Проектирование предприятия по производству керамзитового гравия, плотностью 250-300 кг/м3

Содержание

Содержание

Введение

Нормативные ссылки

Специальная терминология

Сокращения

1.Технологическая часть

Обоснование необходимости выпуска  керамзитового гравия

Выбор и обоснование способа производства керамзитового гравия

Номенклатура керамзитового гравия на данной технологической линии

Подбор оборудования для производства керамзитового гравия

Разработка схемы технологической линии производства керамзитового гравия

Описание технологии производства керамзитового гравия на разработанной технологической линии

Разработка схемы генерального плана предприятия

2. Расчетная часть

Расчет производства керамзитового гравия на технологической линии

Расчёт режима  работы линии

Расчет потребности в исходных компонентах

Ведомость основного технологического оборудования

Расчет количества основного технологического оборудования

Расчет вместимости  склада готовой продукции. 

Технико-экономических показатели генплана

3.Технико-экономическая часть

. Штатная ведомость для цеха или технологической линии

. Калькуляция себестоимости производства керамзитового гравия

4. Контроль на всех переделах производства

5.Документы разработанные на предприятии, которые являются нормативными для производства керамзитового гравия

6. Безопасность и экологичность

Заключение

Список использованных источников

Описание проекта

Выпускная квалификационная работа: 64 с., 6 рис., 14 табл., 11 источников.

Иллюстративная часть дипломной работы содержит: 5 листов формата А1.

КЕРАМЗИТ, КЕРАМЗИТОВЫЙ ГРАВИЙ, ГАЗООБРАЗОВАНИЕ, ПОРИСТЫЕ ЗАПОЛНИТЕЛИ, ОБЖИГ, ПЛАСТИЧЕСКОЕ ФОРМОВАНИЕ

Цель данного дипломного проекта - проектирование предприятия по производству керамзитового графия, плотностью 250300 кг/м3

Приведены обоснование необходимости проектирования завода, номенклатура выпускаемой продукции. Разработаны схемы производства изделий. Приведено описание технологического процесса. Подобрано оборудование и приведен расчет энергоресурсов. Описан контроль технологических процессов и качеств готовой продукции, приведены технико-экономические показатели и штатная ведомость цеха, рассмотрены вопросы охраны труда и техники безопасности.

Введение

Материалы керамзитовой структуры являются новой группой теплоизоляционных керамических строительных изделий. При производстве всех изделий классическими методами керамической технологии стремятся в обжиге достичь той или иной степени спекания керамического черепка, а материалы керамзитового типа получают вспучиванием при обжиге глиняной массы. Вспучивание это увеличение материала в объеме за счет образования внутренней, главным образом замкнутой пористости.. В изломе вспученный материал имеет структуру застывшей пены. Таким образом, керамзитовыми материалами мы будем называть такие, которые получают вспучиванием глинистых пород при их обжиге.

Материалами керамзитового типа являются керамзитовый гравий, керамзитовый песок и штучный керамзит. Штучный керамзит известен под названием ячеистой керамики и пенокералита. Наибольшее развитие получило производство керамзитового гравия, который обычно называют керамзитом. Керамзитовый гравий с низкой плотность 250300 кг/м3 имеет большой спрос на рынке строительных материалов. Производство такого керамзита, обладающего хорошими теплоизоляционными качествами очень актуально для нашего времени.

Нормативные документы

ГОСТ 975790 «Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические условия».

ГОСТ 12.200391 «Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности».

ГОСТ 975889 « Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний»

СП 56.13330.2011 Производственные здания. Актуализированная редакция СНиП 31-03-2001

СанПин 2.2.3.138503 «Гигиенические требования к предприятиям производства строительных материалов и конструкций».

СНиП 2.04.1488 "Тепловая изоляция оборудования ".

Специальная терминология

Гра́вий - рыхлая крупнообломочная (псефитовая) осадочная горная порода, сложенная окатанными обломками пород (иногда содержит обломки минералов размером 110 мм), образовавшихся в результате естественного разрушения (выветривания) твёрдых горных пород.

Вспучиваемость - вспучиваемость глин оценивается по коэффициенту и по плотности вспученной гранулы, которую можно получить из данной глины.

Величина коэффициента вспучивания зависит от пористости породы, размера ее частиц, однородности и химического состава.

Шунги́т — докембрийская горная порода, занимающая по составу и свойствам промежуточное положение между графитоми и антрацитами. Встречаются разновидности шугните, тёмносерого, черного и коричневого цвета.

Водопоглоще́ние — способность материала или изделия впитывать, а так же удерживать в порах и капиллярах воду. Массовое водопоглощение численно выражается в процентах как отношение массы воды, поглощенной образцом при полном насыщении, к массе сухого образца.

Пластичность глины - это способность изменять и сохранять форму при лепке без образования трещин. Она находится в прямой зависимости от физического строения глинистых частиц, которое определяется структурой горной породы, образовавшей глину, и временем переноса водой глиняных частиц.

Сокращения и аббревиатуры

ГОСТ – Государственный стандарт.

СНиП – Строительные нормы и правила.

СанПин - Санитарно - эпидемиологические нормативы и правила.

СП – Свод правил

ОТК – Отдел технического контроля

Генплан – Генеральный план

СИЗ - Средства индивидуальной защиты.

СИЗОД – Средство индивидуальной защиты органов дыхания

Выбор и обоснование способа производства керамзитового гравия

В зависимости от методов обработки глины и приготовления гранул различают три способа: а) сухой, б) пластический, в) шликерный. Способ сухого изготовления гранул.

При этом способе глиняные гранулы не формуются, а образуются дроблением и рассевом карьерной глины. Его можно и целесообразно применять при работе с камнеподобными хрупкими глинистыми породами (глинистые сланцы, аргиллиты), трудно размокающими в воде. При дроблении такие глины должны давать объёмную крошку с относительно небольшим выходом мелочи – до 15%. Если глины обладают ярко выраженной спайностью и при дроблении дают большое количество «лещади» – тонких пластинок, то для производства керамзита они не пригодны, т. к. лещадь практически не вспучивается. Кроме того, при этом способе подготовки гранул порода не должна содержать включений известняка, ибо при этом способе удалить их из глины не возможно. Гранулы подсушивают при карьерной влажности глины более 8%, в связи с чем сушильный барабан размещают с возможностью его обхода.

При грохочении дроблёной глины необходим её рассев по фракциям с тем, чтобы в последующем каждую фракцию обжигать в отдельной печи, ибо режим обжига должен быть дифференцированным в зависимости от крупности фракции. Фракцию с размером зёрен более 20мм возвращают в дробилку для повторного дробления, а фракция менее 5мм обжигается отдельно для получения керамзитового песка. Совместный обжиг мелкой фракции с крупной может привести к свариванию обжигаемых гранул в конгломерат.

Компоновка оборудования значительно упрощается при использовании для дробления и сортировки гранул дробильно-сортировочной установки СМ739/740.

Сухой способ наиболее экономичен по капиталовложениям и эксплуатационным затратам. Однако возможность его применения ограничена, так как месторождения камнеподобных высоковспучивающихся глин встречаются в нашей стране сравнительно редко, а повышать вспучиваемость глин введением добавок при этом способе невозможно.

В США месторождения сланцевых глин широко распространены, и потому там сухой способ получил преимущественное применение. В последние годы по технологии сухого способа производства керамзита в СССР освоен выпуск шунгизита, сырьём для которого являются шунгитовые сланцы, добываемые в Карельской АССР.

Способ пластического формования гранул.

При этом способе гранулы-сырец формуют из пластичной глиняной массы. Его целесообразно применять для глин с рыхлой и плотной структурой, намокающих в воде, когда их карьерная влажность равна или ниже нормальной формовочной влажности. Содержание каменистых включений в глине не должно превышать 10%, а включения известняка должны иметь размер не более 1мм.

Предпочтительно иметь крытый механизированный глинозапасник, который обеспечивает стабильную влажность глины, поступающей в производство, исключает перебои в работе оборудования из-за транспортных трудностей и погодных условий и даёт возможность эксплуатировать карьер в одну смену при трёхсменной работе остального оборудования. При его отсутствии открытый склад глины всё же обеспечивает лучшие условия эксплуатации оборудования, чем при работе с непосредственной подачей в производство карьерной глины.

Наличие двух глиномялок встречается довольно редко, хотя двойная переработка глины в глиномешалках заметно улучшает качество керамзита.

На многих действующих заводах установлены одни дырчатые вальцы, которые одновременно являются и перерабатывающими, и формующими. Однако практика показала, что в этом случае гранулы получаются с посечённой поверхностью и как следствие более тяжёлыми и пониженной прочности. Производительность дырчатых вальцов зависит от диаметра формуемых гранул и изменяется от 8м3/ч при d=7мм до 25м3/ч при d=18мм.

Первые керамзитовые предприятия в нашей стране в качестве формующей машины применяли не дырчатые вальцы, а ленточные прессы. Некоторые из них работают и до сего времени. Чтобы избежать засорения решетки пресса, решили заменить ее ленточным прессом с дырчатыми вальцам. Кроме того, дырчатые вальцы являются машиной более компактной и лёгкой. Их можно монтировать на перекрытиях этажей и на этажерках, в то время как для ленточных прессов необходим массивный фундамент. Однако в настоящее время выявился и существенный недостаток дырчатых вальцов как формующей машины – в них длина гранул образуется стихийно и её нельзя регулировать. Как правило, они дают гранулы с большим значением коэффициента формы, понижающим прочность керамзита. Ленточыепрессы обладают в этом отношении определённым преимуществом – на них можно получать гранулы заданной длины и тем самым регулировать коэффициент формы керамзита. Однако в связи с тем что в ГОСТ 975961 величина коэффициента формы не регламентировалась, большинство керамзитовых предприятий продолжает работать с формованием гранул на дырчатых вальцах. Кроме того, ленточные прессы обеспечивают более интенсивную проработку глины, в результате которой получаетя лёгкий керамзит. Некоторые заводы заменили дырчатые вальцы ленточными прессами, улучшив при этом качество выпускаемого керамзита.

При назначении диаметра формуемых гранул следует учитывать, что кривая зависимости объёмной массы вспученной гранулы от её диаметра в сырце имеет экстремальный характер и, следовательно, каждой глине соответствует некоторый диаметр сырцовых гранул, дающий керамзит с минимальной плотностью.

Перед обжигом гранулы сушат не всегда. В некоторых случаях отмечается повышенная вспучиваемость гранул при их поступлении в печь непосредственно с формовочной машины без предварительной сушки. Однако такая схема применима только при высокой трещиностойкости глин в сушке и высокой их вспучиваемости. В последнем случае, если гранулы в печи даже разрушаются, то их осколки всё равно будут вспучиваться, давая лёгкий керамзит. Осколки же гранул из средне- и слабовспучивающихся глин в обжиге почти не вспучиваются и заметно утяжеляют керамзит. Работа без предварительной сушки гранул неудобно ещё и тем, что в этом случае формовочное отделение должно работать в три смены, а перебои в работе формовочного оборудования немедленно вызывают нарушения в работе печи. Но даже при отсутствии видимых перебоев в работе глиноперерабатывающего оборудования колебания в питании печи полуфабрикатом в условиях отсутствия буферного запаса сухих гранул довольно велики из-за неравномерной работы ящичного подавателя. Колебания его производительности по исследованиям НИИ керамзита составляют (в %): суточные ±19, часовые ±70, минутные ±100 при допустимых для нормальной работы печи ±7,5.Поэтому наличие сушильного барабана и буферного запаса гранул является важнейшей предпосылкой для нормальной работы печи.

Влажность выходящих из сушильного барабана гранул составляет 12 – 14%. Бункера запаса высушенных гранул надёжно работают лишь при наличии приточновытяжной вентиляции для эвакуации водяных паров, выделяющихся из горячих гранул. При отсутствии такой вентиляции происходит зависание гранулы в бункерах.

Опудривание сырых гранул огнеупорной глиной или каолином даёт возможность обжигать гранулы при более высокой температуре и за счёт этого понизить плотность керамзита и повысить объёмную производительность печи. Примерный расход опудривающего порошка составляет 3 – 5% массы сырцовых гранул.

Опудривающий порошок можно приготовить по схеме: Тонина помола опудривающего порошка должна соответствовать полному проходу через сито с отверстиями размером 0,315мм. Опудривание производят в барабане, устанавливаемом после формовочной машины.

Пластический способ является более сложным и дорогим, чем сухой, но зато он допускает использования глин более распространённых разновидностей и даёт возможность вводить в глину добавки, повышающие её вспучиваемость. В силу этого он получил в нашей стране преимущественное распространение.

Шликерный способ подготовки гранул.

Он является бесформовочным. Во вращающуюся печь подают глиняный шликер, и гранулы образуются самопроизвольно в самой печи. Этот способ целесообразно применять, когда карьерная влажность глин выше формовочной, а также для глин, природную структуру которых трудно разрушить способами пластической переработки, при добавках высоковязких глин и при значительном содержании каменистых включений в глине (более 10%). Для первичного дробления глины можно применять дезинтеграторные вальцы, валковозубчатые дробилки и дисковые глинорезки конструкции Обуховского ДСК.

Глиняный шликер приготавливают в глиноболтушках грабельного типа. Диаметр их достигает 12м, а производительность – 60т по сухому весу. Достоинством их является безаварийная работа с глинами, засорёнными каменистыми включениями, в том числе и крупными кремневыми. Крупные каменистые включения задерживаются выпускной решёткой глиноболтушки, остаются в ней и периодически удаляются. Мелкие включения размером 0, 5 – 10мм необходимо отделять на дуговом сите, на которое шликер подаётся под давлением 0,2 – 0,3 мПа. Приготовленный шликер должен иметь текучесть 10сек и растекаемость 65 –75мм; её определяют на приборе МХТИ – 2.

Для понижения влажности шликера в него вводят электролиты. Запас шликера хранят в специальных ёмкостях – шлам-бассейнах. Они бывают вертикальные диаметром 8м, вместимостью 1000м3 с пневматическим перемешиванием, а также горизонтальные круглые диаметром 35м, вместимостью 6000м3 с крановыми мешалками и пневматически перемешиванием.

Шликерный способ обладает серьёзными достоинствами: он является наиболее универсальным и позволяет использовать глины с более широким диапазоном свойств. Значительно упрощается при этом способе решение задачи очистки глины от каменистых и карбонатных включений. Глину можно размораживать в глиноболтушках. Поэтому отпадает необходимость утеплять запас глины для работы в зимнее время. Керамзит получается более лёгким и более мелким, чем при пластическом способе.

К недостаткам этого способа следует отнести повышенный расход топлива и снижение производительности печи примерно на 25 – 30% в связи с необходимостью испарять большое количество влаги.

Промежуточным между пластическим и шликерным способом производства является бесформовочный способ, при котором в печь подают не жидкую, а вязкотекучую бесформенную глиняную массу с примерной влажностью 30 – 35%, предварительно обработанную на бегунах или гладких вальцах. Такая масса гранулируется в зоне подсушки печи под воздействием цепных завес. Этот способ получил распространение в странах Западной Европы.

При производстве керамзита применяют два типа обжиговых печей: 1) однобарабанные, 2) двух барабанные.

В начале в проектах указывали однобарабанные печи. Затем, по мере накопления знаний о сути процессов происходящих в глине в процессе температурной обработки её в печах, особенно когда точно установили что после нагрева гранул из глины до перехода поверхности гранул впиропластическое состояние надо резко поднять температуру, то были сконструированы двух барабанные печи. На большинстве заводов производящих керамзит работают однобарабанные печи.

Проанализировав три способа подготовки гранул-сырца из глины для нашего проекта выбираем пластический способ формования гранул. Приняв этот способ формования гранул надо сделать ещё выбор из нескольких вариантов.

1).Есть заводы на которых глину, привезённую из карьера сразу подают на выработку гранул. Есть воззрения, что глину надо первично переработать, затем положить в глинозапасникгомогенизатор где тончайшие пластиночки структуры глины пропитаются водой, набухнут, т.е пройдёт процесс гомогенизации и после этого из такой глины готовить гранулы-сырец. Примем вариант – в технологической линии предусмотреть глинозапасник ёмкостью на 14 суток работы технологической линии.

2). Образование гранул-сырца. Существует способ формования гранул во вращающемся барабане. При вращении и перемещении из глины образуются гранулы которые подают в обжиговую печь. Существует способ формования гранул с помощью дырчатых вальцев. Есть результаты исследований проведённых в Казанском технологическом университете, обосновавших что гранулы-сырец надо прессовать. Примем для нашего проекта способ прессования гранул с помощью ленточного пресса, тот что применяют при производстве кирпича, только без вакуумирования глины.Нам воздух внутри глины нужен.

3) В карьерной глине всегда есть камневидные включения. Для их отделения от глины на некоторых заводах применяют камневыделительные вальцы. Практика показывает, сто они работают неэффективно. Сегодня на заводах по производству керамзитового гравия применяют бегуны мокрого помола. Они размалывают все камни в глине.

4) Есть заводы с однобарабанными обжиговыми печами. Когда более тщательно теоретически осмыслили производство керамзита сконструировали и стали прменять двух барабанные обжиговые печи.

Итак принимаем решение что в технологической линиипредусматриваем:

1).бегуны мокрого помола, 2) глинозапасник ёмкостью для работы линии в течении 28 суток, 3) способ пластического формования гранул с помощью ленточного пресса.

4) двухбарабанную обжиговую печь.

Какие документы должны быть разработаны на предприятии, которые являются нормативными для производства данной продукции.Технологический регламент

Технологический регламент (ТР) – нормативный документ прeдприятия для внутрeннeго пользования, который учрeждаeтмeтоды производства, тeхничeскиeсрeдства, тeхнологичeскиe нормативы, условия и дeтальный порядок осущeствлeниятeхнологичeскогопроцeсса.

Данный документ позволяет получить готовую продукцию по качеству, отвечающую требованиям российских или международных стандартов. Также Технологический регламент вводит наиболее безопасные способы ведения работ, которые в то же время способствуют достижению оптимальных технико-экономических показателей производства.

В Технологическом регламенте прописываются все процессы производства с высокой степенью детализации.

Существует ЕСТД – Единая система технологической документации, которая входит в состав ЕСТПП – Единой системы технологической подготовки производства.

В соответствии с положениями, определенными в данных системах, разработка технической документации предприятия предусмотрена самой организацией. К созданию техдокуменации могут быть привлечены специалисты или сторонние организации. В случаях, установленных законодательством, техническая документация проходит регистрацию в надзорных организациях.

Необходима техническая документация для подробного описания технологических процессов, методов и способов изготовления продукции , характеристик производства, и ее контроля. Оформление техдокументации может потребоваться в следующих случаях:

При оформлении сертификатов соответствия;

при оформлении договоров;

при проведении надзорными органами инспекционных проверок.

Техническую документацию можно разделить на три большие группы. Это техдокументация:

На технологические процессы;

на продукцию;

на систему менеджмента качества.

Основным технологическим документом ЕСТД является маршрутная карта.

Описание технологических производственных процессов содержатся в Технологических регламентах. Кроме них еще существуют стандарты предприятия, технологические карты, технологические и рабочие инструкции на процессы, методики и другая техническая документация. Технологический регламент – это основной рабочий документ для инженерно-технического персонала и рабочих, участвующих в производственном процессе на данном предприятии.

Технологические регламенты могут быть трех видов:

постоянные, предназначенные для выпуска продукции по проработанному технологическому процессу;

временные – на новую осваиваемую продукцию, при использовании нового оборудования или если в технологию вносятся серьезные изменения;

разовые — на научно-исследовательские работы или на выпуск разовой партии.

Общеотраслевые документы, которые являются нормативными при разработке Технологических регламентов это: ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 и постановление Госгортехнадзора России № 77 18 декабря 1998 – Положение для разработки ТР «Безопасная эксплуатация производств».

Рекомендуется разрабатывать ТР на производство конкретного продукта (изделия, полуфабриката) или группы продукций, которые являются однотипными по технологическому процессу.

Технологический регламент содержит следующие разделы:

Общая характеристика производства;

описание характеристик материалов, сырья, реагентов, полупродуктов;

описание технологического процесса и технологической схемы производства;

нормы режимов технологии;

описание контроля технологического процесса;

описание пуска и остановки производства;

описание безопасной эксплуатации производства;

описание отходов, сточных вод, выбросов в атмосферу, с указанием методов их переработки, утилизации;

краткое описание технологического и насоснокомпрессорного, регулирующего и предохраняющего оборудования;

список нормативной документации и обязательных инструкций;

графическая Технологическая схема производства.

Срок действия Технологического регламента определяется законодательно, но, как правило, составляет 5 лет. По истечении которых, если не произошло на производстве существенных изменений, то он продлевается еще на 5 лет. Если предприятие собирается запустить выпуск новой продукции или ввести в строй новое оборудование, то тогда ТР разрабатывается на 2 года.

Заключение

В данном дипломном проекте была разработана и предложена технологическая схема производства керамзитового гравия. Данная технология соответствует рациональному и оптимальному использованию ресурсов и сырья, технологического и теплотехнического оборудования и современному уровню развития отрасли.

Критериями подбора оборудования были потребляемая мощность, энергоемкость, расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, производительность для выполнения производственной программы.

Данная технологическая схема призвана обеспечить сокращение производственного цикла, снижение брака, повышение физико-механических показателей, конкурентоспособность керамзита, а, следовательно, и низкую себестоимость, большие объемы производства и качество.

1. Ген. план и схема.dwg