Технология и организация производства строительных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Уральский государственный экономический университет

Центр дистанционного образования

Контрольная работа

Технология и организация производства строительных материалов

Выполнил студент:

Таданов Дмитрий

Федорович

Югорск 2015



1. Контроль качества соды для производства стекла

Технология политого обжига керамической плитки и санитарно-технических изделий.

1.Сода-продукт химического производства и представляет собой хорошо растворимый в воде мелкокристаллический порошок белого цвета. Химический состав соды - Na2CO3 содержащий 58,5% Na2O и 41,5% CO2. В составе примесей содержится не более 0,02% оксидов железа. Кальцинированная сода является главным реагентом, обеспечивающий процесс химических реакций при варке стекла и входит в состав стекла в виде оксидов натрия Na2O(R2O). Сода является сильнопылящим материалом, обладающим высокой гигроскопичностью и хорошей растворимостью в воде. Последнее свойство затрудняет хранение соды, поэтому ее приходится складировать в специальных вертикальных силосах, оснащенных системой аэрации, исключающие попадание влаги и слеживания соды. Техническая кальцинированная сода должна быть изготовлена в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

В зависимости от назначения техническая кальцинированная сода должна изготовляться марок А и Б:

продукт марки А используется для производства электровакуумного стекла и других целей;

продукт марки Б используется в химической, стекольной и других отраслях промышленности.

По физико-химическим показателям техническая кальцинированная сода должна соответствовать нормам, указанным в таблице.

Примечания

1 Нормы по показателям 2, 5-8 таблицы даны в пересчете на прокаленное вещество

2 Для производства электровакуумного стекла предназначена техническая кальцинированная сода марки А высшего сорта

Наименование показателя	Норма для марки и сорта
	Марка А ОКП 21 3111 0200	Марка Б ОКП 21 3111 0100
	Высший	Первый	Второй	Высший	Первый	Второй
	сорт ОКП 21 3111 0220	сорт ОКП 21 3111 0230	сорт ОКП 21 3111 0240	сорт ОКП 21 3111 0120	сорт ОКП 21 3111 0130	сорт ОКП 21 3111 0140
1. Внешний вид	Гранулы белого цвета	Порошок белого цвета
2. Массовая доля углекислого натрия (Na2СО3), %, не менее	99,4	99,0	98,5	99,4	99,0	99,0
3. Массовая доля углекислого натрия (Na2СО3) в пересчете на непрокаленный продукт, %, не менее	98,7	98,2	97,0	98,9	98,2	97,5
4. Массовая доля потери при прокаливании (при 270-300) °С, %, не более	0,7	0,8	1,5	0,5	0,8	1,5
5. Массовая доля хлоридов в пересчете наNaCl, %, не более	0,2	0,5	0,8	0,4	0,5	0,8
6. Массовая доля железа в пересчете наFe2О3, %, не более	0,003	0,005	0,008	0,003	0,003	0,008
7. Массовая доля веществ, нерастворимых в воде, %, не более	0,04	0,04	0,08	0,03	0,04	0,08
8. Массовая доля сульфатов в пересчете наNa4SO4, %, не более	0,04	0,05	Не нормируется	0,04	0,05	Не нормируется
9. Насыпная плотность, г/см3, не менее	1,1	0,9	0,9	Не нормируется
10. Гранулометрический состав:				То же
остаток на сите с сеткой № 2К по ГОСТ 6613, %, не более	Не нормируется	5	5
прохождение через сито с сеткой № 1, 25К по ГОСТ 6613, %	100	Не нормируется
остаток на сите с сеткой № 1К по ГОСТ 6613, %, не более	3	То же
прохождение через сито с сеткой № 01К по ГОСТ 6613, %, не более	7	15	25
11. Магнитные включения размером более 0,25 мм	Отсутствуют	Не нормируется	То же

3 В технической кальцинированной соде, предназначенной для производства нитрита натрия, используемого для изготовления капролактам, а также производства сульфидных солей, отбеливателей и для обезжиривания деталей в электровакуумной промышленности, массовая доля масел не должна превышать 0,01 %

4 Массовые доли углекислого натрия в непрокаленном продукте и потери при прокаливании технической кальцинированной соды марок А высшего сорта, предназначенного для производства синтетических моющих средств, 1-го и 2-го сортов и Б нормируют на момент отгрузки

5 В кальцинированной соде марки А высшего сорта, предназначенной для производства синтетических моющих средств (CMC) не нормируют массовую долю остатка на сите с сеткой № 01К по ГОСТ 6613

6 По согласованию с потребителем допускается выпуск кальцинированной соды марки Б с нормами по показателям массовая доля углекислого натрия (Na2СО3) - не менее 97 %, массовая доля углекислого натрия в непрокаленном продукте - не менее 94 %, массовая доля потери при прокаливании при 270-300 °С - не более 3, массовая доля хлоридов в пересчете на NaCl - не более 1,5 %, массовая доля железа в пересчете на Fe2О3 - не более 0,03 %

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Техническая кальцинированная сода относится к веществам 3-го класса опасности в соответствии с ГОСТ 12.1.007.

Аэрозоль технической кальцинированной соды при попадании на влажную кожу и слизистые оболочки глаз и носа может вызвать раздражение, а при длительном воздействии ее - дерматит.

Предельно допустимая концентрация аэрозоли кальцинированной соды в воздухе рабочей зоны производственных помещений - 2 мг/м3 по ГОСТ 12.1.005.

Контроль воздуха рабочей зоны проводят в соответствии с ГОСТ 12.1.007.

Производственные помещения и лаборатории, в которых проводится работа с технической кальцинированной содой, должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией по ГОСТ 12.4.021, обеспечивающей состояние воздуха рабочей зоны в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005.

Работающие с технической кальцинированной содой должны быть обеспечены специальной одеждой, специальной обувью и индивидуальными средствами защиты в соответствии с ГОСТ 12.4.103.

При работе с технической кальцинированной содой необходимо соблюдать правила безопасности на рабочих местах, утвержденные в установленном порядке.

ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

Техническую кальцинированную соду принимают партиями. Партией считают продукт, однородный по своим показателям качества, в количестве, не превышающем сменную выработку, и сопровождаемый документом о качестве.

Документ о качестве должен содержать:

наименование предприятия-изготовителя или его товарный знак;

наименование, марку и сорт продукта;

номер партии;

дату изготовления;

массу нетто;

обозначение настоящего стандарта;

результаты проведенных анализов или подтверждение о соответствии качества продукта требованиям настоящего стандарта.

Для проверки качества неупакованной технической кальцинированной соды пробы отбирают от каждого вагона или автомобиля. Для упакованной продукции отбирают 3 % упаковочных единиц, но не менее трех. Для неупакованной продукции от каждой партии отбирают не менее трех точечных проб.

Массовую долю веществ, нерастворимых в воде, сульфатов и масел изготовитель определяет периодически, по требованию потребителей.

При получении неудовлетворительных результатов анализа хотя бы по одному из показателей проводят повторный анализ неупакованной технической кальцинированной соды на удвоенном количестве проб или на удвоенной выборке упакованного продукта.

Результаты повторного анализа распространяются на всю партию.

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Отбор проб

Точечные пробы кальцинированной соды из мешков, контейнеров, вагонов и автомобилей отбирают щупом, погружая его на 3/4 рабочей длины.

Точечные пробы продукта с транспортерной ленты отбирают механическим пробоотборником или вручную совком.

Масса точечной пробы, отобранной из мешков, составляет не менее 0,2 кг, из контейнера, вагона и автомобиля - не менее 1 кг из каждого люка.

Масса точечной пробы технической кальцинированной соды, находящейся в движении, составляет не менее 0,5 кг на каждые продукты.

Отобранные точечные пробы кальцинированной соды соединяют в объединенную пробу, тщательно перемешивают. Квантованием получают среднюю пробу массой около 1,5 кг для продукта марки А и 0,5 кг для продукта марки Б, помещают ее в чистую сухую банку и плотно закрывают.

На банку со средней пробой продукта наклеивают этикетку с указанием наименования продукта, номера партии и даты отбора пробы.

Общие требования

Точность анализа контролируют по соответствующему стандартному образцу не реже одного раза в неделю. Для этого отбирают две навески стандартного образца и анализируют их одновременно со средней пробой. За результат контроля принимают модуль разности между полученным при анализе стандартного образца средним арифметическим и аттестованным значением, который не должен превышать значения допускаемых расхождений, принятых при соответствующих определениях при доверительной вероятности Р = 0,95.

Для проведения анализа и приготовления растворов применяют реактивы квалификации х.ч. или ч.д.а.

Допускается применение реактивов по качеству, а также средств измерений, аппаратуры и посуды по классу точности не ниже указанных в настоящем стандарте.

Числовые значения результатов анализа каждого показателя округляют до последней значащей цифры нормы, указанной для данного показателя в таблице технических требований; промежуточные результаты параллельных определений должны содержать на одну значащую цифру больше.

Допускается применение других методов анализа, обеспечивающих установленные нормы допускаемых расхождений.

При разногласиях в оценке качества определение проводят методами настоящего стандарта.

Определение внешнего вида

Внешний вид технической кальцинированной соды определяют визуально.

Определение массовой доли углекислого натрия

Аппаратура, реактивы и растворы

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104, 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Гири Г-2-210 по ГОСТ 7328.

Бюретка 3-2-50-0,1 по НТД.

Колба Кн-2-250 ТХС по ГОСТ 25336.

Кислота серная по ГОСТ 4204-77, раствор с (1/2 H2SO4) = 1 моль/дм3 или кислота соляная по ГОСТ 3118 раствор с (НСl) = 1 моль/дм3 (стандартизированные по стандартному образцу состава кальцинированной соды технической или углекислому натрию в условиях титрования пробы, как указано в п.4.4.2).

Натрий углекислый, х.ч. по ГОСТ 83.

Стандартный образец состава соды кальцинированной технической ГСО 2404 и ГСО 2404-89п.

Метиловый оранжевый (индикатор) по ТУ 6-09-5171, водный раствор с массовой долей 0,1 %.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Проведение анализа

Взвешивают от 2,3 до 2,5 г кальцинированной соды, взятой после определения потерь массы при прокаливании по п.4.5 (результат в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака), помещают в коническую колбу вместимостью 250 см3, растворяют в 20 см3 воды и титруют раствором серной кислоты в присутствии метилового оранжевого до изменения окраски раствора из желтой в оранжево-розовую. Раствор сохраняют для определения массовой доли хлоридов

Допускается титрование раствора соляной кислотой при отсутствии необходимости у потребителя определения массовой доли хлоридов.

Обработка результатов

Массовую долю углекислого натрия (X) в процентах вычисляют по формуле. прокаливание обжиг керамический плитка

где V - объем раствора серной кислоты или соляной кислоты концентрации точно 1 моль/дм3 или с (НСl) = 1 моль/дм3, израсходованный на титрование, см3;

0,05299 - масса углекислого натрия в граммах, соответствующая 1 см3 раствора серной кислоты или соляной кислоты концентрации точно

т - масса навески кальцинированной соды, г.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, абсолютное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 0,2 % при доверительной вероятности P = 0,95.

Расчетный метод (для углекислого натрия в пересчете на непрокаленный продукт).

Массовую долю углекислого натрия в пересчете на непрокаленный продукт (X') в процентах вычисляют по формуле

где X - массовая доля углекислого натрия, г

Х1 - массовая доля потери при прокаливании, г

Определение потери массы при прокаливании

Аппаратура

Весы лабораторные общего назначения по ГОСТ 24104 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г.

Гири Г-2-210 по ГОСТ 7328.

Эксикатор по ГОСТ 25336.

Шкаф сушильный, обеспечивающий температуру нагрева 250-300 °С.

Тигли низкие 3 или 4 по ГОСТ 9147.

Силикагель технический по ГОСТ 3956, высушенный при 150-180 °С или кальций хлористый по ТУ 6-09-4711, прокаленный при 250-300 °С.

Проведение анализа

В тигле, предварительно прокаленном при 270-300 °С до достижения постоянной массы, взвешивают от 5 до 6 г кальцинированной соды (результат в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака). Тигель с навеской прокаливают при 270-300 °С до достижения постоянной массы и после охлаждения в эксикаторе взвешивают (результат в граммах записывают с точностью до четвертого десятичного знака).

Обработка результатов

Потери массы при прокаливании (Х1) в процентах вычисляют по формуле

где т - масса навески кальцинированной соды, г;

т1 - масса навески кальцинированной соды после прокаливания, г.

За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, абсолютное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 0,05 % при доверительной вероятности P=0,95.

2. Технология политого обжига керамической плитки и санитарно-технических изделий

Обжиг изделий

Обжиг изделий проводят в печах различной конструкции: в муфелях с рабочим пространством, защищенным от нагревателей огнеупорным коробом, в горнах - печах с рабочим пространством в виде шахты, втуннельных печах с рабочим пространством в виде туннеля и других. Печи различаются также по виду топлива. Широко распространены печи электросопротивления со спиральными нагревателями из металлических сплавов или с нагревателями из керамических стержней различной формы (карбидкремниевых, хромитлантановых и других), а также печи с газовыми горелками.

Изделия, помещаемые в печь, ставят на особые подставки лещадки, плиты. Их изготавливают из огнеупорных и термостойких материалов, выдерживающих высокие температуры и их резкие перепады. В качестве таких материалов используют смеси огнеупорных глин с шамотом - порошком обожженной глины, порошками карбида кремния (SiC), оксида алюминия (б-Al2O3 ) и других тугоплавких материалов, а также кордиерит (2MgO ·2Al2O3 ·5SiO2) или карбид кремния. Для выравнивания температур в разных концах обжигаемого изделия, особенно если есть вероятность местного перегрева частей или одного из изделий из-за близости нагревателя (факела горелки), изделия помещают в огнеупорные короба - капсели прямоугольного или круглого сечения.

Обжиг разделяют на 3 периода: подъема температуры - нагревания, выдержки при постоянной температуре и снижения температуры - охлаждения. В зависимости от материала, особенностей печи и садки,обжиг проводят по определенному режиму, под которым понимают скорость подъема и снижения температуры, температуру и время выдержки. Большую роль для некоторых керамических материалов играетсреда обжига. Окислительную среду создают, обеспечивая свободный доступ воздуха, восстановительную - недостатком воздуха в печи (в случае газовой печи) и нейтральную, если доступ воздуха минимален. Среда оказывает большое влияние на химические процессы, происходящие в обжигаемом изделии, меняет его цвет и другие свойства. Особое значение в придании фарфору белизны играет период обжига в восстановительной среде, при котором происходит переход рыжего оксида железа (III) Fe2O3 в синий (II) FeO. Большинство керамических изделий обжигают в условиях свободного доступа воздуха, т. е. в окислительной среде.

Физический смысл стадии обжига керамики заключается в процессе спекания - образования из отдельных дисперсных частиц, связанных в отформованном изделии прослойками технологической связки, монолитного плотного поликристаллического тела. После обжига изделие приобретает свои основные свойства: механическую прочность, твердость, необходимый цвет; форму изделия уже нельзя изменить, не разрушая его.

Первая стадия обжига - нагрев изделия до температуры выдержки - наиболее ответственная. Именно в течение этой стадии из изделия удаляется оставшаяся после сушки вода и начинается физико-химические превращения материала, в первую очередь - удаление химически связанной, т. е. включенной в структуру соединений, воды.

Большинство керамических изделий изготавливают из традиционных сырьевых материалов, прежде всего глин. В составе глин находится много воды, которая при нагревании будет удаляться из материала в виде паров. Процесс удаления воды называют дегидратацией. Он происходит и при сушке, но тогда удаляется свободная (механически связанная) и физически связанная с частицами глины вода, т. е. не входящая в их химическую структуру. Дегидратация глин проходит при их нагревании до температур 600-800°С, в этом диапазоне температур в процессе обжига удаляется химически связанная вода, например из каолинита:

Al2O3·2SiO2·2H2O > Al2O3·2SiO2 +2H2O

До температуры 8000С происходят наиболее резкие изменения объема глинистых частиц и модификационные превращения кварца (в-SiO2 > б-SiO2). До температуры 900°С с выделением газообразных продуктов идет разложение карбонатов, часто содержащихся в глинах, и окисление примесей органического происхождения (остатков растений, угля и т. п.). Поэтому процесс нагрева изделий ведут достаточно медленно, не превышая 100 град/ч и нередко делая промежуточные выдержки.

Конечная температура обжига и время выдержки при этой температуре в основном определяются температурой спекания материала, из которого изготовлено керамическое изделие. Обычно полноту спеканияопределяют по объему открытых, т. е. сообщающихся с поверхностью, пор. Чем меньше таких пор осталось в изделии после обжига, тем лучше спекся материал.

Охлаждение изделия после выдержки при максимальной температуре в зависимости от материала и габаритов обжигаемого изделия ведут либо по особому режиму, постепенно снижая температуру и делая остановки - выдержки при температурах модификационных превращений образовавшихся в процессе обжига фаз, либо охлаждая изделия вместе с печью. Так, например, переход кварца из б-формы в в- форму происходит при 575°С и сопровождается значительным изменением объема, в результате чего может быть разрушено изделие.

Контроль над температурой в печи осуществляют различными способами, из которых самый распространенный - контроль с помощью термопары. Термопара представляет собой металлическую проволоку из особых сплавов, две жилы которой спаяны, и спай помещен в контролируемую зону печи. Свободные концы проволоки выведены за пределы нагреваемой зоны и соединены с прибором, показывающим преобразованный сигнал, поступающий от спая термопары. Термопара, находящаяся в печи, спрятана в огнеупорный чехол, защищающий ее от агрессивной среды печи.

Используются также пирометры - приборы, позволяющие по излучению, исходящему от нагретого изделия, определить его температуру. Пирометры устанавливают напротив небольших окошек - «гляделок» в корпусе или дверце печи. Если термопарой или пирометром можно определить температуру непосредственно во время обжига изделия, то пироскопами (конусами Зецера) - небольшими конусами, отформованными из масс определенных составов, можно определить максимальную температуру достигнутую в обжиге, рассматривая после обжига степень деформации пироскопа. Каждый конус, согласно своему номеру, при определенной температуре деформируется, касаясь своей вершиной подставки. С помощью пироскопов удобно измерять температурное поле в рабочем пространстве печи и определять места, где нежелательно ставить изделия из-за их возможного пережога или недожога.

Как в промышленных, так и в большинстве небольших печей, используемых в мастерских, для удобства и высокого качества обжига используют регуляторы мощности, соединенные с задатчиками температуры. Достаточно установить время достижения определенных температур и после пуска печи автоматика будет поддерживать заданный режим обжига. Количество точек с заданными параметрами (температура и время ее достижения) может колебаться от двух до нескольких десятков в зависимости от материала и формы изделия. Крупногабаритные изделия сложной формы требуют сложного режима обжига.

Основная проблема выбора режима обжига - не только определение температуры и времени выдержки, достаточных для спекания материала, но и предотвращение образования дефектов в процессе нагрева и охлаждения изделия. Происходящая при обжиге усадка - огневая усадка, должна протекать равномерно, не приводя к образованию трещин. После образования единого керамического тела на стадии охлаждения опасность представляют не только возможные модификационные превращения отдельных минералов, образовавшихся в материале, но и растрескивание изделия в местах концентрации напряжений из-за слишком резкого охлаждения.

Таким образом, для получения высококачественного керамического изделия необходимо тщательно отрабатывать режим обжига - скорость нагрева и охлаждения, время и температуру выдержки, среду обжига.



Литература

1. Гузман И. Я. Химическая технология тонкой керамики: Учебное пособие/ МХТИ им. Д. И. Менделеева. М.: 1985.-194 с.

2. Лукин Е. С., Андрианов Н. Т. Технический анализ и контроль производства керамики. М.: Стройиздат, - 198с.

3. Мороз И. И., Комская М. С., Олейник Л. Л. Справочник по фарфорофаянсовой промышленности. Т.2. М.: Легкая индустрия, 198с.

4. Акунова Л. Ф., Приблуда С. З. Материаловедение и технология производства художественных керамических изделий. М.: Высшая школа.- 1979.-216 с.

5. Августиник А. И. Керамика. М.: Госиздат по строит. материалам. 1957.-484 с.

6. Лукич Г. Е. Конструирование художественных изделий из керамики. М.: Высшая школа. 197с.

Размещено на Allbest.ru