Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВО Крымский Федеральный Университет имени В.И. Вернадского

Академия строительства и архитектуры

Кафедра: СИиМ

Контрольная работа

по дисциплине: «Керамические материалы и изделия»

Выполнила:

Студентка группы ПСК-431

Прокопьева Анастасия Юрьевна

Симферополь 2018 год

1. Обоснование сырьевых компонентов

Материалы, применяемые для изготовления изделий, должны соответствовать требованиям действующих нормативных и технических документов на эти материалы, а также технологической документации и обеспечивать получение изделий заданных технических характеристик.

Основным сырьем для производства керамических изделий являются глинистые материалы: глины, каолины, суглинки, глинистые сланцы, лёссы.

Суглинок - это глина со значительной примесью песка и пылеватых частиц, а также углекислого кальция и водной окиси железа. По характеру частиц >0,01 мм различают суглинок грубый и суглинок тонкий, а по содержанию глинистых частиц - суглинок легкий и суглинок тяжелый, т.е. более глинистый. Суглинки - породы, в которых относительно преобладают глинистые частицы (от 33,3 до 50 %). Она представляют собой сложные соединения водных алюмосиликатов, которые определяют важнейшие характеристики материалов для производства строительной керамики: связность, пластичность, обрабатываемость, механическая прочность сырца и обожженного материала.

Суглинок характеризуются чрезвычайно малым размером частиц, которые не превышают 20 мкм, а большей частью менее 2 мкм. Для производства строительной керамики количество частиц менее 2 мкм может находиться в интервале от 15 до 45-50%.

Химический состав сырья для производства керамических плиток колеблется в широких пределах: SiO₂- 51,0- 68,5%; Al₂O₃- 17,0- 35,0%; TiO₂- 0,6- 1,5%; Fe₂O₃- 0.9- 10,5%; CaO - 0.5- 2,5%; MgO - 0,2- 2,6%; Na₂O+K₂O - 0,25-3,6%; ППП - 5,5-10,5%.

Гранулометрический (зерновой) состав - количественное соотношение частиц разного размера, фракций, выраженное в % по массе. Гранулометрический состав характеризуется содержанием в них суглинистых фракции (мельче 0,005 мм), пылеватых частиц (0,005-0,14 мм) и песка (0,14-5 мм). Соотношение между этими фракциями определяет такие свойства, как пластичность, связность, усадку, чувствительность к сушке.

Повышение содержания глинистого вещества придает суглинку повышенную пластичность и сопротивляемость размоканию в воде, но увеличивает воздушную и общую осадку и чувствительность к сушке. Свойство глин характеризуется их пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.

Назначаю: объемная масса суглинков 1,66 т/м³; коэффициент разрыхления 1,45; число пластичности 10,2; коэффициент чувствительности к сушке 0,64-0,75; оптимальная температура обжига 1040-1050°С; прочность керамики при сжатии 19,96 МПа; водопоглощение 22,4%. Запасы не обводнены. По содержанию радионуклидов сырье отвечает требованиям НРБ-76/87.

Химический и гранулометрический состав указан в таблице 1 и 2.

Таблица 4 Химический состав суглинков

Суглинки умеренно пластичные, дисперсные с низким содержанием крупнозернистых включений.

Таблица 2 Гранулометрический состав суглинков

Топливо - углеродистые и углеводородистые горючие вещества, специально сжигаемые в промышленных установках для получения тепла. Различают три вида топлива: твердое, жидкое и газообразное, которые находят применение в промышленности керамических материалов и изделий. Топливо состоит из горючих веществ - углерода, водорода, летучей серы и негорючих, влаги и называемых балластом - золы, представляющих собой минеральный остаток после сгорания топлива.

Для обжига сырца выбирают тот или иной вид топлива. Из твердых видов топлива в основном применяют торф, бурый и каменный уголь, антрацит и иногда кокс; из жидких видов топлива - нефть, мазут; из газообразных -генераторный и природный газы.

В своем курсовом проекте в качестве топлива использую мазут маркой М100.

Мазут М100 - это остаточный продукт, образованный путем выделения из нефти бензиновых, керосиновых, газойлевых и других фракций, при сжигании которого отсутствует выброс золы, достигаются высокая надежность тепловой установки и возможность полной ее автоматизации.

Мазут представляет собой вязкое жидкое вещество темно-коричневого цвета. В названии «Мазут М100», цифра 100 указывает на ориентировочную вязкость этого продукта при температуре 50^оС, поэтому мазут М100 считается тяжелым топливом.

Мазут марки 100 отличается от другого топочного продукта, мазута М40, тем, что в нем отсутствуют фракции дизельного топлива (или среднедистиллятные фракции), а поэтому он характеризуется высокой температурой застывания.

Мазут М100 соответствует требованиям ГОСТ 10585-75 и относится к топочным мазутам и обладает при этом отличными эксплуатационными свойствами, среди которых:

Ш хорошие вязкостные свойства;

Ш высокая температура застывания;

Ш низкая зольность;

Ш малое содержание серы;

Ш температура воспламенения в пределах 80-110єС;

Ш содержание механических примесей не выше 1%;

Ш меньшая теплота сгорания по сравнению с флотскими мазутами.

Расчет потребности в сырье и полуфабрикатах (материальный баланс).

Завод по производству керамических плиток для внутренней облицовки помещений мощностью 15млн.шт. усл. плитки в год методом полусухого прессования.

Исходные данные:

1) Состав массы, %: суглинок - 100;

2) Влажность сырья, %: W_c= 9;

Cредневзвешанная влажность сырья, %: W_cр= 9;

3) Потери при прокалывании сырья, %: ППП_с= 12,21;

Cредневзвешанные потери при прокалывании сырья, %: ППП = 12,21;

4) Технологические параметры производства:

Браки и потери производства:

- при обжиге - 2%;

- при дозировании и транспортировке - 1%;

Остаточная влажность изделий - 10%;

Средняя плотность суглинка - 1,82 т/м³.

Производительность завода:

П = 15 млн. штук/год = 5000000·390+1000000·693=8800т

Для сопоставимости статей прихода и расхода материального баланса выход продукции и полуфабриката рассчитываем в тоннах в год:

1. Должно выходить плитки из печи по обожженной массе с учетом брака при обжиге:

Q1 = П·100/(100- К1) =8800·100/(100-2) = 9061,22т/год

где П - мощность завода, т/год; К₁- брак при обжиге.

Брак при обжиге:

Q₁- П =9061,22-8800=261,22т/год

2. Поступает плитки в печи с учетом потерь при прокалывании по абсолютно сухой массе:

Q₂= Q₁·100 / (100 - К₂) = 9061,22·100/ (100-12,21) = 10321,47т/год

где К₂= средневзвешенные потери при прокалывании.

ППП= Q₂-Q₁=10321,47-9061,22= 1260,25т/год

3. Поступает плитки в печи по фактической массе с учетом остаточной влажности:

Q₃= Q₂·100 / (100- W₀)= 10321,47·100/ (100-10) = 11468,3т/год

где W₀- остаточная влажность изделий.

Испаряется влаги в печех:

Q₃- Q₂= 11468,3-10321,47 = 1146,83т/год

4. Должно быть приготовлено пресс-порошка с учетом потерь при его абсолютно сухой массе:

Q₄= Q₂·100 / (100- К₃) = 10321,47·100/ (100- 0) = 10321,47т/год

Q₄-Q₂= 10321,47-10321,47= 0т/год

5. Должно выходить из мельницы пресс - порошка по фактической массе с учетом остаточной влажности:

Q₅= Q₄·100 / (100-W₀) = 10321,47·100/ 100-10 =11468,3т/год

6. Потребность в технологической воде с учетом средневзвешенный влажности сырья:

Q₆= Q₅- Q₄·100 / (100-W_cр) = 11468,3-10321,47·100/ 100-9 =126,02т/год

где W_cр- средневзвешенная влажность сырья.

С учетом потерь-10%; 138,62 т/год

7. Требуется сырья по абсолютно сухой массе с учетом потерь при транспортировке:

Q₇= Q₄·100 / (100- К₄) = 10321,47·100/ 100- 1 = 10425,72т/год

где К₄- потери при транспортировке.

Потери при транспортировке составляют:

Q₇-Q₄=10425,72-10321,47 = 104,25т/год

8. Требуется сырья:

Q_с= Q₇·а_с/ (100-W_с) = 10425,72·100/100-9 = 11456,83т/год

Результаты сводим в табл. 3

Таблица 3 Материальный баланс технологической линии завода:

Невязка баланса составляет: 11595,45-11585,15=10,3т/год,

10,3/11595,45·100=0,08%. Допустимая невязка составляет: 0,5%

Добавки к глинам

В настоящее время природные глины в чистом виде редко являются кондиционным сырьем для производства керамической плитки. В связи с этим их применяют с введением добавок различного назначения.

Ш Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин. К ним относятся: дегидратированная глина, шамот, шлаки, золы, кварцевый песок;

Ш Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств. К ним относятся: древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль;

Ш Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига. К ним относятся: полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит;

Ш Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. К ним относятся: высокопластичные глины, бентониты, ПАВ;

Ш Специальные добавки. Для повышения кислотостойкости в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом.

Глазури и ангобы

Для повышения санитарно-гигиенических свойств, водонепроницаемости и улучшения внешнего вида плитку покрывают декоративным слоем - глазурью или ангобом.

Глазурь - стекловидное покрытие толщиной 0,1-0,2 мм, нанесенное на изделие и закрепленное обжигом. Глазури могут быть: прозрачными и глухими (непрозрачными) различного цвета. Для изготовления глазури используют: кварцевый песок, каолин, полевой пат, соли щелочных и щелочноземельных металлов. Сырьевые смеси размалывают в порошок и наносят на поверхность изделий в виде порошка или суспензии перед обжигом.

Ангобом называется нанесенный на изделие тонкий слой беложгущейся или цветной глины, образующей цветное покрытие с матовой поверхностью.

3. Разработка технологической схемы производства

Существует три способа производства керамической облицовочной плитки: полусухой, пластичный и мокрый. В моей курсовой работе используется способ полусухого прессования - глину вначале дробят и подсушивают, затем измельчают и подают на формование, в случае абсолютно сухой глины (измельченной в порошок) -смешивают ее с необходимым количеством воды. Технологическая схема производства керамической плитки полусухим способом включает следующие основные фазы:

4. Обоснование режимов сушки и обжига

Процессы сушки и обжига приходят следующим образом. По роликовому конвейеру или втулочно-роликовым цепям плитки поступают в сушилку. Сушилка отапливается микрофакельными инжекционными горелками. Температура сушки 200-280?С. Скорость движения плиток по сушилке -1,3 м/мин. Время прохождения от пресса до обжига 9-10 мин. Остаточная влажность плиток после сушки менее 0,5%.

Высушенные плитки поступают на роликовый конвейер щелевой печи для утельного обжига. Максимальная температура утельного обжига - 1100 ?С. При температуре 600-900 ?С удаляется химически связанная вода. Свыше 950 ?С происходит разложение карбонатов и каолина. Плитки после первого обжига приобретают прочность, необходимую для проведения последующих технологических операций. После обжига плитки охлаждаются до 40-60 ?С в душирующих коробах и поступают в глазуровочную машину. Глазурь наносится методом распыления или полива и плитки поступают во вторую щелевую роликовую печь на политой обжиг. Температура политого обжига- более низкая, чем утельного. Максимальная температура политого обжига - 1000 ?С.

5. Подбор технологического оборудования

Поточно-конвейерная линия работает следующим образом: заранее приготовленное сырье поступает в шаровые мельницы для приготовления шликера; шликер процеживается и очищается на виброситах с магнитным сепаратором; шликер выдерживается в специальных бассейнах; шликер перемешивается мешалкой и подается мембранным насосом в башенную распылительную сушилку для получения пресс - порошка; пресс - порошок просеивается в ситах- бурат и хранится в бункерах; плитки, отпрессованные на прессе (К/РКп 125, КРV-160) проходят через устройство для зачистки заусениц и поступают на приемно-распределительный конвейер, на котором при помощи специальной автострелки производится разделение двух потоков плиток, выходящих из пресса на четыре или шесть, в зависимости от производительности. По роликовому конвейеру или в тулочно-роликовым цепям плитки поступают в сушилку. Остаточная влажность плиток после сушки менее 0,5%. Высушенные плитки поступают на роликовый конвейер щелевой печи для утельного обжига. Затем плитки проходят через душирующие короба, где охлаждаются до температуры, необходимой для бездефектного глазурования (40- 60 ?С). Глазурь наносится методом распыления или полива. Глазурованные плитки поступают на политой обжиг в щелевую роликовую печь. После того как плитка охладится ее сортируют специальными сортировочными машинами. Затем изделия упаковывают и отправляют на склад.

Рисунок 1. Технологическая схема поточно-автоматизированной конвейерной линии производства облицовочных плиток двукратного обжига в щелевых роликовых печах: 1 - пресс; 2 - сушилка; 3 - печь утельного обжига; 4 - глазуровочная установка; 5 - печь политого обжига.

сырье плитка обжиг конвейерный

Список использованных источников

1. Строительная керамика. М. Стройиздат 1976.

2. Нагибин Г.В. Технология строительной керамики.

3. Г.С. Бурлаков. Основы технологии керамики и искусственных пористых заполнителей.

4. Л.Л. Кошляк, В.В. Калиновский. Производство изделий строительной керамики.

5. ГОСТ 6141-91. Плитки керамические глазурованные для внутренней облицовки стен. Технические условия.

Размещено на Allbest.ru