиотеке КНИТУ  и на сайте ФИПС: www. fips.ru. Источником информации об отечественных изобретениях является официальный бюллетень РФ « Изобретения. Полезные модели». Классификационные индексы предмета поиска определяется по Международной Патентной Классификации МПК:С04В28/20, 33/00, 33,02, 33/13, 35/14,35/16,38/06,38/08.	   Целью патентных исследований является установление уровня развития техники и анализ применимости прогрессивных решений в дипломном проекте.	Номера охранных документов, имеющих отношение к теме поиска, заносятся в таблицу 1.1

Таблица 1- Перечень охранных документов

№

Индекс МПК (51)

№ охранных документов (11) или (21)

Дата опубликования (43)-(46)

Страна выдачи патента (19)

Название изобретения (54)

1

2

3

4

5

6

1



C04B 33/132





 2015108975/03



 10.03.2016



РФ

Керамическая масса для изготовления изразцов

2

C04B 33/132



 2014144574/03

27.10.2015

РФ

Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки

3

C04B 33/132



 2014141428/03

 10.10.2015

РФ

Керамическая масса для изготовления керамического кирпича





Продолжение таблицы 1

4

C04B 33/16



 2014139391/03

 20.09.2015

РФ

Керамическая масса

5

B28B 15/00 



 2013135560/03

 27.11.2013

РФ

Линия для изготовления кирпича методом полусухого формования

6

C04B 33/132 

C04B 33/16 



 2012130579/03

 10.11.2013

РФ

Керамическая масса для производства кирпича

7

C04B 41/86 



2012130563/03

20.11.2013

РФ

Кирпичная глазурь

8

F27B 9/00 



2009143737/02

10.12.2010

РФ

Туннельная печь-сушилка

9

F27B 9/34



2010126200/02

10.01.2012

РФ

Стенка сушильной камеры,камеры обжига или камеры туннельной печи для изготовления конструктивных элементов из керамического или аналогичного материала и стеновой модуль для такой стенки

10

C04B 35/185



2009125693/03

20.02.2011

РФ

Шихта для изготовления огнеупорных изделий

11

F27B 9/00



2009143737/02

10.12.2010

РФ

Туннельная печь-сушилка









Продолжение таблицы 1

12

B28B 15/00

B28B 13/02

F27D 3/12

F27B 1/00



2006116437/03

20.09.2008

РФ

Комплекс для сушки и обжига кирпича с его транспортировкой в кассетах, кассета для транспортировки кирпича, автомат-садчик, автомат-укладчик, сушило и накопитель кассет

13

F26B 21/06



2006114411/06

20.10.2007

РФ

Способ контроля сушки керамических изделий

14

F26B 9/06



2006112941/06

20.09.2007

РФ

Туннельная сушилка

15

B28B 13/04



2006112416/03

10.12.2007

РФ

Комплекс для формования и штабелирования кирпича-сырца



Таблица 2- Перечень отобранных патентных источников

№

 Индекс МПК(51)

 № охранных документов (11) или (21)

Дата опубликования (43) или (45) или 46

Страна выдачи

патента(19)

Название изобретения

(54)

1

2

3

4

5

6

1



C04B 33/132



2015108975/03



10.03.2016



РФ

Керамическая масса для изготовления изразцов

2

C04B 33/132

2014141428/03

 10.10.2015

РФ

Керамическая масса для изготовления керамического кирпича



Продолжение таблицы 2

1

2

3

4

5

6

3

C04B 33/16

2014139391/03

 20.09.2015

РФ

Керамическая масса

4

C04B 33/132

C04B 33/16

2012130579/03

 10.11.2013

РФ

Керамическая масса для производства кирпича

5

F27B 9/00

2009143737/02

10.12.2010

РФ

Туннельная печь-сушилка

Вывод: Патентные исследования по фонду изобретений показали, что тема разработана достаточно хорошо, всего найдено 15 изобретений, но внимание разработчиков к исследуемой теме неравномерно по годам. 

Для анализа обработано пять изобретений, которые имеют непосредственное отношение к исследуемой теме.

       1 (51) C04B 33/132

    (11)  2 576 687

    (21)  201518975/03

    (22)  13.03.2015

    (72)  Щепочкина Юлия Алексеевна 

    (73) Щепочкина Юлия Алексеевна

          (54)   Керамическая масса для изготовления изразцов

(57) Изобретение касается производства печных изразцов. Керамическая масса для изготовления изразцов включает, вес.ч.: каолин 10-15; шамот 1-1,5; кварцевый песок 1-1,5; тальк 3-3,5; циркон 1-1,5. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости изразцов. Термостойкость составляет 20-25 циклов. Изразцы сушат до влажности не более 5% и обжигают при температуре 1150-1200°C. На поверхность изразцов наносят слой тугоплавкой глазури и обжигают изразцы вторично при температуре 1100-1200°C. Возможна роспись изразцов термостойкими керамическими красками.

           2 (51)  C04B 33/132

(11)  2 564 551

(21)  2014141428/03

(22)  14.10.2014

(72)  Коротаев Владимир Николаевич

        Вайсман Яков Иосифович

        Куликова Юлия Владимировна

        Пугин Константин Георгиевич

        Слюсарь Наталья Николаевна

        Ильиных Галина Викторовна 

        Базылева Яна Вадимовна

(73) Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" 

               (54) Керамическая масса для производства кирпича



(57)  Патент относится к области производства строительных изделий, в частности к изготовлению керамического кирпича. Керамическая масса для производства кирпича включает глину, измельченную макулатуру с размером частиц менее 10 мм и измельченные до размера частиц менее 0,5 мм отходы стекла при следующем соотношении ингредиентов, мас. 

3 (51)  C04B 33/16

    (11)  2 563 846

         (21)  2014139391/03

(22)  29.09.2014

(72) Щепочкина Юлия Алексеевна

(73) Щепочкина Юлия Алексеевна

(54) Керамическая масса

(57) Изобретение относится к составам керамических масс, которые могут быть использованы для изготовления облицовочной плитки, архитектурных деталей. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры обжига изделий. Керамическая масса включает, мас. %: диоксид титана 0,5-1,0; фосфат кальция 4,0-5,0; глина беложгущаяся 60,0-63,5; бентонит 2,0-4,0; полевой шпат 14,0-16,0; волластонит 14,0-16,0. 

Техническим результатом является получение керамических изделий, удовлетворяющих требованиям ГОСТа 530-2012 при значительном снижении стоимости их получения, расширение сырьевой базы.

Задача изобретения состоит в снижении температуры обжига изделий, полученных из керамической массы.

      4  (51)  C04B 33/132

                 C04B 33/16

          (11)  2 497 775

(21)  2012130579/03

(22)    17.07.2012

(72)   Щепочкина Юлия Алексеевна

(73)   Щепочкина Юлия Алексеевна

(54)  Керамическая масса для производства кирпича

(57) Патент относится к промышленности строительных материалов и касается составов керамических масс для производства кирпича. Техническим результатом изобретения является снижение температуры обжига изделий. Керамическая масса для производства кирпича содержит глину, уголь, измельченный брак кирпича после сушки, кварцевый песок, сульфитно-дрожжевую бражку, карбоксиметилцеллюлозу и измельченную макулатуру при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина - 81,2-87,1; уголь - 1-1,5; измельченный брак кирпича после сушки - 0,1-1,0; кварцевый песок - 10-14; сульфитно-дрожжевая бражка - 1-1,5; карбоксиметилцеллюлоза - 0,3-0,5; измельченная макулатура - 0,3-0,5. Технический результат достигается тем, что керамическая масса для производства кирпича, содержащая глину, уголь, измельченный брак кирпича после сушки, дополнительно включает кварцевый песок, сульфитно-дрожжевую бражку, карбоксиметилцеллюлозу и измельченную макулатуру, причем компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%: глина 81,2-87,1; уголь 1-1,5; измельченный брак кирпича после сушки 0,1-1,0; кварцевый песок 10-14; сульфитно-дрожжевая бражка 1-1,5; карбоксиметилцеллюлоза 0,3-0,5; измельченная макулатура 0,3-0,5.

      5  (51)  F27B 9/00

    (11)  2 406 049

          (21)  2009143737/02

(22)  26.11.2009

(72)  Ашмарин Геннадий Дмитриевич

        Беляев Сергей Егорович

        Курносов Владимир Владимирович

                 Ласточкин Валерьян Геннадиевич

(73)  Ашмарин Геннадий Дмитриевич

        Беляев Сергей Егорович

        Курносов Владимир Владимирович

                 Ласточкин Валерьян Геннадиевич

     (54)  Туннельная печь-сушилка



(57) Изобретение относится к туннельной печи-сушилке и может быть использовано при сушке и обжиге керамических стеновых изделий. Туннельная печь-сушилка содержит рабочий канал, разделенный условно на зоны предварительного нагрева, сушки, подготовки, обжига и охлаждения, вентиляторы отбора дымовых газов, отработанного теплоносителя из сушки и горячего воздуха из зоны охлаждения, вентиляторы подачи холодного воздуха в начало и конец зоны охлаждения, отопительную систему зоны обжига и вентиляционную систему зоны сушки, систему рециркуляции, оснащенную воздухонагревателем, размещенную в зоне предварительного нагрева, и рекуперативные скоростные горелки, установленные в конце зоны подготовки и выполненные в виде горелок, смонтированных внутри рекуператоров, при этом выходы рекуператоров соединены с вентилятором отбора дымовых газов. Обеспечивается повышение качества изделий и экономия топливных ресурсов. Технический результат предлагаемого решения - повышение качества изделий и экономия топливных ресурсов. Технический результат достигается тем, что известная печь-сушилка, включающая рабочий канал, разделенный условно на зоны предварительного нагрева, сушки, подготовки, обжига и охлаждения, вентиляторы отбора дымовых газов, теплоносителя из зоны сушки и горячего воздуха из зоны охлаждения, вентиляторы подачи холодного воздуха в начало и конец зоны охлаждения, отопительную систему зоны обжига и вентиляционную систему зоны сушки, дополнительно снабжена системой рециркуляции, оснащенной воздухонагревателем, размещенной в зоне предварительного нагрева, рекуперативными скоростными горелками, установленными в конце зовы подготовки, при этом выходы рекуперативных скоростных горелок соединены с вентилятором отбора дымовых газов.

 Наиболее близким к теме дипломного проекта «Производство керамического кирпича» является изобретение по патенту

Изобретение  № 2009143737/02 Туннельная печь-сушилка.

          Сходство между дипломным проектом и изобретением заключается в том, что туннельная печь-сушилка содержит рабочий канал, разделенный условно на зоны предварительного нагрева, сушки, подготовки, обжига и охлаждения, вентиляторы отбора дымовых газов, отработанного теплоносителя из сушки и горячего воздуха из зоны охлаждения, вентиляторы подачи холодного воздуха в начало и конец зоны охлаждения, отопительную систему зоны обжига и вентиляционную систему зоны сушки, систему рециркуляции, оснащенную воздухонагревателем, размещенную в зоне предварительного нагрева, и рекуперативные скоростные горелки, установленные в конце зоны подготовки и выполненные в виде горелок, смонтированных внутри рекуператоров, при этом выходы рекуператоров соединены с вентилятором отбора дымовых газов. Обеспечивается повышение качества изделий и экономия топливных ресурсов.

Патент № 2014141428/03 Керамическая масса для производства кирпича включает глину, измельченную макулатуру с размером частиц менее 10 мм и измельченные до размера частиц менее 0,5 мм отходы стекла.

          Отличие заключается в том, что в моем производстве использовалось несколько видов глин, но не использовалось стекло.

       1.4 Проектное предложение[2]

	На ЗАО «Стройсервис» в настоящее время выпускается два вида кирпича: керамический полнотелый и керамический пустотелый кирпичи. С целью увеличения ассортимента выпускаемой продукции, за счет выпуска цветного кирпича. Для этого предлагаем вводить в шихту мел Камско-Устьинского района, светло-жгущую каолиновую глину Орского месторождения, тугоплавкую глину  Талалаевского месторождения Республики Башкортостан.  При этом можно будет получить кирпич различных цветовых гамм – от  слоновой кости до персика.

Таким образом, использование добавок позволит:

Получить изделия различных цветовых гамм совместно с серийным товарным продуктом при соблюдении технологических условий сушки и обжига полнотелого керамического кирпича;

Расширить ассортимент выпускаемой продукции и повысить конкурентоспособность предприятия;

Полученную прибыль от продажи направить на покрытие расходов для установления дополнительного оборудования - бункера мела, сито-бурата, дозатора.

С целью снижения брака на стадии формовки изделий  предлагается произвести замену головки вакуум-пресса.



		



	2 Технологическая часть



	2.1 Теоретические основы процесса[3]

	Керамический кирпич, изготавливаемый методом  пластического формования,  включает в себя стадии: добыча и транспортирование сырья;- подготовка и хранение сырья; формование; сушка; обжиг;  контроль; упаковка и отгрузка. Выделяют четыре основных – массоподготовка, формовка, сушка и обжиг.

Массоподготовка включает – измельчение и увлажнение глины, удаление камней, а использование дробильно-увлажняющей машин  позволяет механизировать  размол и перемешивание до однородной пластичной массы, пригодную для  дальнейшего гидроэкструзионного формования бруса.

Считается, что  керамический кирпич высокого качества можно получить лишь при полном разрушении исходной структуры  глин, тонком измельчении и тщательном перемешивании составляющей шихты до получения однородной глиномассы, при которых происходят диспергация (раскрытие внутренних поверхностей материала для большого контакта частиц с влагой)  и гомогенизация  (процесс, когда вещество делают однородным  путем разбивания крупных частиц).  

Перед формованием шихту вылеживают в шихтозапасниках для 

- усреднения влажности смеси, то есть равномерного распределения влаги на поверхности глинистых частиц и обволакивания этими частицами компонентов шихты;

- дальнейшей диспергации глинистых частиц и повышения пластичности.

Подготовленная глиномасса направляется на стадию формования, назначение  которой  в  получении  не только кирпича-сырца заданной формы и размера, но и обеспечение определенной равномерно распределенной плотности и бездефектности структуры.	 

Для формования кирпича пластическим способом применяют вакуумные ленточные прессы. Назначением ленточного пресса является уплотнение рыхлой массы глинистого сырья с одновременным приданием ей правильной формы. Прочность кирпича прежде всего зависит от качества перемешивания массы и степени уплотнения шихты. Степень уплотнения, производимая прессом, прежде всего зависит от влажности глиномассы; чем больше влажность глиномассы, тем она подвижнее и легче выходит из пресс, оказывает меньшее сопротивление и следовательно, создает меньшее давление в головке пресса. Фактором, так же влияющим на степень уплотнения, служит длина головки и мундштука. Чем больше длина головки и мундштука, тем больше будет поверхность трения и тем сильнее уплотнится масса. Изделия, изготовленные на вакуум-прессе, обладают более высокими качествами. Воздух, находившийся в массе, распределяются в ней в виде мельчайших пузырьков, поэтому в разрезе массы отсутствуют видимые поры. После формования керамические изделия имеет невысокую механическую прочность из-за наличия в массе влаги, количество которой зависит от способа производства, минерального состава массы и других факторов. Это затрудняет транспортирование изделий, кроме того, в процессе сушки происходит усадка изделий. 

Сушка – искусственный или естественный процесс удаления влаги из материалов. Значимость сушки, которая сопровождает получение всех силикатных материалов, в производстве керамики особенно велика, так как только в этой ветви силикатной технологии сушке подвергают не сырье, а сформированный полуфабрикат. Процесс сушки неизбежно сопровождается усадкой материала. Если скорость диффузии воды из внутренних слоев сырца будет равной или несколько больше скорости внешней диффузии влаги с его поверхности, то усадка будет происходить равномерно без возникновения больших напряжений внутри изделий. Если же скорость диффузии поверхности изделия будет больше скорости диффузии из внутренних слоев, поверхностные слои его сохнут заметно быстрее внутренних, что приводит к короблению, деформации и растрескиванию изделий. Даже микроскопические трещины, невидимые глазом, могут в ходе последующего обжига привести к существенному ухудшению качества и даже к разрушению изделий. Сушильным агентом, как правило служит воздух, нагреваемый до определенной температуры в зоне охлаждения обжиговых агрегатов или в специальных нагревательных устройствах. Так же используют газы от обжиговых печей.	Оптимальный режим сушки, подбираемый опытным путем, должен обеспечивать получение высококачественных, бездефектных изделий с заданной влажностью в возможно короткие сроки с наименьшими затратами теплоты и энергии. Ускорение процесса сушки и уменьшение брака может быть достигнуто увеличением скорости внутренней диффузии до скорости внешней диффузии, тщательной обработкой массы и уменьшением начальной влажности изделия, уменьшением воздушной усадки массы за счет введения отощающих добавок, повышением капиллярности масс введения электролитов. Наиболее действенным и экономичным способом увеличения скорости внутренней диффузии является предварительный подогрев массы, например,  при увлажнении ее не водой а паром. Сушка керамического полуфабриката должна обеспечить необходимую прочность, позволяющую рационально размещать его в обжигательных печах; завершение объемных изменений материала, связанных с удалением жидкости, а так же предотвратить появление дефектов, которые могут возникать из-за интенсивного газовыделения при испарении воды или разложения органических соединений в теле обжигаемого изделия.		Обжиг – это завершающая операция технологического процесса. Основная цель обжига – закрепить форму изделия и придать ему достаточную механическую прочность и другие свойства. Режим обжига должен устанавливаться с учетом физико-химических процессов, протекающих в керамическом черепке в процессе обжига. Несоблюдение режима обжига может вызвать деформацию изделий. Различные физико-химические изменения происходят в следующих температурных интервалах:  	В интервале  темпе-ратур до 200°С – удаление физически связанной воды

(Ca,Mg)O·Al2O3·4SiO2·2хH2O(Ca,Mg)O·Al2O3·4SiO2·(2х)H2O+хH2O		(2.1)

В интервале температур 200-8000С выделяется летучая часть примесей глины и введенных в состав массы выгорающих добавок. Материал приобретает наибольшую пористость, способствующую беспрепятственному удалению воды и летучей часть органических веществ. Оксид железа FeO в результате окисления перехода в оксид железа Fe2O3.							

В интервале температур 400-650°С происходит удаление химически связанной воды из алюмосиликатов											(Ca,Mg)O·Al2O3·4 SiO2·(2-х)H2O(Ca,Mg)O·Al2O3·4 SiO2+(2-х)H2OВ      (2.2)

этот период происходит усадка изделий.	 В интервале температур 300-1000°С происходит разложение карбоната(при 300-400°С – карбонатов железа FeCO3; 600-700°С –карбонатов магния MgCO3; 800-900°С –карбоната кальция CaCO3) При температуре 573°С – переход ?-кварца в ?-кварц с увеличением объема на 0.82%.	При температуре выше 900°С образуется стекловидная фаза и происходит рекристаллизация минералов.								

Обжиг керамических изделий заключатся в постепенном нагревании помещенного в обжигательную печь сырца до установленной температуры – обычно 930-1000°С, после чего обожженный кирпич постепенно охлаждается.

В процессе обжига глина претерпевает ряд физических и химических изменений, в результате которых совершенно меняются ее свойства.

Различают три периода обжига: подогрев, обжиг и охлаждение. Скорость нагревания и остывания изделий характеризует режим обжига. Изменение температуры в процессе обжига характеризуется кривой обжига. Для различных видов печей кривые обжига различны, но во всех случаях в первый период, когда происходит удаление влаги и выгорание органических примесей, скорость подъема температур не должна быть высокой, но избежание								

2.2 Характеристика сырья и готовой продукции[2]

Исходное сырье

Глина «Красная гора» г.Мамадыш:

  Гранулометрический состав - по содержанию тонкодисперсной фракции относится к группе низкодисперсного сырья.

Содержание частиц менее 0,001 мм - 13-18%.Пластичность – 3-8%.

Химический состав, (% масс):

SiO2  -56,7-58,2 ; Al2O3-12,8-14,5 ; TiO2 -0,8-0,9; Fe2O3-5,4-7,1; CaO -9,3-10,7;

MgO -2,1-4,3; SO3общ. -0,04-0,05; Na2O3+K2O -2,4-2,7; П.П.П.-10,19

Воздушная и линейная усадка -7,7%; Общая линейная усадка-8,1%

Огнеупорность -13300С(класс легкоплавких); Карьерная влажность -15-20%

Объемная насыпная плотность-1850 кг/м3.

Древесные опилки:	

Предельная крупность опилки -7-8 мм; Влажность естественная –до 20%

Природный газ

Химический состав,(%) - СН4 -54,3; С2Н4- 24,5; С3Н4 -5,7; С4Н10 -0,43

С5Н12 -15,07

Готовый продукт

Масса, кг-3,5

Водопоглощение, % – 8-12

Морозостойкость,цикл- 25-35

Предел  прочности при изгибе МПа-2,8; при сжатииМПа-15

Размер, мм: 250?120?65



 2.3 Операционное описание технологического процесса[1,2]

Производство кирпича состоит из следующих основных стадий: доставка сырья в глинозапасник, приготовление глиняной массы, формовка, сушка и обжиг кирпича-сырца. Добыча ведется открытым способом. Бульдозером производятся вскрышные работы. Бульдозером производятся вскрышные работы. За вскрышными работами начинается добыча глины. Усреднение глины производится во время добычи при эскалации и перемещения глин бульдозерами в конус. Добытая в карьере глина хранится в течение года в открытом складе-конусе, где она усредняется и вылеживается. Далее глина самосвалами доставляется на завод и разгружается в глинозапасник (поз. 1) – утепленный склад, где поддерживается температура не ниже +15°С. В глинозапаснике имеется приемный бункер, откуда глина поступает в мощную глинодробилку (поз. 2) предварительного дробления глин с получением на выходе комьев 80мм. На выходе из дробилки глина поступает в ящичный питатель (поз. 3), а затем в два крупноразмерных силоса (поз. 4). В глинозапаснике установлен также третий бункер (поз. 7) с питателем для дозировки в шихту кварцевого песка. После питателей глина переходит на дезинтегратор (поз.5), где происходит выделение каменистых включений из материала. Дальнейшая переработка осуществляется на валковой мельнице среднего помола (поз. 6), имеющей зазор между валками в 3-4 мм. Сюда также дозируется кварцевый песок. После вальцов шихта подается на двухвальный смеситель (поз.8). где происходит увлажнение шихты водой и тщательное ее перемешивание. После смесителя увлажненная шихта подаётся в шихтозапасник (поз. 9), где вылеживается в течение 3-4 суток. В нем осуществляется также 19 дополнительное усреднение шихты, происходит ее набухание и релаксация напряжений после механической обработки. После шихтозапасника два ящичных питателя с крупноразмерными бункерами обеспечивают равномерную подачу глины в формовочное отделение. Из питателей шихта подается через распределитель в валковую мельницу тонкого помола (поз. 10) с исключительно малым зазором между цилиндрами – приблизительно 1мм. Затем сырье, предварительно пройдя дополнительное перемешивание и доувлажнение в экструдерном смесителе (поз. 11), с влажностью 20% подается на вакуумный экструдер (поз. 12), где формируется в глиняный брус заданной формы. Давление прессования – 1,5 МПа, разряжение в вакуум-камере – 0,09 МПа. Шнек переменного диаметра и шага забирает материал в вакуумкамере, пропуская её через уплотняющую головку с получением компактной массы глины. В конце головки расположен мундштук, придающий нужную форму глиняному брусу. На выходе из экструдера вначале отрезается мерный брус длиной 1800мм. Затем мерный брус подается на автомат-резчик (поз. 13) и разрезается на одинаковые по длине изделия. Изделия укладываются автоматом-укладчиком на двадцатипаллетную сушильную вагонетку (поз. 14) и подаются в туннельное сушило (поз. 15). Время сушки – 72 часа, температура сушки – не более 70°С. Сушилка по длине разбита на четыре зоны с автономной подачей теплоносителя в каждую зону. Гибкая регулировка позволяет адаптировать режим сушки к свойствам сырья. После сушки высушенные кирпичи с остаточной влажностью 1-3% автоматически снимаются с сушильных вагонеток и подаются на устройство, где автоматически оформляются квадратные блоки, которые при помощи захватов автоматом-садчиком переносятся на обжиговую вагонетку (поз.16). После загрузки тросово-волочильный механизм перемещает вагонетку по транспортному контуру к туннельной печи (поз. 17). Сначала вагонетки перемещаются в предпечье, где кирпич досыхает и предварительно нагревается до температуры 65-70°С, а также образуется резерв нагруженных печных 20 тележек, для того, чтобы печь могла работать непрерывно, а затем поступают в саму печь. Печь состоит из зон предварительного нагрева, обжига и охлаждения. В зоне подогрева изделия на тележках интенсивно нагреваются циркулирующими продуктами сгорания. Разница температур между верхней и нижней частью канала выравнивается вентилятором низкотемпературной и высокотемпературной рециркуляции. Удаление дымовых газов наружу происходит при помощи центробежного вентилятора. Отсасывание осуществляется по боковым стенкам печи. В зоне обжига установлены сводовые газовые горелки, которые распределены по двухрядным группам. Максимальная температура обжига – 960°С, продолжительность обжига – 48 часов. Каждая группа включает, помимо горелок, вентилятор подачи первичного воздуха на горение, коллекторов газов, клапаны и принадлежности. Здесь происходит собственно обжиг и формируется керамическое тело кирпича. Микропроцессор, установленный на пульте управления, полностью контролирует процесс обжига через установленную на печи пирометрическую систему. В последней зоне печи специальное оборудование по заданному режиму производит охлаждение материала. На выходе из печи находится устройство дополнительного охлаждения, которое охлаждает кирпичи и печные вагоны до выходной температуры. Складирование и хранение готовой продукции. Из печи вагон вынимается тележкой, которая снабжена толкателем и подается на выгрузочную площадку склада готовой продукции, где кирпич перекладывается с сортировкой в поддоны в количестве 280 шт. и упакуется упаковочной машиной. Складирование кирпича осуществляется краном, который снабжен грузозахватным приспособлением «вилкой» для подъема пакетов. Пустой обжиговый вагон по бесконечной обкатке подается на садку. 























          3 Расчетная часть

3.1 Материальные расчеты[4]

Материальный баланс цеха

Материальный баланс цеха для керамического кирпича производительностью 60 млн. шт. в год. Для приготовления шихты используется глина месторождения  «Красная гора» и древесные опилки.	

Средняя масса изделия: 3,5 кг

Нормы потерь и брака по техническим пределам:

-при разрушении на выставочной площадке (бой)=2%

-брак  при обжиге=3%

-садка на обжиговой вагонетке=0.5%

-сушка=2%

-усадка  на сушильные вагонетки=1.5%

-формование=0.5%

-складирование шихты=0.2%

-смешение=0.05%

-измельчение=0.8%

-камневыделительные вальцы=0.1%

-объемное дозирование=0.1%

-транспортировка=0.02%

-переработка опилок=1%

Технические параметры:/10/

Пароувлажнение=0.4%

Остаточная влажность кирпича после сушки=6%

Карьерная влажность глины=21%

Влажность опилок=20%

Формовочная влажность глины=21%

Потери  при прокаливании глины=4,9%



Состав шихты:

Глина 85% плотность 1,8 т/м3

Опилка 15% плотность 0,5т/м3

Переведем   объемные проценты в массовые:

1м3 гл.......................