Цех по производству керамического кирпича

Содержание

Содержание

Введение

1 Технологическая часть

1.1 Номенклатура продукции

1.2 Сырье

1.3 Выбор и обоснование способа и технологической схемы производства

1.4 Режим работы и фонд рабочего времени

1.5 Расчет производственной программы

1.6 Расчет и подбор оборудования

1.7 Расчет складов и бункеров

1.8 Расчет потребности в электроэнергии

1.9 Расчет потребности в рабочей силе

1.10 Контроль качества продукции и технологического процесса

2 Охрана труда и окружающей среды

Список использованных источников

Аннотация

Курсовой проект включает в себя пояснительную записку, состоящую из 41 страниц, в том числе 2 рисунка, 6 таблиц, 10 источников, приложение А, и графическую часть, формата А1 на которым выполнен план и разрезы отделения подготовки формовочной массы.

В данном курсовом проекте произведены основные расчеты требуемые для проектирования завода, описана номенклатура продукции, сырьевые материалы, освещено состояние развитие данной отрасли промышленности, а также основные положения по безопасности и экологичности проекта.

Введение

Одним из самых распространенных материалов, традиционно используемым при возведении зданий и сооружений, является кирпич. Более чем тысячелетняя практика применения кирпича позволяет однозначно отнести его к категории наиболее долговечных строительных материалов. Производство строительной керамики является важной отраслью народного хозяйства. В общем балансе производства и применения стеновых материалов керамический кирпич занимает более 30%.

Рынок керамического облицовочного кирпича является субрынком рынка кирпича в целом. При его приобретении покупателем движут иные мотивы, нежели при покупке обычного кирпича — придать строящемуся объекту более эстетический вид, получить удовлетворение от красиво построенного дома.

В данный момент в производстве строительного керамического кирпича сосредоточено внимание на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента. При строительстве новых предприятий предусматривается установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования.

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.

Основным сырьем при производстве строительной керамики являются глины. Глинами называют землистые обломочные горные породы, способные образовывать с водой пластичное тесто, которое после высыхания сохраняет приданную ему форму и после обжига приобретает твердость камня. Глины образовались в результате выветривания полевошпатных горных пород, причем выветривание носит как физический, так и химический характер. При физическом (механическом) выветривании происходит разрушение монолитных горных пород на отдельные блоки, куски и частицы в результате воздействия воды, температуры и ветра.  Вода проникает в трещины горных пород и разрушает их вследствие расклинивающего  действия и растворения составных частей пород. Под воздействием температурных изменений происходит деформация  пород, приводящая к их растрескиванию и разрушению. Температурное воздействие усугубляется присутствием воды, которая при отрицательных температурах превращается в лед, разрывающий горные породы. Ветер выдувает и уносит частицы разрушенных пород, способствуя их дальнейшему разрушению.

До недавнего времени основное количество кирпича производилось методом пластического формования. К недостаткам этого метода необходимо отнести то, что отформованный кирпич нуждается в сушке. А для получения качественной поверхности кирпича процесс сушки должен проходить медленно. В результате сушка занимает от 3-х дней до нескольких недель, и, несмотря на то, что многие заводы вводят в глину целый комплекс добавок для уменьшения растрескивания кирпича в процессе сушки (такие как шамот, опилки, уголь, сланец и др.), все равно добиться того, чтобы кирпич не растрескивался, удается не многим. Сегодня каждый руководитель завода пластического формования стоит перед выбором. Или же пытаться производить более-менее качественный кирпич. А для этого требуется увеличить срок сушки кирпича и увеличить количество добавок в шихте. Первое увеличивает потребление энергоносителей в 1,52 раза, второе тоже приводит к удорожанию готового кирпича, поскольку любая добавка стоит значительно дороже глины. Или же производить более дешевый, но низкокачественный кирпич. Вторым недостатком метода пластического формования является то, что для получения качественного кирпича глину необходимо качественно переработать, что требует больших затрат на электроэнергию. Поэтому большинство отечественных предприятий использует минимальный комплект перерабатывающего оборудования, что отнюдь не способствует качеству выпускаемого кирпича. Особенно хочется сказать об использовании парка сушильных и обжиговых вагонеток. Так, для кирпичного завода мощностью 10 млн. штук кирпича в год требуется около 100 обжиговых вагонеток, 500800 сушильных вагонеток и около 20000 сушильных рамок. Учитывая, что и те, и другие вагонетки работают в агрессивных средах, срок их эксплуатации небольшой, и как следствие стоимость ремонта и возобновления парка вагонеток занимает значительное место в себестоимости кирпича. Другим способом производства кирпича является метод полусухого формования. Данный метод широко распространен в Ростовской области и Краснодарском крае, где практически половина крупных кирпичных заводов работают по этой технологии. Заводы по производству кирпича полусухим методом также работают в Белгородской, Воронежской, Нижегородской, Московской областях и на Урале. Метод полусух ого формования предусматривает подсушку глины в сушильном барабане в течение 1015 минут, после чего глина измельчается стержневым смесителем в порошок с фракцией 0,55 мм и формуется в кирпич колено-рычажными прессами.[4]

Поскольку формование происходит при влажности порошка 810%, то отформованный кирпич не требует сушки и подается сразу после формовки в печь. Следовательно: не требуются затраты на энергоносители для сушки, не требуется ввод в глину добавок для улучшения сушильных свойств кирпича, даже при наличии в глине солей, они не выступают на поверхности кирпича, технологическое оборудование более простое и потребляет значительно меньше электроэнергии. Одновременно снижаются затраты на строительство завода, так как: оборудование для полусухого прессования стоит в несколько раз дешевле, размеры здания значительно меньше, отсутствует отделение для сушки кирпича, которое обычно занимает довольно большое пространство. Сравнительные анализы работы кирпичных заводов показывают, что себестоимость кирпича ори полусухом методе в 2 раза ниже, что позволяет в современных условиях стабильно получать высокую прибыль. В отношении нового строительства хочется отметить, что завод полусухого формования занимает в 2 раза меньшую площадь, чем аналогичный завод пластического формования, и его строительство обходится в 22,5 раза дешевле. Одновременно хотелось бы рассказать о получивших широкое применение в Ростовской области печах со съемным сводом. Данные печи сочетают в себе преимущества кольцевых и туннельных печей. То есть с одной стороны они полностью механизированы, с другой стороны - не требуют парка обжиговых вагонеток. Кирпич загружается в эти печи и выгружается через своды пакетами по 300600 штук. После загрузки свод перекрывается плитами из огнеупорного материала, и обжиг производится как в обычной кольцевой печи. К достоинствам этой печи можно отнести рассредоточенный отбор дымовых газов, что позволяет получать кирпич гарантированно более высокой марки, чем в туннельной печи.

В сложившихся условиях удовлетворить запросы строителей и архитекторов по объемам производства, номенклатуре и качеству керамического кирпича можно, сосредоточив внимание производства строительного керамического кирпича на совершенствовании технологии, улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ассортимента.

При строительстве новых предприятий нужно предусматривать установление автоматизированных и высокомеханизированных технологических линий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Осваивать 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.[3]

Технологическая часть

1.1 Номенклатура продукции

Номенклатура проектируемого завода выбрана в соответствии с заданием:   кирпич керамический формата 1НФ пустотность 25% с цилиндрическими пустотами – 60%; кирпич сплошного формата 1,3НФ - 40%. Производительность – 50 млн. штук условного кирпича в год.

Кирпич сплошной и кирпич пустотелый изготовляются в соответствии с ГОСТ 5302012.

К основным техническим требованиям, относящимся к намечаемому к производству кирпичу, относятся следующие:

Кирпич должен иметь форму прямоугольного параллелепипеда с ровными гранями на лицевых поверхностях. Поверхность кирпичей может быть рифленой. Допускается изготовление кирпича с закругленными углами радиусом закругления до 15 мм

Пустоты в кирпиче должны располагаться перпендикулярно или параллельно постели и могут быть сквозными или несквозными.

Ширина сквозных щелевидных пустот должна быть не более 12 мм.

Толщина наружных стенок кирпича должна быть не менее 12 мм.

Отклонения от установленных размеров и показателей внешнего вида кирпича не должны превышать на одном изделии следующих значений:

Предельные отклонения от номинальных размеров в миллиметрах не должны превышать (для изделий пластического формования)

Известковые включения, вызывающие после пропаривания изделий разрушение поверхностей и отколы глубиной более 6 мм, не допускаются.

На поверхности изделий допускается наличие отколов по наибольшему измерению от 3 до 6 мм числом не более 3 шт. 

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов (Аэфф) в изделиях не должна быть более 370 Бк/кг.

Каждая партия поставляемых изделий должна сопровождаться документом о качестве, в котором указывают:

- наименование предприятия-изготовителя и (или) его товарный знак;

- наименование и условное обозначение изделий; 

- номер и дату выдачи документа; 

- номер партии и количество отгружаемых изделий; 

- массу кирпича и камней; 

- водопоглощение;

- марку кирпича и камней по прочности и морозостойкости;

- удельную эффективную активность естественных радионуклидов;

- теплопроводность изделий; 

- обозначение настоящего стандарта[2]

1.2 Сырье

Наименование глинистой породы – глина подгруппы 4Н. Рекомендуемое назначение породы- кирпич марки 100 и более с отощителем. Содержание частиц размером менее 10 мкм- 40-60%, менее 1 мкм- 25-35%.

Содержание химических составляющих, % по массе, должно соответствовать приведенному ниже:

- SiO2- не более 85, в том числе свободного кварца не более 60;

- Al2O3+TiO2- не менее 7;

- CaO+MgO- не более 20;

- соединения серы в пересчете на SO3 не более 2, в том числе сульфидной не более 0,8 (при SO3 более 0,5% в том числе сульфидной не более 0,3%, в процессе испытаний глинистой породы должны определяться способы устранения высолов и выцветов на обожженных изделиях путем перевода растворимых солей в нерастворимые);

- FeO+Fe2O3 не более 14;

- K2O+Na2O не более 7.

Водопоглощение обожженного черепка (без признаков пережога), характеризующее спекаемость, должно быть не более 6%.

Содержание в глинистой породе тонкодисперсной фракции менее 1 мкм должно быть более 15%, фракции менее 10 мкм более 30% по массе, содержание фракции 0,010,5 мм определяется, но не регламентируется.

Содержание в глинистой породе крупнозернистых (размер частиц свыше 0,5 мм) включений размером более 5 мм не должно превышать 5% по массе.[2]

В качестве отощающей добавки используется песок кварцевый. Количество песка вводимого в качестве добавки должно быть 10%. Песку должна быть дана радиационно-гигиеническая оценка. Она не должна превышать Аэфф≤ 370 Бк/кг. При приемочном контроле определяют:

- зерновой состав;

- содержание пылевидных и глинистых частиц;

- содержание глины в комках.[3]

1.3 Выбор и обоснование способа и технологической схемы производства

Технологический процесс изготовления изделий способом полусухого прессования включает следующие группы операций: карьерные работы, приготовление пресспорошка, прессование, сушка и обжиг изделий.

Карьерные работы не имеют в этом случае, какой- либо специфики и выполняются соответственно горно-эксплуатационным условиям месторождения глин.

Сырьевые материалы подвергают грубому дроблению на камневыделительных дробилках, где происходит и отделение инородных крупных включений. Сушку производят в сушильных барабанах устроенных по принципу прямотока, так как при противотоке возникает опасность сильного перегрева глины, частичной ее дегидратации и большой потери пластических свойств. Температура газов, поступающих в барабан, составляет обычно 600800ºС. Нормальная температура отходящих газов должна быть 110120ºС, резкое повышение этой температуры свидетельствует о пересушке глины. Температура глины, выгружаемой из сушильного барабана, составляет 6080ºС, влажность 911%. При прохождении глины через барабан изменяется ее гранулометрический состав. Мелкие фракции, быстро высыхая, истираются до пылевидного состояния, а крупные куски, распариваясь, слипаются и окатываются в крупные комья. Это обуславливает большую влажностную неоднородность высушенной глины, затрудняющую работу помольных машин. Повышение равномерности сушки достигается устройством цепных завес, которые частично измельчают глину. Далее  через сетку отделяется крупная фракция (более 6мм), которая возвращается в сушильный барабан для повторной сушки. При подготовке пресс-порошка не всегда удается после помола получить порошок с влажностью, необходимой и достаточной для прессования. Такое увлажнение осуществляется в лопастном смесителе. 

Начало прессования керамического порошка сопровождается его уплотнением за счет смещения частиц относительно друг друга и их сближения. Это является первой стадией уплотнения. При этом происходит частичное удаление воздуха из системы. Следующая стадия уплотнения характеризуется пластической необратимой деформацией частиц. При этом увеличивается контактная поверхность между частицами. Одновременно с этим уплотнение каждой элементарной частицы сопровождается выжиманием влаги из ее глубинных слоев на контактную поверхность частицы. В третьей стадии уплотнения наступает упругая деформация частиц. Такие деформации наиболее вероятны для тонких удлиненных частиц в виде игл и пластинок, которые могут изгибаться по схеме зажатой консоли или балки, опирающейся на две опоры. Последняя стадия уплотнения сопровождается хрупким разрушением частиц, при котором прессовка получает наибольшее уплотнение и наибольшее сцепление вследствие сильного дальнейшего развития контактной поверхности. Для осуществления хрупких деформаций требуется очень большое давление, которое при полусухом прессовании большинства керамических изделий практически не достигается. 

Сушка спрессованного сырца осуществляется в туннельных сушилках на печных вагонетках. Длительность сушки 1624 ч. Конечная влажность 46%. Теплоносителями являются горячий воздух, отбираемый из зоны охлаждения туннельных печей, а также их отходящие газы. Теплоносителями являются горячий воздух, отбираемый из зоны охлаждения туннельных печей, а также их отходящие газы. Начальная температура теплоносителя 120150°С.

Процесс обжига протекающий при полусухом прессовании выглядит следующим образом. «Массив» сырца образуется механическим сближением отдельных зерен керамического порошка, в котором каждое зерно имеет структуру, аналогичную пластичному тесту, а в сырце между ними остаются существовать поверхности раздела, несмотря на кажущееся сильное взаимодействие между зернами порошка при его прессовании. В сырце полусухого прессования существенно изменяется роль коллоидной фракции. Она действует главным образом не на контактных поверхностях частиц, а внутри самих частиц и агрегирует первичные зерна минералов в глинистую частицу, а не цементирует спрессованные частицы друг с другом. При таком размещении коллоидной фракции жидкая фаза при обжиге развивается в первую очередь не на контактных поверхностях глиняных агрегатов, а внутри их. На контактных поверхностях глинистых агрегатов возникает относительно небольшое количество жидкой фазы. Оно не обеспечивает сплошной цементации контактных поверхностей. Цементация носит в этом случае характер контактного спекания аналогично «точечной сварке». Этим объясняется пониженная сопротивляемость изделий полусухого прессования изгибу.

После обжига готовая продукция поступает на склад.

Преимущества технологии полусухого прессования заключается в том, что спрессованный кирпич-сырец укладывается непосредственно на печные вагонетки и на них высушивается в туннельных сушилках, или же, минуя предварительную досушку, непосредственно поступает на обжиг. Комплексная механизация производства осуществляется проще, чем при методе пластического формования. Однако технология полусухого прессования требует более совершенной системы аспирации на трактах приготовления и транспортирование порошка, использования более высокопроизводительных прессов.

2 Охрана труда и окружающей среды

Требования безопасности к технологическим процессам (видам работ).

При проектировании, организации осуществления технологических процессов для обеспечения безопасности должны предусматриваться следующие меры:

-устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, комплектующими изделиями (узлами, элементами), готовой продукцией и отходами производства, оказывающими опасное и вредное воздействие;

-замена технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при которых указанные факторы отсутствуют или не превышают предельно допустимых концентраций, уровней;

-комплексная механизация, автоматизация, применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов;

-герметизация оборудования или создание в оборудовании повышенного или пониженного (фиксируемого по прибору) давления (по сравнению с атмосферным);

-применение средств защиты работающих;

-разработка обеспечивающих безопасность систем управления и контроля производственного процесса, включая их автоматизацию внешней и внутренней диагностики на базе ЭВМ;

-применение мер, направленных на предотвращение проявления опасных и вредных производственных факторов в случае аварии;

-применение безотходных технологий замкнутого цикла производств, а если это невозможно, то своевременное удаление, обезвреживание и захоронение отходов, являющихся источником вредных производственных факторов; использование системы оборотного водоснабжения;

-применение рациональных режимов труда и отдыха с целью предотвращения монотонности, гиподинамики, чрезмерных физических и нервно-психических перегрузок;

-защита от возможных отрицательных воздействий природного характера и погодных условий.[8]

Бункера. Люки бункеров должны иметь откидывающиеся крышки, закрываемые на замок. Со стороны загрузки автомобильным транспортом бункера должны иметь отбойный брус высотой не менее 600 мм. На бункерах должны применяться устройства, предупреждающие сводообразование  и зависание материалов (электровибраторы, пароэлектрообогреватели, пневмошуровки, ворошители и др.).

Перед спуском в бункер необходимо:

- исключить на время производства работ возможность загрузки бункера транспортом, для чего выставить наблюдающего за движением транспорта по надбункерной площадке, включить запрещающие загрузку сигналы светофора или световые сигналы;

- отключить и затормозить загрузочные и разгрузочные устройства;

- снять предохранители из электрораспределительных щитов приводов загрузочных и разгрузочных устройств и вывесить запрещающий знак безопасности;

- обеспечить работающих необходимым для ведения работ стреловыми кранами, лебедками, трапами, настилами и средствами индивидуальной защиты.

Перед ремонтом бункер должен быть освобожден от находящегося в нем материала.[9]

Запрещается:

- находится на решетке бункера при осмотрах и выполнении работ по его обслуживанию (устранению завалов, зависаний, сводообразований, заклиниваний материала и др.);

- производить спуск людей в бункера для ликвидации сводообразований и зависаний.

Тарельчатый питатель должен быть закрыт металлическими укрытиями.

Перед ремонтом тарельчатых питателей должны быть соблюдены следующие условия: выработан материал из приемного бункера; исключена возможность его загрузки; закрыты шиберы на приемных отверстиях питателя; отключены от электропитающей сети электродвигатели; сняты предохранители из электрораспределительных устройств, а на пусковых устройствах вывешен запрещающий знак безопасности с поясняющей надписью.

Снимать защитные ограждения, проталкивать и извлекать застрявшие куски материала, металл, доски и другие предметы, очищать бункера, дозаторы, питатели от налипшего материала во время работы дозаторов и питателей запрещается.

Ленточные конвейеры. Техника безопасности обеспечивается соблюдением следующего:

-рамы наклонных конвейеров должны быть оборудованы площадками с перилами вдоль всей линии конвейеров;

-для перехода через конвейер, через каждые 2550 м должны быть предусмотрены переходные мостики, огражденные перилами;

-вдоль всей линии конвейеров должен размещаться тяговый канатик, обеспечивающий возможность выключения привода из любой точки линии;

-в схеме управления конвейерами должна быть предусмотрена блокировка, исключающая возможность повторного включения привода до ликвидации аварийной ситуации;

-конструкцией конвейера должен быть предусмотрен легкий безопасный доступ к элементам, блокам и контрольным устройствам, требующим периодической проверки, а также устройствам регулирования, загрузки и разгрузки, люкам, управляемым вручную или механически;

-не допускается самопроизвольное перемещение в обратном направлении грузонесущего элемента с грузом при отключении привода в конвейерах, имеющих наклонные или вертикальные участки трассы;

-грузовые натяжные устройства конвейеров должны иметь концевые упоры для ограничения хода натяжной тележки и конечные выключатели, отключающие привод конвейера при достижении натяжной тележкой крайних положений;

-движущиеся части конвейеров (приводные, натяжные и отклоняющие барабаны, натяжные устройства, канаты и блоки натяжных устройств, ременные и другие передачи, муфты и т. п., а также опорные ролики и ролики нижней ветви ленты) должны быть ограждены в зонах постоянных рабочих мест, связанных с технологическим процессом на конвейере, или по всей трассе конвейера, если имеет место свободный доступ или постоянный проход вблизи конвейера лиц, не связанных с обслуживанием конвейера;

-защитные ограждения должны быть снабжены приспособлениями для надежного удержания их в закрытом (рабочем) положении и в случае необходимости быть сблокированы с приводом конвейера для его отключения при снятии (открытии) ограждения.

Сушильный барабан. Управление пуском, работой и остановкой сушильных барабанов должно быть централизовано и выведено на щит, устанавливаемый у рабочего места машиниста.

Сушильные барабаны должны быть автоматически сблокированы с комплектующими их механизмами и устройствами и оснащены звуковой и световой сигнализацией.

Каждый сушильный барабан должен быть оснащен контрольно-измерительными приборами:

- для измерения и учета расхода топлива и выхода высушенного продукта;

- для измерения температуры газов перед входом в смесительную камеру и в барабан;

- для измерения температуры газов, выходящих из барабана, и за электрофильтром, а также температуры высушенного материала па выходе из барабана;

- для измерения разрежения перед барабаном, пылеулавливающим устройством и дымососом;

- для измерения давления воздуха, подаваемого в топку дутьевым вентилятором;

- для измерения давления топлива (жидкого и газообразного), подаваемого в топку;

- для сигнализации о достижении верхнего предела температуры в бункере угольной пыли, о достижении верхнего и нижнего пределов температуры подогрева мазута, о перегреве наиболее ответственных подшипников, об опорожнении и переполнении бункеров сырого и вы-сушенного материалов, бункера угольной пыли или бака для мазута; о превышении температуры газов за барабаном и за электрофильтром;

- счетчиками времени работы агрегата.

В помещении сушильных барабанов должны быть установлены электрические часы.

Контроль за соблюдением ПДВ (ВСВ)

Предприятия, для которых установлены ПДВ (ВСВ), должны организовать систему контроля за соблюдением ПДВ (ВСВ), утвержденную в установленном порядке.

При контроле за соблюдением ПДВ (ВСВ) основными должны быть прямые методы, использующие измерения концентрации вредных веществ и объемов газовоздушной смеси после газоочистных установок или в местах непосредственного выделения веществ в атмосферу.

Для повышения достоверности контроля за ПДВ (ВСВ), а также при невозможности применения прямых методов используют балансовые, технологические и др. методы (см. справочное приложение 4).

При контроле за соблюдением ПДВ (ВСВ) выбросы вредных веществ определяют за период 20 мин, к которому относятся максимальные разовые ПДК, а также в среднем за сутки, месяц и год.

Если продолжительность выбрасывания вредных веществ в атмосферу меньше 20 мин, контроль производят по полному выбросу вредного вещества за это время.

При неблагоприятных метеорологических условиях в кратковременные периоды загрязнения атмосферы, опасного для здоровья населения, предприятия должны обеспечить снижение выбросов вредных веществ, вплоть до частичной или полной остановки работы предприятия.

При превышении ПДВ (ВСВ) в результате аварии предприятие обязано в установленном порядке сообщить об этом органам, осуществляющим государственный контроль за охраной атмосферы, и принять меры по уменьшению выбросов вредных веществ в атмосферу вплоть до остановки предприятия и ликвидации последствий загрязнения атмосферы, а также передать информацию об аварии и принятых мерах.

Эффективность поэтапного снижения выбросов вредных веществ оценивают по степени фактического снижения загрязнения атмосферы, определяемого в соответствии с нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.[10]