Цех по производству керамовермикулитовых изделий
Федеральное агентство по образованию
Пермский государственный технический
университет
Кафедра строительных материалов и
специальных технологий
Курсовой проект по дисциплине
«Технология теплоизоляционных
материалов» на тему:
« Цех по производству
керамовермикулитовых изделий»
Выполнил:
студент гр. ПСК-03-2
Щеколдина
Е.Н.
Проверил
преподаватель:
Семейных Н.С.
Пермь, 2007
Содержание
1. Введение
. Технологическая часть
.1 Характеристика и номенклатура изделия
.2 Выбор, обоснование и описание принятой схемы
технологического процесса
.3 Режим работы и производственная программа предприятия
.4 Характеристика исходного сырья. Расчет потребности в
сырьевых материалах (материальный баланс)
.5 Выбор и расчет количества основного технологического оборудования
.6 Расчет потребности в энергетических ресурсах
.7 Контроль производства и качества готовой продукции
. Техника безопасности и охрана труда
. Список используемой литературы
1. Введение
Керамовермикулит - эффективный теплоизоляционный материал, разработанный
в УралНИИстромпроекте, который сочетает высокие теплоизоляционные свойства с
достаточно высокими температуростойкостью, долговечностью и низкой плотностью.
Керамовермикулитовые теплоизоляционные изделия изготавливаются из вспученного
вермикулита, огнеупорной глины с различными добавками путем формования, сушки и
обжига. [2] В различных отраслях промышленности требуется большое количество
теплоизоляционных материалов для высокотемпературной изоляции (900-1250° С)
печей, котлов и других агрегатов. В настоящее время эта потребность покрывается
в основном, теплоизоляционными керамическими изделиями, изготавливаемыми из
диатомита, трепела или огнеупорных глин (пенокерамика), а также
перлито-керамическими изделиями. Современным требованиям к таким материалам в
наибольшей степени удовлетворяют так называемые ультралегковесные керамические
изделия, изготавливаемые формованием вспененных огнеупорных глиняных масс с
последующей сушкой и обжигом. Однако полное удовлетворение потребности в этих
материалах сдерживается рядом причин, связанных с нераспространенностью
сырьевой базы (диатомиты, трепелы, огнеупорные глины), сложностью технологии
изготовления пеноглиняных керамических изделий и, как следствие этого, высокой
стоимостью изделий. Существующий дефицит в высокотемпературных
теплоизоляционных материалах может быть значительно сокращен, если: для
производства их использовать вспученный вермикулит. Поскольку последний не
претерпевает каких-либо существенных, изменений до температур 1100-1250 °С, при
подборе соответствующей керамической связки можно, по несколько измененной, для
обычной керамики технологии производить теплоизоляционные керамические
изделия-плиты, кирпич, блоки, скорлупы с температурой применения 900-1250° С.
Исследования в области технологии вермикулито-керамических материалов
проводились в УралНИИСтромпроект , ЛИСП, ВНИИСТРОМе , ВНИПИ Теплопроект и
других научно-исследовательских организациях. Эксплуатация в изоляции
стекловаренных печей показала, что изделия должны иметь температуру применения
не ниже 1000 °С, размеры изделий составляют: по длине 300-500 мм, по ширине 230
мм на бакоре, 370 мм и более на подвесных стенках, по толщине 115 мм (толщина
изоляционного слоя).
Преимущества керамовермикулитовых изделий:
§ многократно снижает массу футеровки;
§ возможность получения изделий различной конфигурации с
пустотами, переменной плотности;
§ материал легко обрабатывается вручную, в т.ч. пилится
ножовкой по дереву;
§ повышенная термическая стойкость материала позволяет
использовать изделия в тепловых агрегатах с жесткими режимами нагревания;
§ низкая теплопроводность при высоких температурах позволяет
значительно снижать теплопотери в окружающую среду;
§ значительно увеличивается межремонтный период эксплуатации
тепловых агрегатов;
§ экономия топлива в тепловых агрегатах с футеровкой из
керамовермикулита (снижение расхода топлива на 15-25%).
Достигаемый эффект:
§ Снижение расхода ТЭР на 15-18% за счет уменьшения потерь в
окружающую среду;
§ Низкая теплопроводность при высоких температурах, позволяющая
значительно снизить толщину футеровки;
§ Увеличение межремонтного периода эксплуатации тепловых
агрегатов.
2. Технологическая часть
.1 Характеристика и номенклатура продукции
Исходя из требований ГОСТ 2.114- 70 «Технические
условия. Правила построения, изложения и оформления в состав разработанных
ТУ-21- РСФСР -1 318.87
«Изделия керамовермикулитовые теплоизоляционные» вошли
следующие разделы, содержащие требования к керамовермикулитовым изделиям и
определяющие показатели качества продукции применительно к условиям и режимам
эксплуатации:
общие положения;
технические требования;
правила приемки;
методы контроля (испытаний, анализа, измерений);
транспортирование и хранение;
гарантия поставщика.
Действие данных технических условий распространяется
на опытную партию керамовермикулитовых теплоизоляционных изделий, изготовляемых
из вспученного вермикулита и глины с добавками (или без них), путем формования,
сушки и обжига. Изделия, предназначенные для изоляции тепловых агрегатов в
промышленности строительных материалов (съемные панели покрытия кольцевых
печей, наружная изоляция стекловаренных печей, футеровка роликовых печей) и для
изоляции промышленного оборудования в других отраслях народного хозяйства.
В разделе «Технические требования» содержится условие,
что изделия должны соответствовать требованиям настоящих технических условий и
изготовляться по технологическим регламентам, утвержденным в установленном
порядке.
Номинальные размеры изделий:
длина - 300, 500, 600 мм;
ширина - 230, 250, 370 мм;
толщина - 70, 115, 125 мм.
По согласованию с заказчиком допускается выпуск
изделий других размеров.
Предельные отклонения от номинальных размеров по длине
+/- 10 мм, по ширине и толщине +/- 5 мм.
Изделия должны иметь правильную геометрическую форму с
прямыми углами и ребрами, с четкими гранями и ровными поверхностями. Отклонения
от перпендикулярности смежных граней не должно превышать 5 мм по длине 250 мм.
Отбитость углов и ребер по глубине должна составлять не более 15 мм.
На поверхности изделий допускаются трещины глубиной не
более 1/3 толщины, длиной - до 150 мм и шириной 0,5-1,0 мм.
Для изготовления изделий должны применяться следующие
сырье и материалы: вермикулит вспученный по ГОСТ 12865-67, огнеупорная глина,
имеющая число пластичности не менее 18, шамотный порошок по ГОСТ 20956-75*,
отработанный катализатор производства синтетического каучука по ТУ 383032-78 и
некоторые другие тугоплавкие и огнеупорные дисперсные заполнители.
В зависимости от средней плотности
керамовермикулитовые теплоизоляционные изделия подразделяют на несколько марок,
причем каждая марка имеет свою предельную температуру применения (табл.2)
Марки керамовермикулитовых изделий Таблица №2
Марка
|
Средняя плотность, кг/м3
|
Предельная температура применения оС,
не выше
|
КВИ-400 КВИ-500 КВИ-600 КВИ-800
КВИ-1000
|
400 500 600 800 1000
|
1000 1050 1100 1150 1150
|
В технические условия для каждой марки изделий введен
показатель теплопроводности при нижних и верхних пределах температуры
применения. Как видно из табл.3 керамовермикулит имеет низкую теплопроводность
по сравнению с другими материалами, особенно при высокой температуре за счет
мелкопористой структуры и кристаллохимического строения вспученного
вермикулита, являющегося основным компонентом керамовермикулита.
Опыт эксплуатации керамовермикулита в изоляции
стекловаренных печей, в футеровке роликовых печей и в съемных панелях свода
кольцевых печей показал, что при таких показателях теплопроводности толщина
теплоизоляционного слоя может быть снижена с 400 мм до 120 мм, например в
изоляции стекловаренных печей, с 460 до 230 мм в футеровке роликовых печей для
обжига керамической плитки при температуре службы 1000-1150 °С. Таким образом,
показатель теплопроводности играет большую роль при выборе теплоизоляционного
материала для применения в изоляции промышленных тепловых агрегатов, в
частности, определенной марки керамовермикулитовых изделий.
Важным показателем качества керамовермикулитовых
изделий является линейная температурная усадка при предельно допустимой
температуре применения.
Для всех марок керамовермикулитовых изделий она должна
быть не более 2%, так как ее увеличение ведет к образованию трещин в кладке при
эксплуатации. При выборе теплоизоляционного материала для теплоизоляции или
футеровки печей потребитель должен учитывать этот показатель и определять
возможность использования материала в эксплуатационных условиях.
Готовые изделия в изломе должны иметь однородную
структуру без пустот, посторонних включений, расслоений и трещин.
Физико-механические показатели изделий Таблица №3
Показатели
|
Марка изделия
|
|
400
|
500
|
600
|
800
|
1000
|
Средняя плотность, кг/м3,
не более Теплопроводность, Вт/м К, не более, при средней температуре: 25 ±5оС
500 ±5оС Предел прочности при сжатии, Мпа, не менее Линейная температурная
усадка при предельно допустимой температуре применения, %, не более
Термическая стойкость, возд. теплосмен
|
400 0,087 0,146 0,6 2,0
40
|
500 0,105 0,152 0,8 2,0
40
|
600 0,120 0,178 1,0 2,0
40
|
800 0,160 0,230 2,0 2,0
30
|
1000 0,250 0,350 2,5
2,0 30
|
Выбор наибольшей крупности зерен вспученного вермикулита при изготовлении
изделий обусловливается температурой их применения и степенью пластичности
вермикулито-глиняной массы. В изделиях для высокотемпературной изоляции,
изготавливаемых из жестких или малопластичных смесей, лучшие результаты дает
применение средне- и мелкозернистого вермикулита с максимальной крупностью
зерен 5 мм. Использование крупнозернистого вермикулита нецелесообразно, так как
при высоких температурах коэффициент теплопроводности вермикулито-керамических
изделий будет высоким за счет конвективного теплообмена в крупных зернах. Кроме
того, при перемешивании смеси с малой пластичностью крупные зерна вермикулита в
большей степени подвергаются разрушению, чем мелкие, и, как следствие этого,
масса получается плотной, а изделия тяжелыми.
В изделиях для низкотемпературной изоляции, изготавливающихся из
высокопластичных смесей, возможно использование вермикулита и с наибольшей
крупностью 10 мм.[3]
Области применения керамовермикулитовых изделий:
Промышленность строительных материалов:
§ футеровка печей обжига керамического кирпича и облицовочной
плитки;
§ теплоизоляция стекловаренных печей.
Алюминиевая промышленность:
§ высокотемпературная изоляция электролизеров и миксеров в
алюминиевой промышленности.
Нефтехимия:
§ футеровка трубчатых подогревателей, печей пиролиза.
Металлургия и машиностроение:
§ футеровка термических печей;
§ утеплительные вкладыши в прибыльную часть изложниц в
сталеплавильном производстве.
Энергетика:
§ обмуровка котлов и изоляция паропроводов;
§ обмуровка газоходов.
2.2 Выбор, обоснование и описание принятой схемы технологического
процесса
Выбор способа производства и его аппаратурное оформление обусловлены
содержанием технологических требований и экономическими условиями. Основные
технологические операции, разработанного способа максимально приближены к
технологическому процессу производства огнеупорных шамотных изделий
пластического способа формования. Отказ от шликерного способа приготовления
массы и применение добавки полиэликтролита позволили снизить втрое влажность
сырца: со 120 до 42 % и увеличить максимальное содержание вспученного
вермикулита с 50 до 60 мас. %, что является принципиально новым решением.
Найденные технические решения позволили получить изделия с изотропной
структурой и свойствами.
Теплоизоляционные вермикулито-керамические изделия могут быть получены по
нескольким технологическим схемам. Так же как и при изготовлении бетонов с
небольшим объемным весом формовка вермикулито-керамических изделий должна
производиться с учетом характерных свойств вспученного вермикулита (высокой
пористости и сильно развитой поверхности). Главной задачей при изготовлении
легковесных вермикулито-керамических материалов является использование масс с
возможно меньшим расходом глины и создание достаточной пористости у
керамического скелета изделия при обеспечении надлежащей формуемости массы.
Прессованием пластичной смеси вермикулита и сравнительно тощей кирпичной глины
можно получить изделия, имеющие после обжига у0 = 300 - 500 кг/м3, но прочность
их будет невелика (Rизг = 0,5-3,5
кг/см2). Применение высокопластичных глин, введение в смесь определенных
добавок и использование некоторых технологических приемов обеспечивает
получение изделий со значительно более высокими техническими свойствами.
. «Пеновый» способ .
Сущность способа формования легковесных керамических изделий,
предложенного в ЛИСИ (авторы Дубенецкий К.Н. и Пожнин А.П.), тот же, что и при
изготовлении легких вермикулитовых бетонов. Этот способ предусматривает
обеспечение необходимой пластичности смеси путем введения в нее пены и
последующего прессования давлением 0,01 МПа . Некоторые данные по составу и
свойствам вермикулито-керамических изделий, приготовленные способом вспенивания
из ковдорского вермикулита фракций 0,6-10мм,обемной насыпной массой 150 кг/ м3
, боровической огнеупорной, ленинградской кембрийской и огланинской
бентонитовой глины, асбеста IV и V сортов, и обожженных при температуре
900 0С, приведены в таблице №4. Введение в смесь небольших количеств
бентонитовой глины и асбеста позволяет повысить прочность изделий.
Эффективность этих добавок объясняется тем, что они, обладая большой
водопотребностью, увеличивают количество теста. Армирующее действие асбеста,
видимо, в данном случае не играет существенной роли, так как при обжиге асбест
теряет свою прочность. Положительную роль повышенного количества поризованного
теста в формировании прочности вермикулито-керамических изделий подтверждает и
тот факт, что при замене части глины стеклянным порошком, не разбухающим в
воде, но увеличивающим количество жидкой фазы при обжиге, происходит снижение
прочности изделий.
Оптимальным соотношением между вермикулитом и водой для указанного
способа изготовления вермикулито-керамических изделий является 3 : 1, а между
водой и пеной 1 : 0,25 по объему. Объемная воздушная усадка равна 10-12%,
огневая - 1,5- 2%. Коэффициент теплопроводности изделий при нормальной
температуре составляет 0,06-0,08 ккал/м ч град. Предельная температура
применения- 900° С. Для изделий на огнеупорной глине она может быть и выше, если
обжиг будет произведен при более высокой, чем 900° С, температуре.
Расход материалов на 1 м3 изделий с yo = 300 кг/м3 составляет:
вспученного вермикулита 1,1 м3
огнеупорной глины 110 кг
бентонитовой глины 14 кг
асбеста 14 кг
клея мездрового 0,14 кг
канифоли 0,06 кг
соды кальцинированной ......... 0,06 кг
воды 420 л
Данные по составу и свойствам вермикулито-керамических изделий
Таблица №4
Состав , % по массе
|
Свойства
вермикулито-керамических изделий на
|
Вермикулит
|
Огнеупорная или кембрийская
глина
|
Бентонитовая глина
|
Асбест
|
огнеупорной глине
|
кембрийской глине
|
|
|
|
|
Объемная масса, кг/м3
|
Предел прочности при
изгибе, МПа
|
Объемная масса, кг/м3
|
Предел прочности при
изгибе, МПа
|
50
|
50
|
-
|
-
|
292
|
1,8
|
|
|
45
|
55
|
-
|
-
|
316
|
2,3
|
330
|
0,7
|
40
|
60
|
-
|
-
|
332
|
2,9
|
365
|
1,3
|
35
|
65
|
-
|
-
|
369
|
3,9
|
411
|
1,9
|
30
|
70
|
-
|
-
|
418
|
5,5
|
485
|
3,2
|
55
|
40
|
5
|
-
|
281
|
1,9
|
|
|
45
|
50
|
5
|
-
|
322
|
3,0
|
337
|
1,5
|
35
|
60
|
5
|
-
|
367
|
4,6
|
417
|
3,2
|
30
|
65
|
5
|
-
|
398
|
5,9
|
450
|
4,1
|
25
|
70
|
5
|
-
|
430
|
7,5
|
500
|
5,8
|
60
|
35
|
-
|
5
|
246
|
1,6
|
|
|
50
|
45
|
-
|
5
|
285
|
2,5
|
291
|
0,9
|
40
|
55
|
-
|
5
|
346 .
|
4*3
|
350
|
2,4
|
35
|
60
|
-
|
5
|
385
|
6,9
|
403
|
3,6
|
30
|
65
|
-
|
5
|
439
|
11,0
|
476
|
6,4
|
70
|
20
|
5
|
5
|
250
|
1,7
|
|
|
60
|
30
|
5
|
5
|
280
|
2,6
|
263
|
1,2
|
50
|
40
|
5
|
5
|
310
|
3,4
|
294
|
2,0
|
40
|
50
|
5
|
5
|
357
|
5,0
|
351
|
3,1
|
30
|
60
|
5
|
5
|
421
|
8,6
|
475
|
7,4
|
2. Способ получения легких вермикулито-керамических изделий разработанный
во ВНИИСТРОМе.
Автором данного способа является Саркисов Р.Б. Высокая пористость
керамического каркаса изделий, изготавливаемых по этому способу, обеспечивается
вспучиванием глиняного теста с помощью газообразователя. Формовка
осуществляется не прессованием, а вибрированием.
Огнеупорная глина после сушки и помола смешивается в мешалке со
вспученным вермикулитом в соотношении 1:3, затем производится затворение сухой
смеси 1%-ным раствором едкого натра до водотвердого отношения, равном 1 и
вводят в полученную массу алюминиевую пудру. После перемешивания сравнительно
жесткая смесь укладывается в формы и вибрируется при следующих параметрах:
частота колебаний 2800 в минуту, амплитуда 0,6-0,8 мм, продолжительность 2 мин.
После вибрирования изделия распалубливаются и направляются на сушку и обжиг.
Ниже приводятся основные физико-механические свойства получаемых этим
способом изделий.
Объемный вес в кг/м3
....................................................................350-420
Предел прочности при изгибе в кг/см2 ......................................
2-3
Коэффициент теплопроводности при 50°С в ккал/м ч
град…0,07-0,08
Коэффициент температурного расширения …………………. 6,6
*10-6
Термостойкость, не менее……………..…… 25 воздушных теплосмен с
максимальной температурой 800° С
Дополнительная усадка при температуре 1250 °С в % ……….не более 1
Огнеупорность в °С…………………………………..…….не ниже 1350
Температура применения в °С ……………………………….……до 1100
Коэффициент звукопоглощения ..ю.………………..…. …..не менее 0,9
Ниже приведен расход материалов на 1 м3 изделий:
вспученного вермикулита …………………………... 1,3-1,4 м3
огнеупорной глины ……………………………………60-70 кг
алюминиевой пудры ………………………………….. 0,8 кг
%-ного раствора едкого натра………………………….380 л
Изделия сушат при 140 - 160 °С с течении 18 ч, а обжигают по режиму: повышение
температуры 3 ч; выдержка при 1200 - 1250 °С - 1 ч и снижение температуры 4 ч.
3. Способ ВНИПИТеплопроект
Изделия с несколько большим объемным весом (400-500 кг/м3) получаются по
упрощенной технологии, разработанной во ВНИПИ Теплопроект. Огнеупорная глина
измельчается в стругаче и подается в смеситель, где распускается в воде.
Полученный шликер с влагосодержанием 77-80% процеживается через сито с размером
отверстий 1 мм и поступает в расходный бак-смеситель (где постоянно
перемешивается для поддержания однородности), а затем через объемный дозатор -
в смеситель для приготовления формовочной массы. Туда же с целью повышения
пластичности массы и уменьшения влагосодержания добавляется водный раствор
абиетата натрия (омыленной канифоли). После этого в смеситель загружается
вспученный вермикулит и вновь производится перемешивание.
Приготовленная таким образом масса с влажностью 60-65% порциями,
рассчитанными на изготовление одного изделия, подается в форму пресса.
Прессование производится при давлении 2 кг/см2. Затем следуют сушка и обжиг.
Ниже приводятся основные физико-механические свойства изделий:
Объемный вес в кг/м3 ……………………………………...…не более 500
Предел прочности при сжатии в кг/см2 ………………………не менее
7
Коэффициент теплопроводности при 600° С в ккал/м ч
град….не более 0,17
Дополнительная усадка при температуре 1100° С в
%……...не более 1
Огнеупорность в °С………………………………………….не ниже 1300
Температура применения в °С …………………………………...до 1100
Расход материалов на 1 м3 изделий составляет:
вспученного вермикулита ……………………..1,86 м3
огнеупорной глины …………………………....250 кг
абиетиновой смолы…………………………….…0,65 кг
едкого натра ……………………………..0,10 кг
воды................... …………………………………… 675 л
Технологическая схема производства вермикулитовых изделий аналогична
производству перлитовых изделий и включает в себя следующие процессы:
подготовка и дозировка сырьевых компонентов, приготовление формовочной смеси,
формование и термообработка. (рис.1)
Технологическая схема производства керамовермикулитовых изделий
Рис.1 Технологическая схема производства
- бункер огнеупорной глины;2- дозатор глины;3- лопастная мешалка;4, 5 -
бункер добавок;6,7 - дозаторы добавок;8- бункер вспученного вермикулита;9-
дозатор вспученного вермикулита;10- распределительный бункер;11- форма
пресса;12- сушилка;13- печь для обжига;14- склад готовой продукции.
Вспученный вермикулит, порошкообразная глина поступают
на завод автомобильным транспортом в мешках и хранятся в закрытом складе.
Участок подготовки исходных материалов обеспечивает
подготовку, заполнение и поддержание в необходимых объемах сырья (вспученный
вермикулит, глина, добавки).
Привезенная на склад порошкообразная глина должна
содержать до 3% частиц более 2 мм и свыше 70% частиц - менее 0,5 мм.
Бункера вспученного вермикулита и глины заполняются с
помощью электротали. Вспученный вермикулит или глина из мешков засыпаются в
бункер, стоящий на самоходной тележке. После заполнения бункера тележка
перемещается в цех, где электроталью данный бункер перемещается в нужное место.
Добавки поступают на предприятие в виде 50%
концентрата в бочках. Заполнение бункеров добавок осуществляется вручную с
помощью подъемных устройств, с предварительным разбавлением добавок до 17%
концентрации.
Материалы смешивают в двух лопастных горизонтальных мешалках
периодического действия. В первой мешалке готовят шликер, состоящий из глины,
воды и водного раствора абиетата натрия (омыленной канифоли). Водный раствор
абиетата натрия вводят с целью повышения пластичности массы и уменьшения
влагосодержания. После этого в смеситель загружается вспученный вермикулит и
вновь производится перемешивание.
При перемешивании в течение 8-12 мин шликер становится
пористым с плотностью 0,52-0,56 г/см3 и самотеком поступает в распределительным
бак , а затем во вторую мешалку. Во второй мешалке к шликеру подают вспученный
вермикулит и смесь перемешивают 8-12мин. Более длительное перемешивание смеси
приводит к разрушению зерен вермикулита и увеличению массы изделий. После
перемешивания получается формовочная масса плотностью 0,5 г/см3 и влажностью
50%. Массу заливается в движущиеся по конвейеру металлические очищенные и
смазанные формы, которые изготовлены с учетом усадки. Далее формы по конвейеру
поступают на сушку. Время сушки составляет 16ч. Остаточная влажность сырца
после сушки не должна превышать 3%, так как иначе снижается его прочность,
появляются трещины, отбитые ребра и углы.
После сушки сырец вынимают из формы (формы снабжены
автоматическим выталкивающим устройством) с прочностью 0,12-0,14 МПа,
устанавливают на полочные вагонетки в 8-10 изделия по высоте и направляют на
обжиг. Обжиг происходит в туннельной печи. Время обжига- 4ч. После обжига
автопогрузчики изделия снимаются с вагонеток и поступают на упаковку.
Готовые изделия одного вида, размера и марки упаковывают в полиэтиленовую
пленку, я затем в жесткую тару. Между изделиями должны быть уложены бумажные
прокладки. Хранят изделия в крытых складах раздельно по маркам и размерам,
штабелями высотой не более 2 м.
керамовермикулитовый производственный сырье продукция
2.3 Режим работы и производственная программа предприятия
Режим работы предприятия, цехов и отделений выбирают в соответствии с
Общесоюзными нормами типового проектирования ОНТП 07-85. Режим работы является
исходным материалом для расчета технологического оборудования, потоков сырья,
производственных площадей и списочного состава работающих.
Номинальное количество рабочих суток году……………...………262
то же, по выгрузке сырья и материалов ………………………………365
Количество рабочих смен в сутки …………………………….....…...2
То же по приему сырья и материалов:
ж/д транспортом………………………….……………...…………….2
автотранспортом……………………………………………………...…..2
Расчетное количество рабочих суток………………………………....247
Длительность плановых остановок на ремонты, суток……………...15
Продолжительность рабочей смены, ч…………………………….….....8
Нормативный коэффициент использования оборудования во времени kи=0,8
Количество рабочих дней в году Jф определяется по формуле:
JФ = J(262) - Jкап =262-15=247, где
кап - время капитального ремонта, равное 15-25 сут.
Годовой фонд времени работы оборудования Jф.о.
Ф.о. = J(262)*kи =247*0,8=197,6 где
и - нормативный коэффициент использования оборудования во времени,
колеблется в пределах 0,7-0,92.
Производительность цеха составляет 30 000 м3/год ( 12000 т/год)
Производительность с учетом брака составляет 30 450 м3/год ( 12180 т/год)
Участок
|
Рабочих дней в году, JФ
|
Рабочих смен в сутки
|
Длительность смены, ч
|
Коэфф. использования
оборудования, kи
|
Годовой фонд времени
работы, JФ
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Туннельная печь
|
247
|
3
|
8
|
0,9
|
7560
|
Туннельная сушилка
|
247
|
3
|
8
|
0,9
|
7560
|
Смеситель
|
247
|
2
|
8
|
0,8
|
3161
|
Дозаторы
|
247
|
2
|
8
|
0,8
|
3161
|
Транспорт
|
247
|
2
|
8
|
0,8
|
3161
|
Склад сырья
|
247
|
2
|
8
|
0,8
|
3161
|
Производственная программа Таблица №6
Вид продукции
|
Единица измерения
|
Выпуск продукции
|
|
|
В год
|
В сутки
|
В смену
|
В час
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Без учета брака
|
Керамовермикулитовая плита
|
м3
|
30 000
|
151,82
|
75,91
|
9,49
|
Керамовермикулитовая плита
|
шт
|
1 071423
|
5422
|
2711
|
338
|
С учетом брака 1,5%
|
Керамовермикулитовая плита
|
м3
|
30 450
|
154,1
|
77,05
|
9,63
|
Керамовермикулитовая плита
|
шт
|
1 087500
|
5504
|
2752
|
344
|
.4 Характеристика исходного сырья. Расчет потребности в сырьевых
материалах (материальный баланс)
Сырьем для получения керамовермикулитовых плит служит
вермикулит вспученный по ГОСТ 12865-67, огнеупорная глина, имеющая число
пластичности не менее 18, абиетиновая смола, едкий натр.
1. Вспученный вермикулит - сыпучий зернистый материал чешуйчатого
строения, получаемый в результате обжига природного вермикулита.
Вспученный вермикулит в зависимости от размера зерен делят на следующие
фракции:
крупный - с размером зерен от 5 до 10 мм;
средний - с размером зерен от 0,6 до 5 мм;
мелкий - с размером зерен до 0,6 мм.
Допускается наличие в крупном и среднем вермикулите зерен крупнее и
мельче указанных предельных значений в количестве не более 15 % по массе;
наличие зерен размером свыше 20 мм не допускается.
Допускается наличие в мелкой фракции зерен размером свыше 0,6 мм в количестве
не более 20 % по массе.
Вспученный вермикулит в зависимости от плотности подразделяют на марки:
100; 150 и 200.
Вспученный вермикулит должен соответствовать требованиям, указанным в
таблице 7.
Таблица №7
Показатель
|
Норма для марок
|
|
100
|
150
|
200
|
1. Плотность, кг/м3, не более
|
100
|
150
|
200
|
2. Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С), не более, при средней температуре: (25 ± 5) °С
|
0,055
|
0,060
|
0,065
|
(325 ± 5) °С
|
0,130
|
0,135
|
0,140
|
3. Влажность, % по массе, не более
|
3
|
3
|
3
|
. Огнеупорная глина - землистые обломочные горные породы осадочного
происхождения, состоящие в основном из высокодисперсных гидроалюмосиликатов.
Огнеупорная глина используется как связующее, которое после обжига превращается
в керамическое тело и придает изделиям механическую прочность.
По химическим и физическим показателям глина должна соответствовать
требованиям, указанным в таблице 8.
Таблица №8
Наименование показателя
|
Норма
|
Массовая доля Al2O3,%,
не менее
|
23,0
|
Массовая доля железа в пересчете на Fe2O3,%,
не более
|
4,5
|
Потери массы при
прокаливании, % не более
|
18,0
|
Коллоидальность, %, не
менее
|
8,0
|
Концентрация обменных
катионов, мг·экв/100г сухой глины, не менее
|
7,0
|
По гранулометрическому составу и массовой доли влаги порошкообразные
глины должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 9.
Таблица №9
Наименование показателя
|
Норма
|
Остаток , %, не более, на
ситах с размером ячеек 0,4 0,16
|
3,0 10,0
|
Массовая доли влаги, %
|
6,0-10,0
|
. Добавки.
С целью повышения пластичности массы и уменьшения влагосодержания
добавляется водный раствор абиетата натрия.
Состав сырьевой смеси:
Вспученный вермикулит- 59%
Огнеупорная глина- 40%
Абиетиновая смола- 0,1%
Едкий натр -0,02%
Вода - 50% от массы сухих компонентов
Материальный баланс Таблица №10
Наименование передела
|
Потери, %
|
Потребность в сырье, т
|
|
Брак
|
Физ-мех.
|
Хим.
|
В год
|
В сутки
|
В смену
|
В час
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
Склад готовой продукции W=1%
|
|
|
|
12000
|
48,58
|
16,19
|
2,02
|
Туннельная печь, Wнач=3%
|
1,50
|
3
|
2,4
|
12828
|
51,93
|
17,31
|
2,16
|
Туннельная сушилка, Wнач=50%
|
|
47
|
|
18857
|
76,34
|
25,44
|
3,18
|
Конвейер формования
|
|
0,25
|
|
18904
|
76,53
|
38,26
|
4,78
|
Смеситель
|
|
0,25
|
|
18951
|
76,72
|
38,36
|
4,79
|
Дозатор вспученного
вермикулита ( 59% от массы сухих компонентов)
|
|
0,25
|
|
7080
|
28,66
|
14,33
|
1,790
|
Дозатор глины (40% от массы
сухих компонентов)
|
|
0,25
|
|
4800
|
19,43
|
9,71
|
1,214
|
Склад вспуч. вермикулита
|
|
0,25
|
|
7098
|
28,73
|
14,36
|
1,795
|
Склад глины
|
|
0,25
|
|
4812
|
19,48
|
9,74
|
1,217
|
Сводная таблица расхода Таблица №11
Наименование сырья и
полуфабрикатов
|
Ед. изм.
|
Расход сырья
|
|
|
В год
|
В сутки
|
В смену
|
В час
|
Вспученный вермикулит
|
т
|
7098/7098
|
28,73/31,60
|
14,36/15,79
|
1,795/1,974
|
Огнеупорная глина
|
т
|
4812/4812
|
19,48/19,48
|
9,74/10,71
|
1,217/1,339
|
Абиетиновая смола
|
кг
|
11910/11910
|
48,21/53,04
|
24,11/26,51
|
3,01/3,31
|
Едкий натр
|
кг
|
2382/2382
|
9,64/10,61
|
4,82/5,30
|
0,60/0,66
|
Вода
|
т
|
5950/5950
|
24,09/26,49
|
12,04/13,25
|
1,51/1,65
|
В таблице 11 в числители приведена действительная потребность в сырье (с
учетом возможных производственных потерь), а в знаменателе - потребность в
сырье с учетом коэффициента неравномерности потребления, Кн.п.. Величина Кн.п.
изменяется в зависимости от периода потребления: в час до 1,3; в смену до 1,2;
в сутки до 1,1; в год до 1,0.
2.5 Выбор и расчет количества основного технологического оборудования
Количество технологического оборудования определяется по формуле:
КМ = ПТ / ПЧ *kИ, где
КМ - количество машин, подлежащих установке;
ПТ - требуемая производительность машин для данной операции в единицу
времени (час);
ПЧ - паспортная производительность машин выбранного типа в час;И -
коэффициент использования оборудования во времени.
Для дозирования компонентов принимаем следующие дозаторы:
Для дозирования вспученного вермикулита и глины - дозатор АВД-425 М, для
дозирования добавок и шликера - АВД- 350-2БЖ.
Дозатор АВД-425 М
|
|
Предел взвешивания, кг
наименьший наибольший
|
30 150
|
Вместимость бункера, м3
|
0,28
|
Цикл дозирования, с, не
более
|
60
|
Мощность, кВт
|
0,65
|
Габаритные размеры, мм
|
1810*960*1575
|
Масса, кг
|
495
|
Дозатор АВД-350 2БЖ
|
|
Предел взвешивания, кг
наименьший наибольший
|
80 400
|
Цикл дозирования, с, не
более
|
45
|
Мощность, кВт
|
0,73
|
Габаритные размеры, мм
|
1800*950*1875
|
Масса, кг
|
595
|
Для смешивания компонентов принимаем лопастной смеситель СМ-296Б
КМ = ПТ / ПЧ *kИ= 4,79/(7,5*0,8)=0,79→ необходим один смеситель.
Лопастной смеситель СМ-296Б
|
|
Внутренняя ширина корыта, м
|
0,64 2
|
Число оборотов лопастного
вала в1 сек
|
0,64
|
Мощность, кВт
|
10
|
Производительность, м3
|
7,5
|
Масса, т
|
7
|
Для транспортирования бункеров требуется электроталь грузоподъемностью
4,2т.
Расчет бункеров:
Ёмкость промежуточного бункера обычно принимается из расчета обеспечения
4-часовой работы технологического оборудования и может быть рассчитана по
формуле:
б=(Q*t)/(ρн*kз)
Где Vб - ёмкость (объем) бункера, м3;
Q -
производительность, т/ч;
t -
время запаса, ч;
ρн - насыпная плотность материала,
т/м3;
kз -
коэффициент заполнения бункера, 0,9.
. Бункер для вспученного вермикулита
Производительность - 1,79 т/ч;
Время запаса - 4ч;
Насыпная плотность - 0,2 т/м3
Vб=(1,79*4)/(0,2*0,9)=7,16/0,18=
39,77м3
Принимаем диаметр бункера 3,2 м и высоту 4,9 м.
. Бункер для огнеупорной глины
Производительность - 1,21т/ч;
Время запаса - 4ч;
Насыпная плотность - 1,9/м3
Vб=(1,21*4)/(1,9*0,9)=4,84/1,71=2,83
м3
Принимаем диаметр бункера 1,2 м и высоту 2,5 м.
. Распределительный бункер формовочной массы
Производительность - 4,79 т/ч;
Время запаса - 1,5ч;
Насыпная плотность - 0,5 т/м3
Vб=(4,79*1,5)/(0,5*0,9)=7,19/0,45=
15,97м3
Принимаем диаметр бункера 2,4 м и высоту 3,5 м.
Ведомость технологического оборудования Таблица №12
№ п/п
|
Наименование оборудования
|
Марка
|
Кол-во
|
Мощность двигателя, кВт
|
Коэф.использ.оборуд., kИ
|
|
|
|
|
Един.
|
общая
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
6
|
7
|
1
|
Смеситель
|
СМ -296Б
|
2
|
10
|
20
|
0,8
|
2
|
Дозатор
|
АВД-425М
|
2
|
0,65
|
1,3
|
0,8
|
3
|
Дозатор
|
АВД-350-2БЖ
|
2
|
0,73
|
1,46
|
0,8
|
.6 Расчет потребности в энергетических ресурсах
Расход электроэнергии Таблица №13
Наименование оборудования с
электродвигателем
|
Кол-во единиц
|
Мощность двигателя, кВт
|
Коэф. спроса
|
Год.фонд раб. времени, ч
|
Год.расход электроэнергии,
кВт*ч
|
|
|
Един.
|
Общая
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Смеситель
|
2
|
10
|
20
|
0,5
|
197,6
|
19760
|
Дозатор
|
2
|
0,65
|
1,3
|
0,5
|
197,6
|
128,44
|
Дозатор
|
2
|
0,73
|
1,46
|
0,5
|
197,6
|
144,25
|
.7 Контроль производства и качества готовой продукции
Таблица №14
Показатель
|
Частота контроля
|
Методы контроля,
определение, приборы, ГОСТ
|
Компоненты
|
Вспученный вермикулит:
плотность, кг/м 3 фракционный состав
|
2 раза в смену Каждая
партия
|
По ГОСТ 12865-67
|
Пластичность глины
|
Каждая партия
|
По ГОСТ 21216-75
|
Глиняный шликер
|
Относительная влажность, %
|
Систематически, не реже
одного раза в час
|
Согласно стандартной
методики
|
Формовочная масса
|
Время перемешивания, мин
|
Систематически, не реже
одного раза в час
|
Согласно стандартной
методики
|
Изделия
|
Влажность отформованных
изделий, %
|
Систематически, не реже
одного раза в час
|
Согласно стандартной
методики
|
Остаточная влажность сырца, %
|
Систематически, не реже
одного раза в час
|
Согласно стандартной
методики
|
Температура обжига, 0С
|
Систематически, не реже
одного раза в час
|
Согласно стандартной
методики
|
Время обжига при заданном
режиме,
ч
|
Систематически, не реже
одного раза в час
|
Согласно стандартной
методики
|
Качество изделий
|
Каждая партия
|
Согласно стандартной
методики
|
3. Техника безопасности
Основные требования техники безопасности на предприятии
На заводах и в цехах все оборудование должно быть в исправном состоянии.
Пуск оборудования разрешается только после проверки его исправности. Работать
на неисправном оборудовании или пользоваться неисправным инструментом или
приборами категорически воспрещается. Перед пуском в работу оборудования, в
особенности поточных линий, транспортеров и других транспортных устройств,
обязательно следует подавать звуковой или световой сигнал.
Движущиеся части машин и механизмов должны быть надежно ограждены. Не
разрешается пускать в работу и работать на оборудовании со снятым ограждением и
производить смазку, чистку, и ремонт на ходу.
Выключатели цеховой сигнализации должны располагаться так, чтобы ими
можно было пользоваться с рабочего места. Сигналы должны подавать определенные
лица, назначенные администрацией. Все сигнальные лампы и приборы должны быть в
исправном состоянии. Работа при неисправной сигнализации не разрешается.
Не разрешается загромождать проходы и рабочие места посторонними
предметами и материалами. Ширина цеховых проходов в свету должна быть не менее
1,5 м, а остальных проходов - не менее 0,8 м. Рабочие места и проходы должны
быть хорошо освещены.
Площадки и лестницы должны быть сухими, чистыми, без посторонних
предметов.
Рабочие допускаются к работе только после того, как они прошли
производственный инструктаж на месте работы и сдали экзамен по технике
безопасности.
Перед началом работы рабочий обязан проверить исправность оборудования и
электрических блокировок, наличие ограждений и заземления и в случае их
неисправности сообщить об этом мастеру.
Рабочие должны быть одеты в спецодежду без свисающих частей. Волосы
следует заправлять под головной убор. Нельзя работать в шарфах и косынках со
свисающими концами.
Все электродвигатели, электроприборы и пусковые устройства должны быть
заземлены. Электроустройства разрешается ремонтировать только дежурным
электромонтерам. Запрещается ремонтировать электроустройства, не выключив
напряжение; на пусковых устройствах в этом случае обязательно вывешивают плакат
«Не включать - работают люди» и удаляют плавкие предохранители.
Наблюдение, замеры и отбор проб разрешается производить только со
специальных площадок по утвержденной инструкции.
Пылящее оборудование должно быть хорошо герметизировано и присоединено к
вытяжной вентиляции.
Нельзя нагружать подъемные механизмы выше предельной грузоподъемности.
Запрещается оставлять подъемные механизмы с подвешенным грузом. При подъеме
груза нужно наблюдать, чтобы под ним не было людей.
На видном месте около каждой установки должны быть вывешены инструкции и
плакаты по эксплуатации и по технике безопасности при работе на данной
установке.
Противопожарные мероприятия
На каждом предприятии в зависимости от пожарной опасности устанавливается
определенный порядок безопасной эксплуатации всего предприятия и отдельных
объектов.
В цехах имеются противопожарные инструкции, утвержденные руководством
предприятия. Каждый рабочий должен знать правила пожарной безопасности,
установленные для предприятия, цеха и конкретно для его рабочего места;
расположение имеющихся вблизи рабочего места средств пожаротушения, правила
пользования ими, приемы и способы тушения пожаров и меры личной защиты;
местонахождение ближайшего пожарного извещателя и номер телефона пожарной
охраны.
Для ликвидации небольших загораний применяют ручные пенные огнетушители
или углекислотные огнетушители. На территории и во всех производственных
помещениях химических предприятий курение запрещено. Курить можно только в
специально отведенных для этой цели местах, снабженных урнами или бочками с
водой для тушения окурков.
4. Список используемой литературы
. Горлов Ю.П.
«Технология теплоизоляционных материалов», М.: Стройиздат, 1980, 402 с.
. Горяйнов
К.Э., Дубенецкий К.Н. «Технология минеральных теплоизоляционных материалов и
легких бетонов», М.: Стройиздат, 1976, 536 с.
. Майзель
И.Л., Сандлер В.Г. «Технология теплоизоляционных материалов», М.: Высш.школа,
1988, 4239 с.
. Сапожиков
М.Я. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий
конструкции» , М.: Высш.шк., 1971, 384 с.
. Комар Г.А.
«Технология производства строительных материалов», М.: Высшая школа, 1990, 447
с.
. ГОСТ
12865-67 «Вспученный вермикулит»