Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технологическая линия по производству керамического кирпича методом пластичекого формования, производство 15 млн штук условного кирпича

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Г. И. НОСОВА»

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра строительных материалов и изделий

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: Процессы и аппараты в технологии строительных изделий .

На тему: Технологическая линия по производству керамического кирпича методом пластичекого формования, производство 15 млн штук условного кирпича в год .

Исполнитель: Мастяев А. В. Студент 3 курса, группа CТТ-09 .

Руководитель: Хамидулина Далия Далгатовна, преподаватель .

Работа допущена к защите «___» _____________ 20__г. _______________________

(подпись)

Рабта защищена «___»______________20__г. с оценкой __________ ___________

(оценка) (подпись)

Магнитогорск, 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………3

Технологическая схема………………………………………………………5
Характеристика сырья и выпускаемой продукции………………………..9
Расчёт производственной программы………………………………...…...11
Технологический расчёт оборудования…………………………………...13
Теория процессов, протекающих в рассматриваемом оборудовании…...18
Мероприятия по охране труда и окружающей среды……………………..25

Заключение………………………………………………………………………28

Список использованной литературы

Введение

Строительная керамика – большая группа керамических изделий, применяющихся при строительстве жилых и промышленных зданий и сооружений.

По назначению керамический кирпич подразделяется на строительный (рядовой), облицовочный (лицевой) и специальный. Строительный кирпич служит для возведения несущих стен и перегородок, которые впоследствии облицовываются, штукатурятся, окрашиваются. Важно, чтобы несущая способность кирпича была достаточной. Облицовочный кирпич предназначен для отделки фасадов и интерьеров, в нем не допускаются трещины, отколы, известковые включения, пятна, выцветы и другие дефекты. Выбирая лицевой кирпич, надо особенно внимательно следить, чтобы близко к его поверхности или на ней не было известковых включений: при попадании влаги они разбухают и разрушают кирпич. Разновидности лицевого кирпича - фактурный (с неровным рельефом - "черепашка", "кора дуба" и пр. или правильным геометрическим рисунком на боковых гранях) и фасонный (полукруглый, угловой, скошенный, с выемками и других форм). Последний позволяет изысканно оформлять окна, карнизы, создавать здания с закругленными углами, выполнять арки, своды, колонны.

Строительный керамический кирпич является самым распространённым местным стеновым материалом, позволяющим экономить дефицитные металлы, цемент, а также транспортные средства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%.

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

Расширение ассортимента и, в частности, производство эффективных изделий с увеличением размеров и уменьшением средней плотности до 1250-1350 кг/м³ и менее за счёт рациональной формы и увеличения количества пустот снизит расход материалов на 1м² наружных стен на 20-30%. На действующих заводах наряду с дальнейшей механизацией и автоматизацией производства кирпича будут всемерно улучшаться его качество и повышаться прочностные свойства, требующиеся для строительства зданий повышенной этажности и специальных сооружений. Применение в строительстве кирпича высоких марок в несущих конструкциях позволяет уменьшить его расход на 15-30%.

Необходимо более широко развивать производство лицевого кирпича, позволяющего исключать оштукатуривание зданий и улучшать их архитектурный вид.

Улучшение качества продукции вызывает необходимость повышения культуры производства, более строгого соблюдения технологических параметров по всем пределам, улучшения обработки, рациональной шихтовки путём ввода различных добавок, в том числе отходов других отраслей промышленности.

1.Технологическая схема

Рисунок 1 – Технологическая схема.

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.

Древесные опилки привозят автотранспортом, хранят в бункере, откуда подают на просеивание на сито-бурат. Частицы размером более 5 мм удаляют в отвал. После просеивания по элеватору опилки отправляют на хранение в бункер запаса,

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, опилки, 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(способность вещества разжижаться от механического воздействия и сгущаться в состоянии покоя) 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.

Готовую шихту транспортируют ленточным конвейером на формование бруса. Для формования используется шнековый 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.

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. 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. 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 1000^оС. 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. 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.

2. Характеристика сырья и выпускаемой продукции

В данном проекте используем среднепластичную и среднечувсвительную к сушке глину.

Карьерная влажность глины – не более 21%.

Число пластичности – 20.

Коэффициент чувствительности к сушке – 1,55.

Общая усадка – 11,4%.

Воздушная усадка – 7%.

Так как глина среднепластичная и среднечувствительная к сушке, необходим ввод

корректирующих добавок, уменьшающих пластичность, коэффициент усадки и

коэффициент чувствительности к сушке. Поскольку глина обеспечивает высокую

прочность кирпича, рекомендуется ввод корректирующей добавки – древесных

опилок. Древесные опилки продольной резки очень эффективно уменьшают

пластичность глины на стадии формования, увеличивают прочность сырца и

полуфабриката после сушки, армируя массу своими волокнами, уменьшают

коэффициент усадки к сушке, т. к. улучшают влагоотдачу и уменьшают воздушную

усадку. В процессе обжига они играют роль выгорающей добавки, тем самым

обеспечивают равномерный прогрев изделий по садке и увеличивает пористость

готовых изделий. Увеличение пористости уменьшает массу кирпича, увеличивает

тепло- и звукоизоляционные свойства и, естественно, несколько уменьшает

прочность готовых изделий.

В качестве выгорающей добавки используются древесные опилки (ТУ-313-64).

Влажность опила – не более 30%, гранулометрический состав: содержание фракции

более 5 мм не допускается; от 1 до 5 мм – 85%; менее 1 мм – 15%.

В качестве отощающей добавки используется шамот (отходы собственного

производства, половняк-бой). 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.

В данном проэкте мы рассматриваем производство полнотелого кирпича марки М-150.

Средний предел прочности для этого вида кирпича при сжатии 15 МПа. При изгибе 2.1 МПа. Морозостойкость 100 циклов. Водопоглощение 9,8 %. Теплопроводность 0,56 Вт/м²С.

3.Расчёт производственной программы.

Таблица 3.1. Режим работы цеха формования сушки и обжига

Наименование

Количество

Календарный фонд времени

Число праздничных дней

Сменность

Длительность смены

Плановый ремонт

Уборка и чистка оборудования

Аварийные остановки

Фонд рабочего времени

365 дней

12 дней

3 смены

8 часов

12 сут/год

14%

6875 час

Фонд времени цеха: 365-12-12=341 сут

Тэф=341*24-341*24*2/100-341*24*14/100=6874,56≈6875 час

На основе расчетов материального баланса и фонда времени производим расчет производственной программы цехов. Результаты сведены в таблицу

Таблица 3.2. Производственная программа

Наименование

Производительность,R

т/год

т/час

шт/час

м³/час

Формование

Сушка

Обжиг

150994,88

126899,95

21,95

15,51

6271,42

4181,23

12,06

8,52

Перевод т/час в м³/час производим путем деления на плотность ρ=1,82т/м³

Перевод т/час в шт/час производим путем деления на массу одного кирпича m=3,5кг.

4.Технологический расчёт оборудования

Подбор оборудования производим согласно выбранной ранее технологической схеме. Исходными данными для подбора оборудования служит также производственная программа, нормы технологического проектирования керамических заводов. В проект закладываем современное оборудование. Количество единиц оборудования непрерывного действия (n) определяем исходя из его производительности (P) и количества материала, которое необходимо на нем переработать(R).

N=R/P

Для каждого агрегата определяем коэффициент его использования (Ki), который всегда меньше 1.

Ki=R/(n*P)

Ki указывает на эффективность использования оборудования.

Произведем подбор оборудования для цеха формования, сушки, обжига:

В качестве оборудования для участка формования выбираем шнековый вакуумный пресс СМК – 325А, предназначенный для пластического формования масс путем уплотнения, вакуумирования и выдавливания ее через мундштук в виде бруса.

Таблица 4.1. Техническая характеристика пресса СМК 325А

Элементы характеристики

Единица измерения

Показатели

Производительность

Мощность электродвигателя, в том числе:

- привода пресса

- привода смесителя

Диаметр шнека: - зазорной части

- на выходе

Диаметр окружности, описываемый лопастями пресса

Масса

Габариты

м³/ч

кВт

мм

кг

мм

130

500

450

610

18200

7260*3620*2190

Определяем необходимое количество прессов:

n=12,06/30=0,4, принимаем n=1, К=12,06/(30*1)=0,4, для непрерывной работы цеха в случае аварии необходимо использование резервного пресса. Общее количество прессов – 2.

В качестве линии по отрезке, укладке и транспортировке кирпича – сырца в ИТО систему принимаем линию с необходимым подбором оборудования.

Отрезное устройство, предназначено для отделения бруса определенной длины, выходящего из мундштука пресса:

Габариты: длина – 920мм; ширина – 1785мм; высота – 1500мм.

Мощность электродвигателя – 1,5кВт.

Необходимое количество

Отрывной транспортер, предназначен для транспортировки отрезанного бруса в нарезное устройство. Габаритные размеры: длина – 1700мм, ширина – 1050мм; высота – 1030мм.

Мощность электродвигателя – 2,5кВт

Нарезное устройство предназначено для одновременного нарезания нескольких штук кирпича из непрерывно выходящего из мундштука пресса бруса.

Габариты: 3732мм – длина; ширина – 1400мм; высота -1610мм.

Мощность электродвигателя – 2,8кВт

Передаточное устройство предназначено для транспортировки вагонеток в горизонтальном и вертикальном направлении от сушилок к печи, а также после выхода из печи на нулевой уровень(пола). Необходимо 2 передаточных устройства.

Габариты – длина 5670мм; ширина 1600мм; высота 470мм.

Канатный толкатель(1шт) предназначен для подачи вагонеток в предварительную сушилку

Габариты – длина 40500мм; ширина 985мм; высота 425мм.

Буферный накопитель предназначен для предварительного подсушивания сырца, а также в качестве накопителя вагонеток с сырцом и готовым кирпичем, находящихся на вагонетках, которые перемещаются к автомату-погрузчику по верху накопителя. Длина 174000мм

ИТО – интенсивная технология обжига состоит из единой линии от запасного пути после печи обжига до автомата укладчика:

Определим необходимое количество единиц ИТО,:

n=4181,23*6875/15000000=1,92 значит необходимое количество ИТО систем-2. К=28745956,25/15000000*2=0,96

Грейферный погрузчик (2шт)предназначен для разгрузки обожженного кирпича с туннельных вагонеток. Мощность электродвигателя 5 кВт.

Таблица 4.2. Технологическая характеристика системы ИТО

Элементы характеристики

Единица измерения

Показатели

Производительность

Режим работы – непрерывный

Число вагонеток в канале

Время сушки, обжига

Температура обжига

Емкость вагонетки

Длина печи

Размер вагонетки:

-длина

-ширина

Количество вагонеток

-в сушилке

-в печи

Общее количество вагонеток

Потребность в горячем воздухе

Количество дымовых газов

Кратность реверсирования в ИТО сушилке

Число горелок

Количество горелочной группы

Температура отходящих дымовых газов

Температура отбираемого воздуха на сушку сырца

мл.штук в год

шт

⁰С

шт

мм

шт

м³/ч

шт

⁰С

До 1100

832

132000

3000

4000

240000

80000

100

140-160

300-400

Толкатель (1шт) предназначен для проталкивания и группировки рядов кирпича от разгрузочного грейфера. Габариты: длина- 5450мм, ширина- 950мм, высота-1180мм.. Мощность электродвигателя 1,5 кВт.

Профильный конвейер (1шт) предназначен для приёма обожженных рядов кирпича от продольного толкателя. Габариты: длина- 1850мм, ширина- 140мм, высота- 960мм..

Сдвоенный толкатель- предназначен для толкания и группировки кирпича от разгрузочного грейфера. Габариты: длина- 5450мм, ширина- 50мм, высота- 960мм. Мощность электродвигателя- 1,5кВт.

Профильный конвейер(1шт) предназначен для группировки обожженного кирпича от поперечного толкателя. Габариты: длина- 2250 мм, ширина-2640мм, высота- 960мм.

5.Теория процессов, протекающих в рассматриваемом оборудовании.

5.1. Приготовление сырья.

в бункер глинорыхлителя, а после рыхления направляется на дозирование,

осуществляемое ящичным питателем.

откуда они подаются на дозирование, осуществляемое ленточным питателем.

Брак обжига из бункера хранения дозируют, подают в щековую дробилку и дробят.

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, опилки, 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. Готовую шихту транспортируют ленточным конвейером на формование бруса.

5.2. Формование кирпича.

Формованием называется процесс придания массе заданных форм и размеров, т. е. получения заготовки (полуфабриката) издания. Структура заготовки в значительной мере определяет строение и свойства изделий после обжига. При формовании стремятся максимально увеличить содержание твердой фазы, чтобы снизить усадки в сушке и обжиге.

Основные свойства пластичной формовочной массы зависят от минерального состава, формы и размеров частиц твердой фазы, вида и количества временной технологической связки, интенсивности образования гидратных слоев на поверхностях частиц.

Пластическое формование осуществляют тремя способами: выдавливанием, допрессовкой и раскаткой. Во всех случаях механические напряжения не превышают 1—30 МПа, масса содержит 30—60% жидкости по объему. Заготовка сохраняет форму благодаря наличию предела текучести. Важнейшей задачей при пластическом формовании является подбор оптимальной формовочной влажности.

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 крайние 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.

Шнековые (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.

Сформованный кирпич в дальнейшем подвергается сушке.

5.3.Сушка полуфабриката.

Сушкой называют удаление воды из влажного керамического полуфабриката или сырья испарением. Наиболее ответственной является сушка высоковлажного полуфабриката изделий хозяйственной и строительной керамики, изготовленного пластическим формованием или шликерным литьем и содержащего значительное количество глинистых компонентов.

Процесс сушки керамических изделий представляет собой превращение содержащейся в них воды из жидкого состояния в парообразное и последующее удаление ее в окружающую среду. При этом необходимым условием сушки является наличие внешнего источника тепла, нагревающего изделия. Наиболее ответственной является сушка высоковлажного полуфабриката изделий хозяйственной и строительной керамики, изготовленного пластическим формованием.

Находящаяся в керамических массах и изделиях вода делится на физическую и химически связанную.