Автоматизация обжига керамической плитки для полов

Введение

Строительная керамика занимает одно из ведущих мест в строительстве, во многом определяя общий уровень строительного производства.

Керамика – это изделия и материалы с камнеподобными свойствами, полученными в процессе технологической обработки минерального сырья и спекания его при высоких температурах. Название керамики происходит от греческих слов «kermaike» - гончарное искусство и «kermos» - глина.

Керамические материалы одни из самых древних искусственных материалов, созданных человеком. Производство строительной керамики в основном начало развиваться в Китае, странах Востока и Средней Азии.

Долговечность, высокие художественные и декоративные качества, огнеустойчивость, водонепроницаемость, полное отсутствие токсичности, кислотостойкости определили широко распространение керамической плитки. Плитки керамические для полов используют в промышленности, жилищных, бытовых, общественных зданиях с высокими требованиями к частоте с возможными воздействиями жиров и других химических реагентов, с интенсивным движением, а также в помещениях, где материал для полов служит декоративным элементом в архитектурном оформлении. Материал этих плиток имеет малую пористость, высокую плотность, огнестойкость, обладает большой сопротивляемостью истирающим усилиям.

Производство керамических для полов включает в себя некоторое количество операций. Обжиг является важнейшей операцией при производстве плитки и керамики в общем.

Печи и оборудование в котором проводится термическая обработка, определяют качество изделия и степень овладения художественным и техническим замыслом.

Печь, в которой проводят обжиг, является с одной стороны, технологическим оборудованием, с другой стороны – термодинамической системой.

Квалифицированное овладение процессом обжига керамических изделий является одним из путей снижения потребления теплоты, и кроме того получение более качественной продукции.

Технико-экономическое обоснование целесообразности автоматизации процесса

Технологический регламент, предусматривает производство плиток для пола методом полусухого прессования. Основным признаком полусухого прессования керамических изделий является формирование их из порошков путем прессования под значительным удельным давлением 1540 МПа.

Процесс обжига является важнейшей операцией при изготовлении керамики. От успешного владения этой операции зависят результаты всей работы. Автоматизации печи обжига приводит к повышению качества плиток и к понижению брака.

Для обжига керамики применяют разные типа печей. В обжиге плиток в основном применяют туннельные печи.

Оценкой работы печи в конечном итоге является качество конечного продукта. Качество продукта зависит от выдержки заданного закона заданной температурной кривой обжига.

Выдержка заданной температурной кривой зависит от уровня автоматизации и качества регулирования.

Сравнительно большой расход тепла на обжиг определяется низким КПД топок, и для уменьшения следует уменьшать потери тепла в окружающую среду, применять рециркуляцию отработанных газов и т.д.

Экономическая эффективность – это соизмерение результатов автоматизации и затрат на нее.

Технически грамотно осуществленная автоматизация производства высвобождает некоторое количество рабочих, резко увеличивает выпуск продукции, значительно снижает ее себестоимость и повышает качество. Следует внедрять только ту технику, которая дает большой экономический эффект.

Автоматизация туннельных печей позволяет избежать ряд недостатков и получить существенный экономический эффект. В большинстве случаев затраты на автоматизацию не превышают нескольких процентов от себестоимости продукции.

1.1 Общая характеристика технологического процесса производства керамической плитки для полов способом полусухого прессования

Основные технологические решения приняты на основании действующего технологического процесса производства керамической плитки для полов принятыми «Объединением по производству строительных материалов и бытовой техники». Технологический процесс изготовления плитки способом полусухого прессования включает следующие группы операций: карьерные работы, приготовление пресспорошка, прессование, сушку и обжиг изделия.

Карьерные работы выполняются соответствуют горно-эксплуатационными условиями местонахождения глин. Сырьевые материалы разгружаются из вагонов и с помощью ленточного транспортера (поз.1) подаются на склад глинистого сырья (поз.12).

Сырье хранится в оборудованном крытом складе. На складе поддерживается запас глинистого сырья на пять месяцев.

Разгрузка сыпучих материалов (полевого шпата, кварцевого песка, поступающих в вагонах, производится на складе материалов.

На складах предусмотрены промежуточные бункера (поз.3), под которыми установлены пластинчатые питатели (поз.4), подающие материалы на дробление в соответственно, дробилку (поз.5) и валковую дробилку (поз.13).

При предусмотренной готовой производительности керамической плитки применяют следующие материалы:

- глина Веселовского месторождения ТУ 2125ГА388;

- глина Стойленского и Лебединского месторождения;

- камни Бросяковский и Глуховецкий мокрого обогащения ГОСТ 2128882;

- камни сухого обогащения ГОСТ 218575;

- песок кварцевый;

- концентрат нефелиновый силикатный глиноземный ТУ 1131215065, ТУ 6125480;

- доломитные материалы;

- триполифосфат натрия;

- стеклогранулы;

- селитра;

- натрий азотнокислый;

- сера колотая природная;

- селен;

- окись хрома;

- кобальта окись;

- хлористый кальций;

- борат кальция;

- циркониевый концентрат;

- натрий кремнефтористый;

- двуокись титана;

- сурик свинцовый;

- борная кислота;

- бура техническая;

- криолит искусственный технический;

- поташ – калий углекислый;

- карбонат стронция;

- барий углекислый высший сорт.

Измельченные глинистые и сыпучие материалы системой ленточных транспортеров (поз.1) и элеваторов (поз.6) подаются в расходные бункера (поз.3). Глины, влажностью более 10%, подают во вращающуюся сушилку (поз.16) для подсушивания до 68%.

Материалы подаются в мельницу с вращающимися кольцами (поз.7). После сушки и дробления материалы подаются в промежуточные силосы (поз.18).

Приготовление клинкера осуществляется совместным помолом глинистых и других материалов в шаровой мельнице (поз.19). Цикл помола 6-8 часов, в зависимости от требуемой тонкости помола. В качестве мелющих тел применяются кремниевые шары (цилиндры) и природная кремниевая галька.

Соотношение материал : мелющие тела : вода – 1,0 : 5,0 : 0,86.

После проведения цикла помола мельницы автоматически останавливаются. Готовый клинкер сливается самотеком в бассейн хранения (поз. 20), снабженный пропеллерной мешалкой.

Параметры клинкера.

Влажность 39±5%

Остаток на сите 0,063 не более 4-6%

Плотность 1,591,61 г/см3

Текучесть после 30 секунд выстывания не более 20 секунд

Запас клинкера должен быть на 2,7 суток (233,3 тонн)

Готовый клинкер при помощи мембранного насоса (поз. 22) перекачивается в расходные бассейны (поз.21) отделения приготовления пресс-порошка.

Пресс-порошок получается путем обезвоживания клинкера в башенной распылительной сушилке (поз.23).

Клинкер подается плунжерным насосом в башенную сушилку по пневмопроводу под давлением 23±0,2 бар.

Распыление клинкера осуществляется через форсунки (от 8 до 16 штук).

Форсунка: диаметр сопла 1,8мм; высота улитки 8мм и 4мм.

Струя распыленного клинкера в сушильной башне подвергается действию завихренного потока горячего воздуха от генератора прямого сгорания с температурой воздуха 450550ºС.

Температура отходящих газов должна быть от 100120С. Разряжение в башне 2535 мм водного столба.

Пресс-порошок из сушилки с помощью ленточного транспортера (поз.1) через вибросито (поз.24), оборудованная сеткой с диаметром отверстий 1,25мм, в приемную воронку элеватора (поз.6) и подается в силосы промежуточного хранения (поз. 18) реверсивным ленточным транспортером (поз.1).

Выдержка пресс-порошка в промежуточных силосах хранения должна быть не менее 48 часов. Влажность пресс-порошка должна быть 5,5 – 3,3.

Пресс-порошок подается к бункерам прессов. Запас порошка на должен быть на 3,3 суток (264 тонны).

Прессование плиток производится на пресс-станках «Гидра 1400» (поз. 25). Давление прессования плиток должно соответствовать:

- первичное 80-120т

-вторичное 1200-1300т

После прессования плитка проходит поворотный стол, далее плитка поступает в вертикальную сушилку (поз. 26) и по транспорту поступает на глазурование (поз. 27).

Температура в верхней точке сушила от 8095ºС. Температура плитки на выходе из сушила не более 65ºС. Влажность 0,8%. Глазурь и ангоб готовятся в шаровой мельнице (поз.19) совместным помолом глинистых материалов и электролитов (1,0 : 1,5 : 0,8). Остаток на

сите 0063 0,4 – 0,5%. Готовая глазурь перекачивается в емкость с пропеллерной мешалкой (поз.32) через сито и сепаратор для ее промежуточного хранения.

Глазурование производится методом дискового распыления и пульверизацией.

Для лучшего сцепления глазури с бисквитом и уменьшения поколов плитку перед глазурованием увлажняют методом распыления.

Расход глазури на плитку 320x320мм 6060гр.

Ангоб наносится на монтажную сторону. Декорирование плиток производится методом напыления аэрографом цветной суспензии на основной слой.

Отглазурированная плитка загружается в боксы, которые подаются на промежуточный склад (поз.29). Количество плитки более 60м2. Склад рассчитан на 5400м2.

После глазурования плитки обжигаются однократным обжигом в печи монообжига (туннельная печь поз. 30).

Линия сортировки обеспечивает разделение плиток различного качества.

Плитки поступают из извлекателя, сортируются оператором при помощи кодирования магнитными сигналами.

Уравниватель, который выполняет функции элеватора, размещает плитку, в зависимости от их качества, на различные ленты при помощи пневмотранспорта. Далее плитка упаковывается в короба с помощью автоматической упаковочной машины. Короба обвязываются, упаковываются в пленку и отправляются на склад готовой продукции.

В данном дипломном проекте внимание уделяется

процессу обжига, т.е. туннельной печи (поз. 30).

Анализ брака, возникающего в технологическом процессе из-за его несовершенства

Опыт эксплуатации данной технологической линии показывает, что не всегда выдерживается требуемое качество продукта на выходе анализируемого технологического участка.

Одной из основных причин брака керамических изделий является недостаточная влажность сырья. В итоге нарушается целостность изделий, плитка расслаивается, появляются трещины.

Данный вопрос решается путем автоматизации процесса сушки.

Также причиной брака плитки является невыдержка заданного температурного режима обжига. В результате переобжига получаются пережженные плитки, появляются трещины и сколы. В результате недостаточного обжига, плитки получаются недостаточной прочности и не обладают другими требуемыми свойствами. С применением автоматического регулирования температуры в печи брак снижается до 55%.