• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Завод по производству силикатного кирпича, производительностью 40 млн. штук в год

  • Добавлен: 12.06.2016
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 3
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Завод по производству силикатного кирпича, производительностью 40 млн. штук в год (чертеж) //

Состав проекта

icon
icon drawing1.dwg
icon zavod-po-proizvodstvu-silikatnogo-kirpicha.doc

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon drawing1.dwg

drawing1.dwg
Завод по производству силикатного кирпича мощностью 45 млн. шт.год в г. Каменск-Уральский Свердловской области
-9. Фрагмент плана на отм. 0.000. Фасад по Ц2-Н
Водоизоляционный ковер типа "Бикрост" Стяжка из цементно-песчаного раствора марки 150 - 15мм Утеплитель - плиты ППЖ ρ≤200кгм³-180мм Пароизоляция Сборные ж.б. плиты
Водоизоляционный ковер типа "Бикрост" Стяжка из цементно-песчаного раствора марки 150 - 15мм Утеплитель - плиты ППЖ ρ≤200кгм³ - 180мм Пароизоляция Стальной профнастил
Экспликацию помещений см. лист 2'. 2. Железобетонную колонну по оси У ряд 2 демонтировать.
Кровельная сэндвич-панель Металлические прогоны
Узел 6 ТУ 5284-183-01217836-2005
Водоизоляционный ковер типа "Бикрост" Стяжка из цементно-песчаного раствора марки 150 - 15мм Утеплитель - плиты ППЖ ρ≤200кгм³ - 180мм Пароизоляция Сборные ж.б. плиты
раствора марки 150 - 15мм
Цементно-песчаная стяжка из
Утеплитель - минераловатные плиты ППЖ
р=200 кгм3ГОСТ 22950-95 - 180мм
Водоизоляционный ковер типа
Защитный слой из гравия втопленного
слоя рубероида на битумной мастике
р=200 кгм3ГОСТ 22950-95 - 240мм
Фрагменты плана на отм. 0.000
Водоизоляционный ковер типа "Бикрост"-20мм Стяжка из цементно-песчаного раствора марки 150 - 15мм Утеплитель - плиты ППЖ ρ≤200кгм³ - 180мм Пароизоляция Сборные ж.б. плиты - 450мм
Фрагмент плана кровли
Фрагмент плана на отм. 0.000
Рулонный ковер Стяжка -15 Утеплитель -180 Пароизоляция -5 Сборная ж.б. плита -450
фрагмент плана кровли
фрагмент фасада по 1-3
фрагмент фасада по 3-9.
В1 - по серии 2.460-18 в.1 узел 34 (по типу) В2 - по серии 2.460-17 в.1 узел 15 (по типу) В3 - по серии 2.460-18 в.1 узел 36 (по типу)
Проем 2330х2400(h) на высоте +3.400(н.отм.)
Проем 2330х3600(h) на высоте +2.200(н.отм.)
Проем 1500х1500(h) на высоте +1.500(н.отм.)
Проем 2300х2350(h) на высоте +16.400(н.отм.)
Приямок перекрыть согласно узлу I
По типу 7 2.460-17 в.1
Развертка панелей по оси П в осях 3-9
Экспликацию помещений см. лист 2. 2. Железобетонную колонну по оси У ряд 2 демонтировать. 3. Данный лист см. совместно с чертежами 1834-01-КЖ1.
План на отм. 0.000 Компоновочный план
Фасад по Б-Ц. Развертки панелей по оси П в осях 1-3
по оси 2 в осях Н-Ц.
Фрагмент плана на отм. 6.600
Фрагмент плана на отм. 3.300
План кровли. Фрагмент плана кровли.
Фрагменты плана на отм. 0.000. Разрезы 6-6
Кровельные панели ПКТМ по прогонам
Фрагмент плана на отм. 0.000.
См. чертежи 1834-01-АС2 Челябинского ПСП
По типу34 2.460-18 в.1
Техподвал см. чертежи КЖ
По типу 6 ТУ5284-183
По типу 19 ТУ5284-183
По типу 36 с. 2.460-18 в.1
По типу 34 с. 2.460-18 в.1
Водоизоляционный ковер типа "Бикрост" Стяжкаиз цементно-песчаного раствора марки 150 -15мм Утеплитель - плиты ППЖ q=200 кгм3 -180мм Пароизоляция -5 Сборная ж.б. плита -450
Развертка панелей по оси 9 в осях П-Ц
Развертка панелей по оси П в осях 1-3
По типу2 2.460-17 в.1
Состав кровли см. разрез 4-4
Состав кровли см. разрез 3-3
Развертка панелей по оси 2 в осях А-Н
Развертку панелей по оси 2 в осях А-Н подробней см. в чертежах 1834-01-АС2 Челябинского Промстройпроекта.
Cм. чертежи 1834-01-КЖ (л. 1
Пути оборотной тележки См. чертежи КЖ
Развертка панелей по оси 2 в осях Н-Ц

icon zavod-po-proizvodstvu-silikatnogo-kirpicha.doc

Выбор и обоснование места строительства .
Аналитический обзор научно-технической литературы
и обоснование способа производства ..
Технологическая часть
1. Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции
2. Выбор сырьевой базы и энергоносителей .
3. Обоснование состава композиции ..
4. Технологическая схема производства и ее описание
5. Теоретические основы технологических процессов .
5.1. Теоретические основы обжига известняка ..
5.2. Теоретические основы измельчения
5.3. Теоретические основы гашения извести .
5.4. Теоретические основы процесса формования кирпи-
5.5. Теоретические основы процесса автоклавирования ..
6. Контроль производства и качества продукции .
7. Материальный баланс производства ..
7.1. Исходные данные ..
7.2. Материальный баланс цеха силикатного кирпича .
7.3. Материальный баланс массозаготовительного цеха ..
7.4. Материальный баланс цеха обжига известняка ..
7.5. Материальный баланс завода силикатного кирпича ..
8. Режим работы завода
9 Производственная программа завода ..
10.Выбор и расчет оборудования
10.1. Выбор и расчет основного оборудования .
10.2. Выбор и расчет вспомогательного оборудования
Теплотехнические расчеты .
Автоматизация технологического процесса
1. Анализ условий труда на проектируемом участке
1.1. Оценка уровня загрязнения воздуха рабочей зоны
1.2. Шум и вибрация
Охрана окружающей среды
Строительная часть .
Экономическая оценка проектных решений
Список использованных источников
Силикатный кирпич широко применяется для кладки стен жилых гражданских и промышленных зданий стен подвалов и фундаментов в сухих грунтах а также дымоходов. Некоторые сорта кирпича применяют для строительства мостов железнодорожных туннелей и промышленных дымовых труб.
Силикатный кирпич – искусственный безобжиговый стеновой материал используемый в строительстве. По технико-экономическим показателям силикатный кирпич превосходит глиняный. На его производство требуется в 2 раза меньше топлива в 3 раза меньше электроэнергии в 25 раза меньше трудоемкость производства. В конечном итоге себестоимость силикатного кирпича оказывается меньше чем глиняного.
Заводы силикатного кирпича – это высокомеханизированные предприятия. Повышение эффективности работы силикатных заводов обеспечивается на базе широкого использования достижений науки и техники и достигается путем сокращения производственного цикла существенного улучшения качества продукции и широкого использования передового опыта.
На современном этапе перспективным направлением развития силикатной промышленности является разработка технологий получения и производства стройматериалов на основе отходов топливных зол и шлаков отходов угледобычи некондиционного сырья металлургических шлаков и т.д. Так например нашли свое применение в производстве кислые золы от сжигания каменного и бурого углей которые вводят в качестве кремнеземистого компонента. В результате этого сокращается энергоемкость производства (за счет снижения затрат на помол) и уменьшается теплопроводность получаемых ячеистых бетонов.
Разработан универсальный технологический модуль обжига извести в котором процесс механотермических превращений осуществляется в едином технологическом модуле. Время пребывания материалов в нем составляет всего 15 минут. В этом аппарате реализуется идея совместного и одновременного протекания процессов термохимической обработки и измельчения материалов в псевдоожиженном слое.
Одной из наиболее эффективных технологий применяемых практически во всем мире для изготовления кирпича является вибропрессование. При этом способе для изготовления кирпича возможно использование особо жестких смесей что снижает расход вяжущего. С помощью вибропрессования можно получить высококачественные стеновые изделия высокой прочности с низкой теплопроводностью практически из любых материалов.
Дальнейшее совершенствование производства силикатного кирпича должно ориентироваться на научно-исследовательские разработки ученых по выявлению специфики физико-химических процессов лежащих в основе данного производства. На современном этапе силикатный кирпич является наиболее перспективным материалом для строительства качественных и достаточно недорогих объектов жилищного и производственного назначения .
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕСТА СТРОИТЕЛЬСТВА ЗАВОДА
Для строительства завода необходимо выбрать место рядом с которым или на весьма небольшом удалении от которого находятся месторождения сырья (песка и известняка) а также транспортные магистрали. Особенно желательна близость к заводу месторождения песка так как при производстве силикатного кирпича требуется его большее количество чем известняка и соответственно больше транспортные затраты.
Очень важна обеспеченность завода источником водоснабжения и возможного отвода сточных вод. Также необходимо наличие источника энергоснабжения так как производство силикатного кирпича весьма энергоемко.
Для того чтобы завод был обеспечен рабочей силой и рынком сбыта своей продукции месторасположение завода должно быть рядом с населенным пунктом.
Этим требованиям соответствует город Кимры Калиниской области который выбираем для строительства завода. В 2 км к северу от города Кимры расположено Мельцевское месторождения откуда на завод планируется поставлять песок. Известняк будем доставлять с Величковского месторождения расположенного также в Калининской области. Обеспеченность сырьем Величковского и Мельцевского месторождений представлена в таблицах 1.1 и 1.2.
Сырьевые запасы известняка Величковского месторождения
Балансовые запасы на 01.01.68 тыс.т
Сырьевые запасы песка Мельцевского месторождения
Балансовые запасы на 01.01.68 тыс.м3
Химические характеристики материалов приведены таблице 1.3.
В качестве топлива на проектируемом заводе планируется использовать природный газ из газопровода Азия – Центр.
Водоснабжение осуществляется из городского водопровода и артезианской скважины.
Город Кимры является районным центром Калиниской области. Это промышленный центр и порт на реке Волга. В городе Кимры проживает 59 тыс жителей следовательно рабочей силой и спросом на продукцию завод будет обеспечен.
Калининская область – высокоразвитый индустриальный район с преобладанием машиностроения текстильной а также химической промышленности. Имеется четыре водохранилища много лесов. По волге развито судоходство.
Таким образом учитывая вышесказанное а также постоянное увеличение численности населения и повышения уровня развития Калининской области которая входит в центральный экономический район строительство завода по производству силикатного кирпича в городе Кимры Калиниской области представляется экономически целесообразным и технически возможным.
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НАУЧНО–ТЕХНИЧЕСКОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА
На заводах по производству силикатного кирпича в настоящее время имеет монопольное распространение силосный способ гидратации извесково-кремнеземного вяжущего в смеси с песком так как он является более оптимальным по сравнению со вторым способам существующим в настоящее время – барабанным.
Гашение известково-песчанного вяжущего может осуществляться в аппаратах периодического или непрерывного действия. К первым относятся силосы гасильные барабаны. Цикл их работы состоит из операций загрузки влажной смесью вяжущего и песка выдержка этой смеси в течении определенного времени необходимого для полной гидратации извести и выгрузки готовой силикатной смеси. В силосах непрерывного действия (силос-реакторах) все эти операции соверщаются одновременно. При этом основной технологический процесс – гидратации извести – протекает за время прохождения смеси через реактор. Необходимо чтобы смесь по всему поперечному сечению реактора опускалась равномерно что является достаточно сложной научно-технической задачей.
В усовершествованных и модернизированных реакторах равномерное опускание смеси по всему сечению обеспечивается за счет установки в них конусов или дисков препятствующих прямолинейному выходу материала в выгрузочное отверстие за счет того что в них имеется сплошная или прерывистая кольцевая щель между конусом или диском и стенками внизу реактора. Движущийся материал представляет собой расширяющуюся кверху замкнутую струю основанием которой является кольцевая щель. Выше пересечения струи со стенками реактора вся находящаяся в сосуде смесь опускается равномерно. Для обеспечения бесперебойной работы реакторов смесь не должна налипать на их стенки и особенно на поверхность разгрузочной воронки. Это достигается поддержаним влажности выходящей из аппарата гашеной смеси не выше 35% утеплением стенок реактора снаружи покрытием их с внутренней стороны термостойкими прочными эмалями или прорезиненной тканью.
Силоса периодического действия имеют принципиально иные условия работы чем силоса непрерывного действия. В начале загрузки силоса влажная смесь (8 – 9%) подается с высоты 8 – 10 м уплотняется в нижней воронке под действием возникающих при этом динамических усилий. Затем в процессе гашения извести смесь дополнительно уплотняется. При недостаточно равномерной начальной влажности на отдельных участках может произойти ее гидратационное схватывание. Поэтому выгрузка гашенной извести может быть затруднена особенно в начальный период пока не будет разрушена ее уплотненная структура в воронке силоса что обычно требует применения физического труда.
Цикл работы гасильных барабанов заключается в загрузке песком и известью закрытии люковой крышки подаче воды и пара при вращении барабана гидратации извести под давление 025 – 03 МПа выпуска пара открытии крышки люка и разгрузки барабана при его вращении. К недостаткам выявленным в процессе эксплуатации барабанов можно отнести: плохое перемешивание компонентов и неоднородность состава смеси опасность ожогов при ручном открытии люка выбивание сухой пыли при загрузке барабана и пыли с паром при его разгрузке малая единичная производительность аппарата и вызываемая этим необходимость больших удельных объемов смесезаготовительных отделений. В связи с этими недостатками на большинстве силикатных заводов гасильные барабаны были заменены на силосы. При этом мощность смесезаготовительных отделений без расширения их площади удвоилась.
Приготовление формовочной массы может производится по бессилостной технологии. Технико-экономическая эффективность производства силикатного кирпича с использование эффекта гидратационного твердения извести предопределяется рядом технологических факторов а также качеством выпускаемого кирпича.
Бессилосная технология имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной силосной:
- общий технологический цикл производства силикатного кирпича сокращается с 14-16 до 9-10 часов т.е. на 30-40%;
- расход извести снижается на 10-15%;
- выпуск кирпича увеличивается на 10-15% за счет значительного сокращения общего технологического цикла;
- улучшаются физико-механические свойства кирпича в том числе: прочность при сжатии увеличивается на 15-25% а морозостойкость повышается в 2-3 раза.
Внедрение в производство силикатного кирпича бессилосной технологии благодаря которой сокращается время подготовки силикатной смеси до 15 минут позволяет исключить смесеподготовительное отделение из технологической линии.
Использование бессилосной технологии основанной на гидратационом тверденнии извести отличается рядом особенностей.
Первым а потому наиболее важным требованием является подготовка известково-кремнеземистого вяжущего не только достаточной тонкости помола но также необходимого состава как по содержанию тонкомолотого песка так и по состоянию извести. Для более полного использования свойства молотой негашеной извести к гидратационному схватыванию и твердению при совместном помоле следует использовать песок с наименьшей влажностью так как содержащаяся в нем вода вступает в реакцию с известью в процессе помола превращая ее в порошок гидрата окиси кальция.
Вторым важным требованием бессилосной технологии силикатного кирпича следует считать создание благоприятных условий гидратационному твердению извести в период кратковременного выдерживания смеси когда вследствие экзотермического эффекта взаимодействия извести с водой она разогревается до температуры парообразования и более. Иначе говоря оборудование для кратковременного выдерживания смеси должно обеспечивать хороший теплообмен с окружающей средой или иметь искусственное охлаждение.
Обычно на гидратацию извести в смеси с песком затрачивается длительное время. Для сокращения этого времени используются следующие способы:
Гашение в барабанах при повышенных упругости праов и температуре процесса (130 – 150 ºС). Время гашения при этом составляет 25 – 35 минут. В настоящее время барабанный способ гашения извести в смеси с песком почти не применяется кроме тех случаев когда известь при обычных условиях не гидратируется в приемлемые сроки.
Применение активаторов – некоторых солей или кислот слабой концентрации дающих в результате реакции с известью хорошо растворимые соли. Как показали опыты П.П.Будникова при добавлении к извести хлоридов сроки ее гидратации сокращаются в 15 – 2 раза по сравнению со временем гашения чистой водой. Однако в заводских условиях введение хлористых солей в небольшом количестве (около 1% от массы извести) затруднено и кроме того эти соли вызывают усиленную коррозию запарочных вагонеток и автоклавов поэтому способ не нашел широкого применения.
Повышение начальной температуры процесса до такого уровня при котором гидратация извести протекает уже с большой скоростью. Сроки гашения фактически колеблются от 20 мин до 1 часов в зависимости от свойств извести качества смешения и других технологических факторов.
Из анализа работ вытекает важный вывод о возможности многократного ускорения гидратации разных видов извести и сближения сроков их гашения путем подогрева материала. Однако не следует подогревать выше температуры оптимальной для данного вида извести так как это не ускоряет процесс гашения а приводит лишь к перерасходу тепла.
Увеличение дисперсности извести в процессе ее помола в связи с чем возрастает поверхность соприкосновения оксида кальция с водой и обеспечивается участие в реакции одновременно большого количества реагентов. Результаты опытов показали что при уменьшении размеров зерен извести в 8 раз длительность реакции сокращается в 7 раз. Установлено также что при использовании пережженной извести с увеличением ее дисперсности значительно ускоряется процесс гидратации.
Для полной и быстрой гидратации извести в большинстве случаев достаточно ее силосования в смеси с песком при подогреве компонентов в процессе смешения.
Для получения извести известняк подвергают обжигу. Обжиг можно вести в шахтных вращающихся и некоторых других печах. Наиболее целесообразно проводить обжиг в шахтной печи что объясняется надежностью в эксплуатации возможностью использования местных видов топлива и меньшим по сравнению с другими печами расходом топлива. Обжиг известняка во вращающейся печи не распространен в связи с тем что требует большого расхода топлива и электроэнергии и больших капиталовложений.
Таким образом преимущество использования шахтной печи для получения извести а также применение силосного способа гидратации известково-кремнеземистого вяжущего в смеси с песком становится очевидным.
Процесс прессование играет значительное роль в технологии силикатного кирпича и оказывает существенное влияние на качество выпускаемой продукции.
От конструкции прессового оборудования зависят максимальное удельное давление прессования и возможность его автоматического регулирования характер и длительность процесса формования возможность релаксации напряжений в сырце и выпуска защемленного воздуха из него перед выталкивание из форм. Этим объясняется большое разнообразии конструкций прессов применяемых для формования силикатного кирпича.
Все существующие конструкции можно разделить на три основные группы по принципу подачи смеси и выдачи сырца:
- с револьверным столом периодически поворачивающимся вместе с формовочными гнездами и штампами на определенный угол;
- с периодически челночно движущимся столом в котором расположены формовочные гнезда и штампы;
- с неподвижным столом.
По принципу приложения усилия прессы бывают одностороннего и двухстороннего формования по способу создания формовочного давления – механические гидравлические и смешанные.
Все конструкции имеют свои достоинства и недостатки. Так револьверные пресса имеют малые габариты отличаются простотой кинематики механизма и позволяют проводить все операции одновременно однако из-за одинакового времени всех операций не возможно обеспечить большую длительность уплотнения сырца а ограниченная площадь стола и небольшое число одновременно формируемых изделий приводят к ограниченной производительности.
Пресса с неподвижным столом отличаются надежностью двухстороннего формования обеспечивают большую длительность уплотнения сырца но их производительность ограничена 5000 штч
Пресса с челночным движением стола позволяют наряду с одновременным формованием большого числа изделий обеспечить большую длительность уплотнения сырца отличаются высокой производительностью и простотой обслуживания. недостатком таких прессов являются большие габариты.
Исходя из этого выбираем в качестве прессового оборудования пресса с челночно движущимся столом.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Ассортимент и характеристика выпускаемой продукции.
Продукция завода - кирпич силикатный одинарный в количестве 100 млн. в год. Принимаем марку кирпича М-150 ГОСТ 379-79 "Кирпич и камни силикатные".
Масса кирпича - 4 кг; размеры: длина-250 мм ширина-120 мм высота - 65 мм.
Требования к силикатному кирпичу
Наименование показателя
Отклонения от размеров кирпича мм:
Непараллельность мм
Шероховатость или срыв грани глубиной мм
Отбитость углов глубиной от 10 до 155 мм
Отбитости и притупленности ребер глубиной от 5 до 10мм
Включения песка глины и др. размером от 5 до 10 мм
Проколы верхней постели пустотелых изделий мм
Трещины в рядовом кирпиче пересекающие два смежных ребра одной ложковой грани и протяженностью до 40 мм по постели в количестве более одной на изделии не допускаются. Количество изделий с указанными трещинами в партии не должно быть более 10%. Количество половняка в партии не должно быть более 3%.
Предел прочности кирпича при сжатии и изгибе должно быть не менее величины указанной в ГОСТе 379-79. Водопоглощение силикатного кирпича - не менее 6% и не более 14%. Плотность 1840-1870 кгм3. Морозостойкость 25-35 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Потери прочности образцов кирпича при сжатии после испытания их на морозостойкость не должны быть больше 25%.
2. Выбор сырьевой базы и энергоносителей
В производстве силикатного кирпича используют кварцевый песок известь и воду.
Пески содержащие 90% и более кремнезема называют кварцевыми. Природный песок применяемый для производства силикатного кирпича должен соответствовать требованиям ГОСТ 8735-88.
В проектируемом производстве используется песок Мельцевского месторождения
Физико-химические показатели песка
Объемная насыпная масса
Содержание зерен размером от 5 до 10 мм
Содержание пылевидных глинистых и илистых частиц размером менее 005 мм
Содержание сернистых и сернокислых соединений
Зерновой состав песка определяют с помощью ситового анализа. Для производства силикатного кирпича наиболее благоприятны пески зернами 2 – 02 мм.
Зерновой состав песка для производства силикатного кирпича
Размер отверстий сит мм
Полные остатки на ситах
Органические примеси в песке взаимодействуют химически с известью снижают прочность кирпича. Кроме того при автоклавной обработке органические вещества разлагаются выделяют газы которые вызывают образования трещин в кирпиче.
Песок для производства силикатного кирпича испытывают в соответствии с ГОСТ 24297-88 в три этапа: аналитические лабораторно-технологические испытания и полузаводские испытания с изготовлением кирпичей натуральной величины. По результатам испытаний устанавливают марку кирпича который может быть получен из испытываемого песка.
Второй основной по содержанию компонент – известь. Для получения извести используют известняк. Известняк должен содержать не более 5% MgCO3 так как высокое содержание MgCO3 отрицательно влияет на качество продукции.
Известняк поступает на завод с Величковского месторождения Калининской области.
Известь должна удовлетворять требованиям ГОСТ 9179-77.
Химические показатели извести
Норма для негашенной извести
Активные CaO+MgO не менее
Активный MgO не более
Непогашенные зерна не более
Содержание гидратной воды в негашеной извести должно быть не более 2%.
Степень дисперсности порошкообразной воздушной извести должна быть такой чтобы сита сетками 02 и 008 при просеивании пробы извести пропускали соответственно не менее 985 и 85%.
При производстве строительных материалов по автоклавной технологии вода не только активный химический компонент но и важнейший физический фактор который разрушает или создает новые структуры. Воду применяют во всех стадиях производства - при приготовлении смеси ее прессовании и автоклавной обработке кирпича. Вода должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-89. Водоснабжение на заводе осуществляется от горводопровода и артезианской скважины.
Самым удобным видом топлива является природный газ так как в процессе обжига отпадает необходимость защиты изделий от летучей золы. Объясняется это тем что природный газ состоящий в основном из метана и других предельных углеводородов при горении в присутствии кислорода воздуха не образует соединений образующих золу. На проектируемом производстве используется газ Саратовского месторождения.
Химический состав природного газа Саратовского месторождения
Теплотворная способность газа: Qрн = 35720 кДжм3
3.Обоснование состава композиции.
Гранулометрический состав компонентов смеси оказывает большое влияние на прочностные характеристики силикатного кирпича.
Зерновой состав песка имеет большое значение. Необходимо добивться минимального количества пустот между песчинками что достигается при смешивании зерен различной крупности. Для производства силикатного кирпича наиболее благоприятны пески с зернами размером 02 – 2 мм. Песок должен удовлетворять следующим требованиям:
- содержание кварца не менее 90%;
- зерна должны иметь остроугольную форму с шероховатой поверхностью и различной крупностью;
- не допускаются примеси органических веществ придающих окраску темнее цвета эталона.
С повышением тонкости помола извести существенно повышается прочность известково-песчанных изделий.
Чистая известь редко используется при производстве силикатного кирпича в качестве вяжущего вещества. Наиболее распространено известково-кремнеземное вяжущее в котором молотый песок является активной кремнеземистой добавкой. Она улучшает зерновой состав смеси повышает формовочные свойства смеси и прочность сырца. Применение известково-песчанных вяжущих позволяет сократить удельный расход извести.
Сырьевую смесь для производства силикатного кирпича (силикатную массу) готовят из молотой негашеной извести и кварцевого песка естественной влажности с добавлением воды до влажности 14 – 17%.
4. Технологическая схема производства
Добыча песка осуществляется с помощью экскаватора после чего происходит транспортировка песка на склад сырья на автосамосвалах откуда песок транспортируется ленточным конвейером на просев в сито-бурат где из песка выводятся в отсев фракция размером более 20 мм. Ленточным конвейером песок подается в бункер хранения установленный в цехе массозаготовки. Затем песок поступает на в ленточные питатели на дозирование: 10% песка поступает на помол в шаровую мельницу а 90% песка – на перемешивание и увлажнение в быстроходный двухвальный смеситель с паронагревом.
Известняк как и песок добывается карьерным способом с помощью ковшового экскаватора и доставляется на завод автотранспортом. Камень выгружается на заводской склад после чего доставляется к приемным бункерам дробильного отделения. Пластинчатым питателем известняк дозируется в щековую дробилку где происходит его измельчение путем периодического раздавливания между неподвижной и подвижной щеками. После дробления известняк ленточным конвейером транспортируется на классификацию на виброгрохот где происходит разделение материала на фракции. Фракция менее 30 мм направляется в отсев а более 30 мм – поступает в бункер хранения.
Затем следует наиболее ответственный этап технологического процесса производства извести – обжиг известняка. С помощью скипового подъемника известняк подается на обжиг в шахтную печь где двигаясь по шахте сверху вниз подвергается действию высоких температур (1100 – 1200 ºС) в результате чего происходит разложение карбоната кальция и образуется известь которая выгружается в бункер охлаждения. Затем происходит транспортировка извести пластинчатым транспортером в бункер хранения.
Полученная известь имеющая размер кусков в среднем 85 мм ленточным конвейером подается в валковую дробилку где измельчается до кусков размером не более 20 мм. После этого известь поднимается элеватором в расходный бункер установленный в цехе массозаготовки. Из бункера известь поступает в весовой дозатор на дозирование для помола который осуществляется в шаровой мельнице. В мельницу подается известь и песок в соотношении 1:1. При помоле происходит измельчение и перемешивание компонентов а также частичное гашение негашеной извести так как песок в мельницу поступает с карьерной влажностью 5-7%. Размер кусков материала после помола составляет менее 8 мм.
После помола известково-песчанное вяжущее с содержанием 36 – 40% активных СаО+MgО подается в бункер на хранение. Из бункера известково-песчанное вяжущее поступает в весовой дозатор на дозирование для пермешивания и увлажнения. Перемешивание и увлажнение известково-песчанного вяжущего и песка происходит в быстроходном двухвальном смесителе с пронагревом.
После перемешивания и увлажнения силикатная смесь с содержанием 77 – 85% активных СаО и MgО поступает в силос-реактор где вылеживается в течении 25 – 4 часов при влажности w = 4%. Продолжительность нахождения силикатной массы в силосе должно обеспечивать полное гашение извести в смеси. Так как гашение извести протекает с поглощением и испарением воды из силоса силикатная смесь подается ленточным конвейером в стержневой смеситель на перемешивание и доувлажнение. После этого происходит трансортировкка силикатной смеси с влажностью w = 5% с помощью ленточных конвейеров в расходные бункера прессов.
Из бункеров силикатная смесь подается в пресса на формование кирпича сырца. Прессование производится в прессах с челночно движущимся столом. Сырец с прессов снимается автоматом укладчиком и ставится на запарочную вагонетку. Электропередаточная тележка транспортирует сырец в автоклав проходного типа где происходит температурная обработка под давлением в течении 8 – 10 часов. После температурной обработки и снятия давления с автоклавов вагонетки с кирпичом при помощи электрической лебедки транспортируются на выставочную площадку где происходит охлаждение и отгрузка кирпича потребителю.
5.Теоретические основы технологических процессов.
5.1. Теоретические основы обжига известняка.
Под действием высоких температур известняк способен разлагаться:
Процесс разложения определяют три фактора:
- материал (камень) должен быть нагрет до температуры диссоциации карбоната;
- данная температура должна быть поддержана в течении определенного времени;
- образовавшийся углекислый газ должен быть выведен из зоны реакции.
Диссоциация карбоната кальция начинается при температуре 600 º. Наиболее значительную скорость приобретает при 900 ºС. Разброс температур зависит от структуры и чистоты материала. Карбонат магния который может присутствовать в известковой породе в виде примеси разлагается при температуре 400 – 690 ºС по схеме:
Диссоциация известняка начинается с поверхности обжигаемого куска и идее внутрь. Для поддержания этого процесса необходима температура большая температуры диссоциации материала причем чем больше кусок тем выше должна быть эта температура.
При обжиге больших кусков известняка может произойти обратная реакция – рекарбонизация. Это происходит в том случае если известь выгружается в холодильник раньше чем произошла диссоциация карбоната кальция в середине камня. В этом случае под действием выделяющегося углекислого газа происходит карбонизация свежеобразовавшегося оксида кальция.
При более высокой температуре и длительном обжиге может произойти образование пережженной извести которая характеризуется высокой плотностью и низкой химической активностью.
Высокоактивная мягкообжиговая известь получается при длительном обжиге при допустимо низкой температуре.
Процесс диссоциации СаСО3 идет в несколько стадий:
- разрушение частиц СаСО3 и образование пересыщенного раствора СаО в СаСО3;
- выделение из пересыщенного раствора кристаллов СаО;
- десорбция и последующая диффузия углекислого газа.
Диссоциация СаСО3 начинается с распада ионов запас энергии в которых достаточен для отрыва иона кислорода от иона СО32-. Образующиеся молекулы СО2 имея значительные размеры с трудом удаляются из глубинных слоев кристаллической решетки за счет диффузии. С поверхности же кристалла СО2 удаляется легко. В связи с этим в поверхностном слое куска карбоната кальция образуется пересыщенный раствор СаО в СаСО3 т.е. появляются зародыши новой фазы. Кристаллы СаО быстро растут. Появляется поверхность раздела фаз. Реакция ускоряется но затем идет замедление в связи с тем что уменьшается общая поверхность раздела фаз за счет возникновения и сближения отдельных активных кристаллов. Затрудняется удаление углекислого газа так как слои СаО на поверхности кристалла все более увеличиваются. Для поддержания оптимальной скорости разложения необходимо удалять слои образовавшегося СаО.
На процесс диссоциации и качество извести большое влияние оказывают примеси (глинистые частицы песок железо). Если песок равномерно распределен в породе то начиная с 800 ºС он начинает растворяться в СаСО3 и образуется тонкодисперсный силикат кальция. Примерно при этой же температуре или несколько выше песок и оксиды железа также начинают реагировать с СО с образованием алюмосиликатов и ферритов кальция.
Наиболее сильно на обжиг известняка оказывают влияние примеси оксида железа которые являясь легкоплавкими приводят к образованию жидкой фазы и в свою очередь к появлению крупных кристаллов СаО с малой активностью и спеканию материала.
5.2. Теоретические основы измельчения
Измельчением называют процесс превращения крупных кусков материала в мелкие под действием внешних сил. Величина внешних сил должна быть достаточной для преодоления внутренних сил сцепления частиц материала. Процесс измельчении характеризуется степенью измельчения величина которой показывает во сколько раз уменьшается средний размер кусков материала после измельчения по отношению к их первоначальному среднему размеру. Грубое измельчение называют дроблением а тонкое – помолом. Машины служащие для грубого измельчения получили название дробилок а тонкого – мельниц.
Условно процесс дробления делят на крупное дробление с измельчением кусков материала от 1500–1000 мм до 300–200 мм; среднее дробление (от 300–200 мм д 80–20 мм); мелкое дробление (от 80 – 20 мм до 10 – 3 мм).
Процесс помола соответственно делится на грубый помол с измельчением материала до размера частиц 03 – 01 мм; тонкий помол (до размера 01 – 0001 мм); сверхтонкий помол (менее 0001 мм).
Различают четыре способа воздействия на материал при измельчении: раздавливание раскалывание истирание и удар. Способ измельчения выбирают учитывая свойства материала: для твердых материалов эффективным является удар и раскалывание для вязких – истирание для хрупких - раскалывание.
5.3. Теоретические основы гашения извести
Известь необходимо подвергнуть процессу гашения до того как будет происходить автоклавная обработка сформованного сырца – во избежание разрушения кирпича.
Процесс гидратации извести протекает по схеме:
СаО+Н2О Са(ОН)2 + 65 кДжмоль
Необходимым условием протекания реакции является соприкосновение воды с оксидом кальция на поверхности кристаллов последнего. При использовании вместо воды водяного пара той же температуры реакция сильно замедляется так как плотность пара при атмосферном давлении примерно в 1700 раз меньше плотности воды [89].
Процесс гидратации извести в смеси с песком можно условно разделить на 3 фазы:
Сначала происходит впитывание воды известью через поры. В этот период очень важно обеспечить известь влагой что достигается тщательным перемешиванием ее с песком так как вода в основном находится на поверхности его зерен. Необходимое количество воды зависит от пористости извести обусловленной видом известняка и режима его обжига а также от помола извести.
Затем начинается взаимодействие между известью и водой на поверхности раздела фаз и образуется промежуточный продукт СаО×2Н2О который затем разлагается с образованием Са(ОН)2. По мере насыщения раствора коллоидные частицы гидрата кальция выпадают на поверхности пор и затрудняют доступ воды к кристаллам СаО замедляют реакцию. Одновременно смесь постепенно разогревается за счет выделения тепла при гидратации извести что наоборот ускоряет процесс до начала бурной реакции. Длительность этого периода зависит от структуры извести начальной температуры компонентов и соотношения между ними так как это обуславливает количество выделяемого тепла которое расходуется на прогрев смеси и испарение частиц воды.
По достижении определенного температурного уровня происходит процесс гидратации основной части оксида кальция сопровождающийся дальнейшим повышением температуры и диспергацией извести. Для полной гидратации всего оксида кальция требуется сохранение достаточно высокой температуры в течении определенного промежутка времени зависящего от свойств извести.
В реальных условиях указанные фазы накладываются одна на другую вследствие неодинаковой структуры извести недостаточной однородности смешения ее с песком и влагой. Поэтому время гашения извести в смеси с песком обычно значительно более длительное чем время определенное стандартным методом.
5.4. Теоретические основы процесса формования
Для придания сырцу необходимых формы и размеров рыхлую зернистую смесь обычно принудительно засыпают в формовочные гнезда пресса а затем сжимают под некоторым усилием. Под действием формовочного усилия происходит сближение твердых частиц смеси за счет уменьшения ее первоначальной пустотности вследствие размещения мелких зерен в промежутках между крупными а мельчайших зерен в порах между мелкими и крупными зернами. Уплотненная смесь получившая заданную форму и размеры обладает определенной прочностью происхождение которой объясняется различным образом.
В уплотненной реальной силикатной смеси имеются условия для одновременного действия различных сил придающих прочность сырцу: механического зацепления песчинок; сцепления в местах контактов между всеми зернами под воздействием молекулярных сил; натяжения жидкости в мельчайших капиллярах образованных при сближение коллоидных частиц смеси. Роль воды сводится к созданию дисперсионной среды для коллоидных частиц смеси придающей им свойство адгезии - липкости к поверхности более крупных зерен - и с помощью полученной коллоидной пасты к уменьшению трения между каркасообразующими зернами песка.
Рассмотрим процессы формования реально происходящие в прессах.
При формовании сырца давление через штампы передается на порции смеси находящиеся в формовочных гнездах стола пресса. Однако давление на горизонтальные слои смеси по мере их отделения от штампов уменьшается частично в следствии трения зерен между собой и о стенки формы. При соприкосновении формующего штампа с сыпучим материалом вначале уплотняется прилегающий к нему слой смеси за счет раздвигания более крупными
зернами мелких и мельчайших зерен этого слоя и сближения их между собой как в вертикальном так и в горизонтальном направлении. Затем при дальнейшем продвижении штампа давление передается через прилегающий к нему уплотненный слой последующим слоям смеси и постепенно уменьшается а часть давления от штампа передается на стенки формы вследствие
чего сырец имеет неодинаковую плотность по высоте и по сечению. При наличие внешнего давления зерна частично перемещаются одни относительно других до тех пор пока удельное давление на контактные площадки между ними не станут равными пределу прочности материала. Дальнейшее увеличение давления может привести к пластическому течению материала или его хрупкому разрушению в местах перенапряжения контактных участков.
Влияние технологических параметров на прочность сырца. От давления при формовании смесей зависит число контактов между ее частицами и размер промежутков между ними что обуславливает прочность сцепления за счет действия молекулярных сил. а также прочность механического зацепления зерен одного за другое. Сумма прочностей сцепления составляет всего 20-30% прочности сырца поэтому увеличение давления не может оказывать очень большого влияния на прочность сырца. От крупности песка зависит не только глубина начальной засыпки смеси и плотность сырца но и длительность его прессования необходимая для удаления воздуха из пор смеси.
Введения в состав силикатной смеси тонкодисперсной муки дает возможность заполнить полученной из нее и воды технологической связкой поры между каркасообразующими зернами немолотого песка создать большее число между всеми зернами смеси и образовать микрокапилляры позволяющие использовать поверхностное натяжение воды в них для придания сырцу прочности.
При нулевой влажности смеси прочность сырца также равна нулю или близка к ней. По мере увеличения влажности смеси прочность сырца растет и в какой-то точке (4-55%) достигает максимума а затем падает. Отсюда следует что основой прочности сырца является натяжение воды в менисках микрокапилляров.
По мере увеличения вяжущего в смеси от 10 до 20% растет прочность сырца что обусловлено увеличением в ней числа тонкодисперсных зерен промежутки между которыми представляют собой открытые микрокапилляры не до конца заполненные водой.
Увеличение жирности вяжущего и в несколько меньшей степени дисперсности кварца также упрочняет сырец.
По мере уменьшения крупности песка прочность сырца возрастает что объясняется увеличением числа контактов внутри системы. Прочность сырца сформованного из остроугольных песков на 01-015 МПа больше чем сырца изготовленного из окатанных песков в связи с наличием зацепления одних зерен за другие.
5.5. Теоретические основы процесса автоклавирования
Автоклавная обработка подразумевает обработку материала насыщенным паром под давлением.
При автоклавной обработке резко ускоряется химическое взаимодействие между Са(ОН)2 и кремнеземом. В результате этого взаимодействия между Са(ОН)2и SiO2 образуется ряд гидросиликатов кальция. При автоклавном твердении происходят сложные химические и физико-химические процессы. Автоклавная обработка состоит из трех стадий:
Первая стадия - растворение. Начинается с момента пуска пара в автоклав до достижения заданной температуры термообработки. Пускаемый пар конденсируется на поверхности свежеотформованных изделий в виде капель жидкости. При увеличении давления пар проникает внутрь изделия и конденсируется в порах изделия. Таким образом к воде введенной с сырцом добавляется вода от конденсации пара. Эта вода растворят Са(ОН)2 и другие вещества. входящие в изделие. Таким образом роль пара при автоклавировании сводится к сохранению жидкой фазы в материале в условиях повышенных температур. На первом этапе изделие испытывает термические напряжения связанные с разницей температур пара и изделия причем чем больше изделие тем выше эти напряжения.
Вторая стадия - кристаллизация - основная стадия. Характеризуется постоянством температуры и давления в автоклаве. На этой стадии идут процессы которые обусловлены возникновением цементирующих новообрзо
ваний. К этому моменту поры материала заполнены раствором Са(ОН)4 который начинает взаимодействовать с кремнеземом. Чем больше температура и меньше частица SiO2 тем быстрее она взаимодействует с Са(ОН)4. Предполагают что при этом взаимодействии происходит разрыв связей
Si-O-Si и образуются группы SiOH. Эти группы взаимодействуют с ионами Са52+0 в растворе:
(SiOH)+Ca2+ (SiO2)Ca
В процессе такого взаимодействия в системе CaO-SiO2-H2O образуется очень большое количество гидросиликатов кальция. Они отличаются друг от друга строением кристаллической решетки и соотношением между основными компонентами.
В начальный момент образуется двухосновный силикат кальция который можно описать формулой C2SH(А). При одинаковой кристаллической структуре С2SH(A) имеет переменный химический состав. Он находится в пределах (18 –25) СаОSiO2 и (1– 125) H2O. Причем состав гидрсиликатов зависит от состав исходной системы и параметров гидротермальной обработки. С увеличением температуры и длительности процесса автоклавирования концентрация Са(ОН)2 уменьшается а концентрация SiO2 в растворе увеличивается. При увеличении температуры растворимость Са(ОН)2 уменьшается а SiO2 - увеличивается. В этих условиях возникают предпосылки для образования низкоосновных гидросиликатов кальция образуется фаза типа CSH(B). Гидросиликаты типа С2SH(A) имеют меньшую прочность. Связано это с большим размером кристаллов CS2H(A) т.е. кристаллы С2SH(В) - более мелкие. Однако в присутствии высокоосновных гидросиликатов увеличивается морозостойкость и стойкость против действия углекислоты воздуха. В начальный период низкоосновные гидросиликаты кальция кристаллизуются в виде мельчайших дисперсных частичек на поверхности песчинок. В процессе запаривания слой на песчинках увеличивается слои срастаются друг с другом и образуют прочный камень причем чем ближе частицы друг к другу тем быстрее и прочнее они срастаются. В условиях автоклавной обработки необходимо быстрое образование значительного количества цементирующего вещества для связывания всех частичек. Чем компактнее уложены частицы в материале тем меньше количество новообразований необходимо для их связывания в монолит. При гидротермальной обработке прочность изделия вначале возрастает интенсивно достигает определенного максимума а затем при длительном запаривании начинает падать. В первые часы запаривания рост прочности можно объяснить интенсивным образованием гидросиликатов кальция высокой дисперсности которые обладают хорошими адгезионными свойствами. С течением времени на песчинках образуются пленки новообразований которые затрудняют взаимодействие SiO2 с Са(ОН)2 т.е. замедляется рост новообразований а это ведет к замедлению роста прочности твердеющих изделий. Кроме процесса образования гидросиликатов идет процесс роста и перекристаллизации их. Кристаллы гидросиликатов укрупняются. Площадь контактов между ними уменьшается а следовательно и прочность уменьшается поэтому процесс автоклавирования необходимо вести до тех пор пока укрупнение частиц и их рост не начнет превалировать над образованием новых порций гидросиликатов. Чем больше тонкодисперсных гидросиликатов тем больше прочность твердеющей системы.
Третья стадия - твердение. Начинается с момента прекращения впуска пара в автоклав и включает время сброса давления до извлечения изделий из автоклава. При сбросе давления в изделиях возникает интенсивное парообразование которое при резком спуске может понизить прочность изделия. В материалах возникают термические напряжения (обратные по знаку 1-ой стадии). Таким образом на 1 и 3 стадиях запаривания изделие подвергается значительным механическим воздействиям. Поэтому необходимо знать критические скорости нагревания и охлаждения.
На скорость и структуру образования гидросиликатов кальция в кирпиче оказывают влияние растворимость и дисперсность компонентов известково-кремнеземной смеси а также режим автоклавной обработки. Для кремнеземистого компонента первый фактор полностью зависит от минералогического состава исходного сырья. Минералогический состав извести можно изменять предварительной гидратацией СаО и МgO. Воздействие второго и третьего факторов можно регулировать в широкий пределах путем увеличения тонины помола компонентов сырьевой смеси увеличения количества тонкомолотой извести изменения условий твердения за счет температуры и давления пара. Оптимальное давление пара при котором следует запаривать силикатный кирпич является 12 МПа (191 ºС). Изотермическая выдержка кирпича при этом давлении может составлять 4-5 часов.
6. Контроль производства и качества продукции
Основными задачами системы контроля являются:
- определение качества поступающих на завод сырья добавок и других материалов;
- определение состава и свойств потоков сырьевых компонентов сырьевой смеси полуфабрикатов и готовой продукции в процессе производства;
- контроль параметров технологического процесса по всем производственным переделам;
- контроль качества и паспортизация отгружаемой продукции;
- анализ и обобщение результатов контроля по всем переделам с целью совершенствования технологического процесса.
Для решения этих задач система контроля должна включать в себя подсистемы: общезаводского технологического контроля оперативного технологического контроля всех переделов производства параметрического контроля технического контроля.
Подсистема общезаводского технологического контроля (центральная заводская лаборатория) должна обеспечивать определение состава и свойств исходного сырья топлива добавок вспомогательных материалов полуфабрикатов и готовой продукции в объеме достаточном для практического осуществления процесса оптимизации производства по всему заводу.
Подсистема оперативного технологического контроля (обслуживающий персонал основного производства) занимается определением состава и свойств материалов на входах и выходах конкретных технологических переделов производства и контроля за соответствием получаемых результатов требуемым значением. Объем определений здесь должен быть минимальным по необходимости для осуществления оптимального режима на конкретном участке.
Подсистема параметрического контроля (служба КИП и АСУ) оценивает состояние оборудования и режимы его работы контролирует технологические параметры измеряет расходы в технологических потоках.
Подсистема технического контроля (ОТК) обеспечивает контроль качества и паспортизацию отгружаемой товарной продукции
8. Режим работы завода
Принимаем режим работы завода – непрерывный трехсменный продолжительность смены 8 часов.
Фонд рабочего времени
Тк = 365 суток – календарный фонд времени
ТППР = 14 суток – число дней отведенных на плановый предупредительный ремонт в 1 год.
Т = 365 – 14 = 351 дн
Валковая дробилка работает в одну смену
9 Производственная программа завода
При расчетах принимаем
плотность известняка 1800 кгм3
плотность песка 1200 кгм3
плотность извести 1500 кгм3
плотность формовочной массы 1400 кгм3
Дробление известняка т
Автоклавирование тыс.шт.
10 Выбор и расчет оборудования
10.1. Выбор и расчет основного оборудования.
Для обжига известняка используем шахтную печь имеющую производительность 100 тонн в сутки. Печь работает на газообразном топливе [14]
Техническая характеристика шахтной печи
Элементы характеристики
Внутренний диаметр шахты м:
- на уровне механической выгрузки
Удельный съем извести тм3×сутки
Расход условного топлива на 1 т извести кг
Общее число горелок шт
Число единиц оборудования
где R – количество материала которое необходимо переработать;
Р – паспортная производительность.
Коэффициент использования
К = RnP = 115652×100 = 057
Техническая характеристика силоса гашения
Высота цилиндрической части м
Производительность тчас
К = RnP =54161×60 = 090
Щековая дробилка. Необходимо переработать 1202 тчас известняка или 120218 = 667 м3час. Выбираем щековую дробилку С-644 (с простым движением щеки) [15]
Техническая характеристика щековой дробилки
Размеры загрузочного отверстия м:
Ширина разгрузочной щели
Число качаний щеки в сек
Производительность м3час
Масса (без двигателя т
Габаритные размеры без двигателя м
К = RnP = 6671×10 = 067
Грохот. Необходимо переработать 4666 тчас песка или 466612 = 3889 м3час
Выбираем горизонтальный инерционный грохот СМ-861
Техническая характеристика грохота
Число оборотов обмин
Мощность электродвигателя
К = RnP = 38881×40 = 097
Шаровая мельница. На проектируемом заводе используем шаровую мельницу завода-изготовителя СибТяжМаш.
Техническая характеристика шаровой мельницы
Производительность тч
Мощность электродвигателя кВт
К = RnP = 9481×12 = 079
Дробилка валковая. На проектируемом заводе используем двухвалковую дробилку завода им. Тельмана. Необходимо переработать 3835 тч или 383515 = 2557 м3ч извести
Техническая характеристика дробилки валковой
Размер загружаемых кусков мм
Производительность м3ч
К = RnP =25571×35 = 073
Быстроходный двухвальный смеситель с паронагревом. Необходимо переработать 5416 тч смеси или 541614 = 387 м3час
Техническая характеристика двухвального смесителя
Угловая скорость лопастных валов обмин
К = RnP =3871×47 = 082
Стержневой смеситель. Необходимо переработать 5473 тч смеси или 547314 = 391 м3час
Техническая характеристика стержневого смесителя
К = RnP =3911×45 = 087
Пресс. На проектируемом предприятии используем пресс производства Германии ВРS-600
Техническая характеристика пресса
Усилие прессования т
Производительность штчас
К = RnP =119904×3336 = 090
Техническая характеристика автоклава
Общее число кирпича сырца
Оборачиваемость автоклава 1сутки
Производительность автоклава 266×15400 = 40964 штсутки
n = 28778040964 = 703
К = RnP =2877808×40964 = 088
10.2. Вспомогательное оборудование
Техническая характеристика элеватора
Средний коэффициент заполнения
Тихоходный с самотечной загрузкой
Ленточный конвейер.
Техническая характеристика конвейера
Угол наклона ленты град
Техническая характеристика весового дозатора СБ – 26А
Производительность тчас
Точность дозирования %
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
1. Расчет автоклава для запаривания силикатного кирпича.
Исходные данные для расчета.
Автоклав СМС – 171 (проходной).
Внутренний размер автоклава Dк = 2000 мм = 2.0 м.
Рабочая длина автоклава Lк = 19000 мм = 19.0 м.
Габаритные размеры мм:
Ширина колеи для вагонетки – 750 мм.
Масса автоклава – 25707 кг.
Емкость автоклава – 15400условного кирпича
Число вагонеток – 17.
Число условных кирпичей на вагонетке – 907 шт.
Рабочее давление пара в автоклаве – 1.2 МПа.
Масса (в одном автоклаве):
-сухого сырца Gсс – 55440 кг;
-сухого кирпича Gкк – 58828 кг;
-воды в сырце Gвс – 3326 кг (W = 6%);
-воды в кирпиче Gвк – 1180 (W = 2%);
-вагонеток Gваг – 8500 кг;
-металла нагреваемых частей автоклава Gа – 23000 кг;
-теплоизоляции Gт – 8400 кг.
Начальная температура:
-цеха автоклавирования Тнц – 200С;
-металла автоклава Тна - 700С;
-вагонеток Тнв - 200С;
-теплоизоляции Тнт - 550С (слой асбурита толщиной 150 мм).
Конечная температура:
-кирпича стенок автоклава и вагонеток Тккав - 1910С;
-теплоизоляции (средняя) Ткт - 1250С;
Удельная теплоемкость силикатной массы – 0.9 кДжкг×К;
Удельная теплоемкость металла автоклава – 0.478 кДжкг×К;
Удельная теплоемкость теплоизоляции – 0.90 кДжкг×К;
2. Материальный баланс для периодически действующего автоклава баланс рассчитывается на один цикл.
где - количество воды от конденсации пара пошедшего на химические реакции.
Полученное значение подставляем в формулу (1).
440 + 3326 + 1242 = 58828 + 1242
Масса сухого кирпича
Масса воды и кирпича
Масса воды от конденсации пара
3.1. Количество тепла идущее на нагрев сырца и содержащейся в нем воды кДж.
где - удельная теплоемкость силикатной массы кДжкг×К;
- удельная теплоемкость воды кДжкг×К;
- разность температур Ткк – Тнс.
3.2. Расход тепла на нагрев вагонеток кДж.
где - удельная теплоемкость стали кДжкг×К;
3.3. Расход тепла на нагрев автоклава кДж.
3.4. Расход тепла на нагрев теплоизоляции кДж.
3.5. Общий расход тепла на нагрев.
3.6. Расход тепла автоклавом в окружающую среду за время выхода на режим и во время запаривания кДж.
Средняя теплоемкость корпуса автоклава в период повышения давления пара 0С:
Коэффициент теплопередачи тепловой изоляции:
где - коэффициент теплопроводности тепловой изоляции рассчитанный исходя из средней температуры теплоизоляции.
- коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции в окружающую среду который рассчитывается следующим образом:
Полученные значения подставляем в формулу (2):
Определяем боковую площадь поверхности автоклава:
Тепловой поток через боковую поверхность в период подъема давления в автоклаве до рабочего:
Необходимо рассчитать тепловой поток через крышки автоклава. Коэффициент теплопередачи в этом случае составит:
где: - толщина стенки крышки (0.014 м);
- коэффициент теплопроводности стали;
- коэффициент теплоотдачи от крышек в окружающую среду при средней температуре в период подъема давления.
Площадь поверхности автоклава:
где - диаметр крышки автоклава (2 м)
Тепловой поток через крышки:
Таким образом потери тепла в окружающую среду в период подъема давления в автоклаве до рабочего:
где - время подъема давления в автоклаве (1.5 час.);
Коэффициент теплопроводности теплоизоляции при средней температуре во время изотермической выдержки:
Коэффициент теплопередачи рассчитывается аналогично способу приведенному выше:
Количество тепла теряемое боковой поверхностью автоклава в период изотермической выдержки:
Потери тепла через крышки во время запаривания рассчитывают по вышеприведенным формулам.
Коэффициент теплоотдачи от стенки крышек в цех:
Тогда коэффициент теплопередачи составит:
Таким образом количество тепла теряемое автоклавом в окружающую среду в период изотермической выдержки:
Общие потери тепла в окружающую среду за I цикл работы автоклава:
3.7. Расход тепла на заполнение свободного пространства автоклава.
С этой целью рассчитывают объем автоклава (Va) без объема занимаемого вагонетками (Vв) и кирпичом (Vи).
Зная количество загружаемого в автоклав кирпича можно рассчитать объем им занимаемый:
где =000195 м3 - объем одного условного кирпича размером
Аналогично определяют объем занимаемый вагонетками:
где - объем занимаемый одной вагонеткой равный приблизительно 0.1 м3
Таким образом объем пара идущего на заполнение свободного пространства автоклава (Vп) равен:
где - энтальпия насыщенного пара при температуре изотермической выдержки ;
- плотность насыщенного водяного пара при этих же условиях кгм3.
Общее теоретическое количество тепла идущее на процесс запаривания кирпича в автоклаве:
Теоретический расход пара на I цикл работы автоклава:
где - количество тепла выделяемое одним килограммом пара:
где - энтальпия образующегося конденсата при условиях изотермической выдержки
Полученное значение подставляем в формулу (3)
Тепловой баланс автоклава (на I цикл)
С паром из котельной
на заполнение свободного пространства печи
Обычно фактический расход пара в производстве силикатного кирпича превышает теоретический в среднем на 30%.
Количество тепла вносимое этим паром за I цикл работы автоклава:
Можно рассчитать коэффициент полезного действия автоклава:
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА АВТОМАТИЗИРОВАНИЯ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
В дипломном проекте предусматривается автоматизация всех производственных процессов на базе современных отечественных микропроцессоров. В частности в данном разделе разработана САУ – система автоматического управления процессом автоклавирования силикатного кирпича с применением РС-совместимого моноблочного контроллера «ТКМ-52». «ТКМ-52» предназначен для сбора информации обработки ее реализации функций контроля программно-логического управления регулирования противоаварийных защит и блокировок. По информационной мощности (192 – дискретных входа 160 – дискретных выходов 64 – аналоговых входа 32 – аналоговых выхода) данный контроллер оптимален для рассматриваемого процесса.
Вся информация о процессе выводится на пульт управления инженера–технолога состоящего из»ТКМ-52» и ПЭВМ. Все технологические параметры фиксируются на видеотерминале наиболее важная информация выводится на печатающее устройство. Инженер-технолог может вмешиваться в процесс управления менять программу управления управлять исполнительными механизмами.
Необходимо отметить что разработанная схема автоматизации представленная на чертеже предполагает использование «ТКМ-52» в качестве автономного устройства управления но также «ТКМ-52» может входить и в состав распределенной АСУТП. САУ разработана на основе задания на проектирование. Выбраны приборы и средства автоматизации сгруппированные по параметрам представлены в спецификации.
Процесс управления автоклавированием силикатного кирпича осуществляется по временной программе:
- кирпич на вагонетках поступает в автоклав;
- закрывание крышек автоклава.
Основной режим автоклавирования:
- регулирование и контроль параметров определенных заданием на
проектирование в течении заданного времени.
- сброс пара из автоклава;
Задание на проектирование системы автоматизации
по заданной программе
Изменение подачи пара к автоклаву
Давление на паропроводе
Давление в автоклаве
Сброс пара в атмосферу перепуск пара
Уровень конденсата в сосуде накопителе
Сброс конденсата из накопителя
Перепад температур между верхней и нижней точками корпуса автоклава
Спецификация на приборы и средства автоматизации
Наименование и краткая
характеристика прибора
Технологический моноблочный контроллер ТКМ52
(IBM PC на базе процессора Intel Ptntium IV)
Поверхностный датчик
Датчик избыточного давления
Датчик перепада давления
Бесконтактный реверсивный магнитный пускатель
Электронный однооборотный
ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1.Анализ вредных и опасных факторов.
Незначительная запыленность воздуха.
Тепловое излучение от автоклавов.
Нагретые стенки автоклавов и материала.
Движущиеся транспортеры.
Следовательно проект требует глубокой разработки вопросов охраны труда и обеспечения безопасности и комфортности персонала обслуживающего технологические процессы.
Характеристика запыленности воздуха
На проектируемом производстве в воздухе цеха прессования и автоклавирования пыль практически отсутствует.
2Микроклиматические условия
2.1Оцениеваем степень нагретости воздуха помещения
Vгеом = abc = 3240×108 = 34992 м3
где а – длин b – ширина с – высота цеха.
Vсв = 08Vгеом = 08×34992 = 279936 м3
Q = 7693453279936 = 2748 кДжм3×час 80 кДжм3×час
Можно сделать вывод что цех холодный
2.2 В проектируемом производстве выполняются работы средней тяжести IIб (работы связанные с ходьбой и переноской тяжести до 10 кг). Нормативные значения параметров микроклиматических условий для этой категории приведены в таблице 6.2.1.
Нормативные показатели для работ средней
тяжести категории IIб.
Относительная влажность %
Скорость движения воздуха мс не менее
Холодный и переходный период
Оценим необходимую производительность вентиляции с учетом данных теплового баланса (потери тепла в воздухе рабочей зоны составляют 7693453 кДжчас)
Требуемый воздухообмен (L м3час по теплу)
Lуд = Qизб[cr(tух – tпр)
где с = 1 кДжкг×К – теплоемкость воздуха
r = 116 кгм3 – плотность воздуха при средней температуре
Средняя температура воздуха
tср = 05(tрз+tух) = 05(27+34) = 305 °С
r = r0[273(273+tср)] = 129[273(273+305)] = 116 кгм3
tух tпр – температура уходящего и приходящего воздуха
где Н=108 м – высота здания
tух = 25 + 2(108-2) = 426 °С
Величину tух можно принять как оптимальную температуру для заданной категории тяжести выполняемых работ (426 °С). С учетом подъема температуры с высотой помещения значение tпр примем как среднюю температуру наиболее жаркого месяца года (июля).
Lуд = 7693453[1×116(426 – 234) = 872669 м3час
K = LудVсв = 872669279936 = 311 час-1
Требуемую производительность вытяжной вентиляции обеспечивают вентиляторы марки Ц 14-46 Н8 по ТУ 22-3842-76. Производственную мощность обеспечивают 3 вентилятора производительностью 30 тыс.м3час. В проекте предусмотрены 3 вентилятора для подачи свежего воздуха марки Ц 14-46 Н8 по ТУ 22-3842-76.
3 Производственный шум
Основным источником шума в проектируемом цехе являются: вентиляторы прессы и автоклавы. С целью снижения уровня шума все они должны быть жестко закреплены снабжены шумоизоляцией и защитными кожухами (для вентиляционных установок).
Нормативный спектр шума для постоянных рабочих мест в производственных помещениях и на территории предприятия приведены в таблице 6.3.1.
Нормативный спектр шума
Уровни звукового давления дБ в октавных полосах со сренегеометрическими частотами
Пожарная безопасность
Проектируемый участок производства является пожаро- взрывобезопасным т.к. на нем отсутствуют горючие вещества. Помещение относится к категории – Г т.к. в помещении перерабатывают негорючие вещества в нагретом состоянии.
Производственное освещение
На проектируемом заводе операторы выполняют зрительные работы Vв разряда (малой точности). Т.к.к необходимо снимать показания с приборов контролировать качество продукции.
Характеристика систем освещения
Разряд зрительной работы
Прессования и автоклавирования
Рассчитаем естественное и искусственное освещение для работ малой точности.
Естественное освещение.
Расчет естественного освещения заключается в суммарной площади окон S0 которая обеспечивала бы нормативное значение коэффициента естественного освещения ем в помещении. Для зрительных работ V в разряда величина ем составляет 1 %. Значение S0 оценивается по формуле
S0 = eмk3h0kздSп100t0r1
где Sп = 3240 м2 – площадь помещения;
k3 – световая характеристика окна (принимаем h0 = 11 для
отношения длины помещения к его глубине равного 10);
kзд – коэффициент учитывающий затенение окон противо -
стоящими зданиями (kзд = 1 т.к. вблизи проектируемого
помещения нет высоких близлежащих зданий);
r1 = 11 – коэффициент учитывающий отражение света от
внутренних поверхностей помещения;
t - общий коэффициент светопропускания:
где t1 – t5 – коэффициенты учитывающие освещенности свето-
вого проема (принимаем t1=09; t2=06; t3=1; t4=1; t5=1)
t = 09×06×1×1×1 = 054
Суммарная площадь световых проемов:
S0 = 1×13×11×10×3240100×11×054 = 780 м2
tфакт = 08×06×1×1×1 = 048
S0 = 1×13×11×10×3240100×11×048 = 860 м2
Искусственное освещение
Найдем количество световых приборов типа ПВЛМ - 280 (с лампами белого цвета ЛБ-80) обеспечивающих нормативное значение освещенности Ем (200 лк).
По методу коэффициента использования светового потока минимальное требуемое количество светильников:
K3 = 13 – коэффициент учитывающий равномерность осве-
Z = 12 – коэффициент учитывающий равномерность осве
m = 2 – количество ламп в светильнике;
h – коэффициент использования светового потока.
Он зависит от эффективности отражения света от стен rс и потолка rп и высоты подвеса светильника а так же размеров и конфигурации помещения и типа светильника. Для определения величины h рассчитываем индекс помещения i:
где а и b – длина и ширина помещения (а = 108 м; b=30 м)
h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью
(принимаем равной высоте помещения h = 108 м).
При I = 184 и средних значениях rс = 30% и rп = 50% для светильников типа ПВЛМ h = 042. Тогда
n = 200×3240×13×124070×042×2 = 290 светильников (580 ламп)
На проектируемом участке предусмотрено освещение в 10 рядов (расстояние между рядами 3 м) по 30 светильников (60 ламп) на ряду. n = 300 светильников (600 ламп)
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
На рассматриваемом участке (цех прессования и автоклавирования) выбросов нет т.к. формование пластичное а в качестве греющего агента в автоклаве служит водяной пар. Образовавшийся конденсат предполагается сливать в отстойник в котором твердые частицы оседают а осветленная вода спускается в городской коллектор.
Отходы производства после прессования но до автоклавной обработки возвращаются обратно в производство. А после термовлажной обработки продукция имеющая незначительный брак (трещины отколы) продается по сниженной цене. Продукция имеющая большие недостатки продается по еще более сниженной цене и предназначена для утепления стен домов.
Административно бытовые помещения размещаются в виде встроек в самом производственном здании т.к. цех относится к категории Г пожарной безопасности (т.к. отсутствуют горючие вещества). К этим помещениям относятся: раздевалка душевые кабины умывальники туалеты комната отдыха. Расстояние до туалетов и комнаты отдыха составляет не более 75 м.
Санитарная характеристика технологического процесса IIа (процесс связанный с воздействием конвекционного тепла).
а) нормативное количество шкафов (по 2 шкафа: один для рабочей а второй для домашней одежды) берется списочное количество людей + 10%.
б) нормативное количество душевых кабин (из расчета 7 человек на 1 душ (наиболее многочисленной смены)).
в) нормативное количество унитазов ( из расчет 15 человек на 1 унитаз).
г) нормативное количество умывальников (из расчета 20 человек на 1 умывальник).
д) комната для отдыха площадью 18 м2.
Данные по бытовым помещениям представлены в таблице
Состав и оборудование бытовых помещений
Санитарная характеристика технологического процесса
Количество работающих
Наименование бытового оборудования
Проектируемый цех прессования и автоклавирования завода по производству силикатного кирпича представляет собой часть одноэтажного здания длиной 90 м шириной 24 м высота до низа конструкций 12 и 6 м максимальная высота здания 160 м. Отделение прессования занимает 42 м а отделение автоклавирования 48 м.
Стены здания выполнены из железобетонных панелей ПСЯЗО [C149J размером 1200x6000 толщиной 300 мм.
Фундамент здания цеха - сборный железобетонный стаканного типа. Он состоит из стаканов в которые устанавливаются колонны типа К96-1 и фундаментных балок ФБ6-2 уложенных на ступени стаканов и образующих поверхность для укладки стен наружных ограждений.
В здании цеха применяются колонны прямоугольного сечения которые устанавливаются вдоль стен через 6 м. Колонны высотой 12 и 6 м закрепленные бетонированием в фундаментных стаканах образуют вместе с элементами перекрытий жесткий каркас обеспечивающий пространственную устойчивость здания.
В качестве строительных конструкций в здании применяются сборные железобетонные балки и фермы. Пролеты 24 м перекрываются фермами ФБ241-1.
Пол устроен по грунту. Основание под пол уплотняют с добавкой щебня и по нему укладывают подстилающий слой из утрамбованного песка шлака гравия щебня затем укладывают гидроизоляцию стяжку из цементно-песчанного раствора и чистый пол.
Ворота и двери здания цеха изготовлены из металла и дерева. Ворота - двухстворчатые двери - одностворчатые.
Для естественного освещения и проветривания зданий служат окна размером 1800x10000 мм.
Крыша выполнена следующим образом: на железобетонные плиты укладывается пароизоляция затем утеплитель усиленный водоизоляционный ковер и слой гравия в мастике.
Целью данного проекта является разработка проекта завода по производству силикатного кирпича производительностью 100 млн.кирпича в год.
Местом строительства проектируемого предприятия выбран город Кимры Калининской области
В основу проекта положены следующие технические технологические и организационные решения:
-в качестве способа подготовки силикатной массы выбран силосный способ гидратации известково-кремнеземистого вяжущего в смеси с песком;
-прессование кирпича осуществляется на прессах с челночно движущимся столом;
-предусматривается автоматизация и механизация производс-
твенного процесса что сокращает производственный цикл сводит к
минимуму применение ручного труда и тяжелого физического труда и
обеспечивает рост производительности.
В экономической части дипломного проекта произведена технико-экономическая оценка проектных решений проектируемого производства в результате чего были получены следующие показатели:
-уровень рентабельности и реализации продукции 1291%;
-внутреняя норма доходности - 660%;
-точка безубыточности - 604%
-срок окупаемости капитальных вложений - 79 лет.
На основании вышеизложенного считаем экономически целесообразным и технически возможным строительство и эксплуатацию проектируемого завода по производству силикатного кирпича производственной мощностью 100 млн. кирпича в год в городе Кимры Калининской области.
Хавин Л.М. Технология силикатного кирпича. – М.: Стройиздат 1982. – 384 с.
«Строительные материалы» - М.: Стройиздат 1991 - №3.
«Строительные материалы» - М.: Стройиздат 1996 - №6.
«Строительные материалы» - М.: Стройиздат 1996 - №7.
Виноградов Б.М. Сырьевая база промышленности вяжущих веществ СССР. – М.: Недра 1971. – 368 с.
Вахнин Н.П. Анищенко А.А. Производство силикатного кирпича. – М.: Высшая школа1983. – 191с.
Бутт Ю.М. Сычев М.М. Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов. – М.: Высшая школа 1980. – 472 с.
Бутт Ю.М. Рашкович Л.Н. Твердение вяжущих при повышенных температурах. – Госстройиздат. – М 1961. – 231 с.
Волтенский А.В. Минеральные вяжущие вещества: Учеб. Для вузов - М.: Стройиздат 1986. – 464 с.
Макаров Г.В. и др. Охрана труда в химической промышленности. – М.: Химия 1989. – 496 с.
ГОСТ 12.1.005 – 88 Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования. Санитарные нормы микроклимата производственных помещений. – М.: Минздрав СССР 1984.
Сапожников М.Л. Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. – М.: Стройиздат 1959.– 488 с.
Монастырев А.В. Производство извести.–М.: Высш.шк.1975.– 223с.
СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.
ГОСТ 12.1.003. – 83. Шум общие требования безопасности. – М.: Минздрав СССР 1984.
ГОСТ 12.1.012 – 84. Вибрация средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования.
Вредные вещества в промышленности: Справочник. Под ред. Лазарева Н.В. Т.1. – 3 – Л.: Химия 1977.
Трепененков. Р.И. Альбом чертежей конструкций и деталей
промышленных зданий. – М.: Стройиздат 1980. – 285 с.
СНиП 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.Госкомсанэпидемнадзор России. – М. 1996.
Строительный каталог. СК-8 Инженерное оборудование зданий и сооружений. Раздел 80. Материалы информационные. Комплектация электродвигателями выпускаемыми в 1987 г. Вентиляторов санитарно-технических систем. – М.: ВНИИС – 1987.
Охрана окружающей среды: Методические указания к выполнению раздела в дипломных проектах студентов технологических специальностей ИГХТУ Сост. В.И.Гриневич А.Ю.Никифоров А.Н.Тростин. – Иваново 1999.
НБП 105-95 Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. – М. 1995.
Сборник стандартов безопасности труда ССБТ ГОСТ 12.0.001–82 ГОСТ 12.1.041–83.
В данной расчетно-пояснительной записке представлен дипломный проект на тему «Завод по производству силикатного кирпича».
Дипломный проект состоит из двух частей: расчетно-пояснительной записки и графической части. Расчетно-пояснительная записка включает в себя следующие разделы: обоснование необходимости строительства ассортимент продукции и требования к ней обоснование состава композиции технологической схемы технологических расчетов материальных расчетов составлен материальный баланс производства выбрано и рассчитано оборудование. Выполнен теплотехнический расчет теплового агрегата автоматизация технологического процесса; рассмотрены охрана труда и охрана окружающей среды; проведена экономическая оценка проектных решений.
Расчетно-пояснительная записка содержит:
источников литературы –

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 22 часа 8 минут
up Наверх