«Технология теплоизоляционных материалов» на тему:
«Цех по производству керамовермикулитовых изделий»
Выполнил: студент гр. ПСК-03-2
Щеколдина Е.Н.
Проверил преподаватель:
Семейных Н.С.
Пермь, 2007
Содержание
1. Введение
. Технологическая часть
Характеристика и номенклатура изделия
Выбор, обоснование и описание принятой схемы технологического процесса
Режим работы и производственная программа предприятия
Характеристика исходного сырья. Расчет потребности в сырьевых материалах (материальный баланс)
Выбор и расчет количества основного технологического оборудования
Расчет потребности в энергетических ресурсах
Контроль производства и качества готовой продукции
. Техника безопасности и охрана труда
. Список используемой литературы
1. Введение
Керамовермикулит - эффективный теплоизоляционный материал, разработанный в УралНИИстромпроекте, который сочетает высокие теплоизоляционные свойства с достаточно высокими температуростойкостью, долговечностью и низкой плотностью. Керамовермикулитовые теплоизоляционные изделия изготавливаются из вспученного вермикулита, огнеупорной глины с различными добавками путем формования, сушки и обжига. [2] В различных отраслях промышленности требуется большое количество теплоизоляционных материалов для высокотемпературной изоляции (900-1250° С) печей, котлов и других агрегатов. В настоящее время эта потребность покрывается в основном, теплоизоляционными керамическими изделиями, изготавливаемыми из диатомита, трепела или огнеупорных глин (пенокерамика), а также перлито-керамическими изделиями. Современным требованиям к таким материалам в наибольшей степени удовлетворяют так называемые ультралегковесные керамические изделия, изготавливаемые формованием вспененных огнеупорных глиняных масс с последующей сушкой и обжигом. Однако полное удовлетворение потребности в этих материалах сдерживается рядом причин, связанных с нераспространенностью сырьевой базы (диатомиты, трепелы, огнеупорные глины), сложностью технологии изготовления пеноглиняных керамических изделий и, как следствие этого, высокой стоимостью изделий. Существующий дефицит в высокотемпературных теплоизоляционных материалах может быть значительно сокращен, если: для производства их использовать вспученный вермикулит. Поскольку последний не претерпевает каких-либо существенных, изменений до температур 1100-1250 °С, при подборе соответствующей керамической связки можно, по несколько измененной, для обычной керамики технологии производить теплоизоляционные керамические изделия-плиты, кирпич, блоки, скорлупы с температурой применения 900-1250° С. Исследования в области технологии вермикулито-керамических материалов проводились в УралНИИСтромпроект, ЛИСП, ВНИИСТРОМе, ВНИПИ Теплопроект и других научно-исследовательских организациях. Эксплуатация в изоляции стекловаренных печей показала, что изделия должны иметь температуру применения не ниже 1000 °С, размеры изделий составляют: по длине 300-500 мм, по ширине 230 мм на бакоре, 370 мм и более на подвесных стенках, по толщине 115 мм (толщина изоляционного слоя).
Преимущества керамовермикулитовых изделий:
§ многократно снижает массу футеровки;
§ возможность получения изделий различной конфигурации с пустотами, переменной плотности;
§ материал легко обрабатывается вручную, в т.ч. пилится ножовкой по дереву;
§ повышенная термическая стойкость материала позволяет использовать изделия в тепловых агрегатах с жесткими режимами нагревания;
§ низкая теплопроводность при высоких температурах позволяет значительно снижать теплопотери в окружающую среду;
§ значительно увеличивается межремонтный период эксплуатации тепловых агрегатов;
§ экономия топлива в тепловых агрегатах с футеровкой из керамовермикулита (снижение расхода топлива на 15-25%).
Достигаемый эффект:
§ Снижение расхода ТЭР на 15-18% за счет уменьшения потерь в окружающую среду;
§ Низкая теплопроводность при высоких температурах, позволяющая значительно снизить толщину футеровки;
§ Увеличение межремонтного периода эксплуатации тепловых агрегатов.
2. Технологическая часть
Характеристика и номенклатура продукции
Исходя из требований ГОСТ 2.114- 70 «Технические условия. Правила построения, изложения и оформления в состав разработанных ТУ-21- РСФСР -1 318.87
«Изделия керамовермикулитовые теплоизоляционные» вошли следующие разделы, содержащие требования к керамовермикулитовым изделиям и определяющие показатели качества продукции применительно к условиям и режимам эксплуатации:
общие положения;
технические требования;
правила приемки;
методы контроля (испытаний, анализа, измерений);
транспортирование и хранение;
гарантия поставщика.
Действие данных технических условий распространяется на опытную партию керамовермикулитовых теплоизоляционных изделий, изготовляемых из вспученного вермикулита и глины с добавками (или без них), путем формования, сушки и обжига. Изделия, предназначенные для изоляции тепловых агрегатов в промышленности строительных материалов (съемные панели покрытия кольцевых печей, наружная изоляция стекловаренных печей, футеровка роликовых печей) и для изоляции промышленного оборудования в других отраслях народного хозяйства.
В разделе «Технические требования» содержится условие, что изделия должны соответствовать требованиям настоящих технических условий и изготовляться по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.
Номинальные размеры изделий:
длина - 300, 500, 600 мм;
ширина - 230, 250, 370 мм;
толщина - 70, 115, 125 мм.
По согласованию с заказчиком допускается выпуск изделий других размеров.
Предельные отклонения от номинальных размеров по длине +/- 10 мм, по ширине и толщине +/- 5 мм.
Изделия должны иметь правильную геометрическую форму с прямыми углами и ребрами, с четкими гранями и ровными поверхностями. Отклонения от перпендикулярности смежных граней не должно превышать 5 мм по длине 250 мм. Отбитость углов и ребер по глубине должна составлять не более 15 мм.
На поверхности изделий допускаются трещины глубиной не более 1/3 толщины, длиной - до 150 мм и шириной 0,5-1,0 мм.
Для изготовления изделий должны применяться следующие сырье и материалы: вермикулит вспученный по ГОСТ 12865-67, огнеупорная глина, имеющая число пластичности не менее 18, шамотный порошок по ГОСТ 20956-75*, отработанный катализатор производства синтетического каучука по ТУ 383032-78 и некоторые другие тугоплавкие и огнеупорные дисперсные заполнители.
В зависимости от средней плотности керамовермикулитовые теплоизоляционные изделия подразделяют на несколько марок, причем каждая марка имеет свою предельную температуру применения (табл.2)
Марки керамовермикулитовых изделий Таблица №2
| Марка | Средняя плотность, кг/м3 | Предельная температура применения оС, не выше |
| КВИ-400 КВИ-500 КВИ-600 КВИ-800 КВИ-1000 | 400 500 600 800 1000 | 1000 1050 1100 1150 1150 |
В технические условия для каждой марки изделий введен показатель теплопроводности при нижних и верхних пределах температуры применения. Как видно из табл.3 керамовермикулит имеет низкую теплопроводность по сравнению с другими материалами, особенно при высокой температуре за счет мелкопористой структуры и кристаллохимического строения вспученного вермикулита, являющегося основным компонентом керамовермикулита.
Опыт эксплуатации керамовермикулита в изоляции стекловаренных печей, в футеровке роликовых печей и в съемных панелях свода кольцевых печей показал, что при таких показателях теплопроводности толщина теплоизоляционного слоя может быть снижена с 400 мм до 120 мм, например в изоляции стекловаренных печей, с 460 до 230 мм в футеровке роликовых печей для обжига керамической плитки при температуре службы 1000-1150 °С. Таким образом, показатель теплопроводности играет большую роль при выборе теплоизоляционного материала для применения в изоляции промышленных тепловых агрегатов, в частности, определенной марки керамовермикулитовых изделий.
Важным показателем качества керамовермикулитовых изделий является линейная температурная усадка при предельно допустимой температуре применения.
Для всех марок керамовермикулитовых изделий она должна быть не более 2%, так как ее увеличение ведет к образованию трещин в кладке при эксплуатации. При выборе теплоизоляционного материала для теплоизоляции или футеровки печей потребитель должен учитывать этот показатель и определять возможность использования материала в эксплуатационных условиях.
Готовые изделия в изломе должны иметь однородную структуру без пустот, посторонних включений, расслоений и трещин.
Физико-механические показатели изделий Таблица №3
| Показатели | Марка изделия | ||||
| Средняя плотность, кг/м3, не более Теплопроводность, Вт/м К, не более, при средней температуре: 25 ±5оС 500 ±5оС Предел прочности при сжатии, Мпа, не менее Линейная температурная усадка при предельно допустимой температуре применения, %, не более Термическая стойкость, возд. теплосмен | 400 0,087 0,146 0,6 2,0 40 | 500 0,105 0,152 0,8 2,0 40 | 600 0,120 0,178 1,0 2,0 40 | 800 0,160 0,230 2,0 2,0 30 | 1000 0,250 0,350 2,5 2,0 30 |
Выбор наибольшей крупности зерен вспученного вермикулита при изготовлении изделий обусловливается температурой их применения и степенью пластичности вермикулито-глиняной массы. В изделиях для высокотемпературной изоляции, изготавливаемых из жестких или малопластичных смесей, лучшие результаты дает применение средне- и мелкозернистого вермикулита с максимальной крупностью зерен 5 мм. Использование крупнозернистого вермикулита нецелесообразно, так как при высоких температурах коэффициент теплопроводности вермикулито-керамических изделий будет высоким за счет конвективного теплообмена в крупных зернах. Кроме того, при перемешивании смеси с малой пластичностью крупные зерна вермикулита в большей степени подвергаются разрушению, чем мелкие, и, как следствие этого, масса получается плотной, а изделия тяжелыми.
В изделиях для низкотемпературной изоляции, изготавливающихся из высокопластичных смесей, возможно использование вермикулита и с наибольшей крупностью 10 мм.[3]
Области применения керамовермикулитовых изделий:
Промышленность строительных материалов:
§ футеровка печей обжига керамического кирпича и облицовочной плитки;
§ теплоизоляция стекловаренных печей.
Алюминиевая промышленность:
§ высокотемпературная изоляция электролизеров и миксеров в алюминиевой промышленности.
Нефтехимия:
§ футеровка трубчатых подогревателей, печей пиролиза.
Металлургия и машиностроение:
§ футеровка термических печей;
§ утеплительные вкладыши в прибыльную часть изложниц в сталеплавильном производстве.
Энергетика:
§ обмуровка котлов и изоляция паропроводов;
§ обмуровка газоходов.
2.2 Выбор, обоснование и описание принятой схемы технологического процесса
Выбор способа производства и его аппаратурное оформление обусловлены содержанием технологических требований и экономическими условиями. Основные технологические операции, разработанного способа максимально приближены к технологическому процессу производства огнеупорных шамотных изделий пластического способа формования. Отказ от шликерного способа приготовления массы и применение добавки полиэликтролита позволили снизить втрое влажность сырца: со 120 до 42 % и увеличить максимальное содержание вспученного вермикулита с 50 до 60 мас. %, что является принципиально новым решением. Найденные технические решения позволили получить изделия с изотропной структурой и свойствами.
Теплоизоляционные вермикулито-керамические изделия могут быть получены по нескольким технологическим схемам. Так же как и при изготовлении бетонов с небольшим объемным весом формовка вермикулито-керамических изделий должна производиться с учетом характерных свойств вспученного вермикулита (высокой пористости и сильно развитой поверхности). Главной задачей при изготовлении легковесных вермикулито-керамических материалов является использование масс с возможно меньшим расходом глины и создание достаточной пористости у керамического скелета изделия при обеспечении надлежащей формуемости массы. Прессованием пластичной смеси вермикулита и сравнительно тощей кирпичной глины можно получить изделия, имеющие после обжига у0 = 300 - 500 кг/м3, но прочность их будет невелика (Rизг = 0,5-3,5 кг/см2). Применение высокопластичных глин, введение в смесь определенных добавок и использование некоторых технологических приемов обеспечивает получение изделий со значительно более высокими техническими свойствами.
. «Пеновый» способ.
Сущность способа формования легковесных керамических изделий, предложенного в ЛИСИ (авторы Дубенецкий К.Н. и Пожнин А.П.), тот же, что и при изготовлении легких вермикулитовых бетонов. Этот способ предусматривает обеспечение необходимой пластичности смеси путем введения в нее пены и последующего прессования давлением 0,01 МПа. Некоторые данные по составу и свойствам вермикулито-керамических изделий, приготовленные способом вспенивания из ковдорского вермикулита фракций 0,6-10мм,обемной насыпной массой 150 кг/ м3, боровической огнеупорной, ленинградской кембрийской и огланинской бентонитовой глины, асбеста IV и V сортов, и обожженных при температуре 900 0С, приведены в таблице №4. Введение в смесь небольших количеств бентонитовой глины и асбеста позволяет повысить прочность изделий. Эффективность этих добавок объясняется тем, что они, обладая большой водопотребностью, увеличивают количество теста. Армирующее действие асбеста, видимо, в данном случае не играет существенной роли, так как при обжиге асбест теряет свою прочность. Положительную роль повышенного количества поризованного теста в формировании прочности вермикулито-керамических изделий подтверждает и тот факт, что при замене части глины стеклянным порошком, не разбухающим в воде, но увеличивающим количество жидкой фазы при обжиге, происходит снижение прочности изделий.
Оптимальным соотношением между вермикулитом и водой для указанного способа изготовления вермикулито-керамических изделий является 3: 1, а между водой и пеной 1: 0,25 по объему. Объемная воздушная усадка равна 10-12%, огневая - 1,5- 2%. Коэффициент теплопроводности изделий при нормальной температуре составляет 0,06-0,08 ккал/м ч град. Предельная температура применения- 900° С. Для изделий на огнеупорной глине она может быть и выше, если обжиг будет произведен при более высокой, чем 900° С, температуре.
Расход материалов на 1 м3 изделий с yo = 300 кг/м3 составляет:
вспученного вермикулита 1,1 м3
огнеупорной глины 110 кг
бентонитовой глины 14 кг
асбеста 14 кг
клея мездрового 0,14 кг
канифоли 0,06 кг
соды кальцинированной......... 0,06 кг
воды 420 л
Данные по составу и свойствам вермикулито-керамических изделий
Таблица №4
| Состав, % по массе | Свойства вермикулито-керамических изделий на | ||||||
| Вермикулит | Огнеупорная или кембрийская глина | Бентонитовая глина | Асбест | огнеупорной глине | кембрийской глине | ||
| Объемная масса, кг/м3 | Предел прочности при изгибе, МПа | Объемная масса, кг/м3 | Предел прочности при изгибе, МПа | ||||
| - | - | 1,8 | |||||
| - | - | 2,3 | 0,7 | ||||
| - | - | 2,9 | 1,3 | ||||
| - | - | 3,9 | 1,9 | ||||
| - | - | 5,5 | 3,2 | ||||
| - | 1,9 | ||||||
| - | 3,0 | 1,5 | |||||
| - | 4,6 | 3,2 | |||||
| - | 5,9 | 4,1 | |||||
| - | 7,5 | 5,8 | |||||
| - | 1,6 | ||||||
| - | 2,5 | 0,9 | |||||
| - | 346. | 4*3 | 2,4 | ||||
| - | 6,9 | 3,6 | |||||
| - | 11,0 | 6,4 | |||||
| 1,7 | |||||||
| 2,6 | 1,2 | ||||||
| 3,4 | 2,0 | ||||||
| 5,0 | 3,1 | ||||||
| 8,6 | 7,4 |
2. Способ получения легких вермикулито-керамических изделий разработанный во ВНИИСТРОМе.
Автором данного способа является Саркисов Р.Б. Высокая пористость керамического каркаса изделий, изготавливаемых по этому способу, обеспечивается вспучиванием глиняного теста с помощью газообразователя. Формовка осуществляется не прессованием, а вибрированием.
Огнеупорная глина после сушки и помола смешивается в мешалке со вспученным вермикулитом в соотношении 1:3, затем производится затворение сухой смеси 1%-ным раствором едкого натра до водотвердого отношения, равном 1 и вводят в полученную массу алюминиевую пудру. После перемешивания сравнительно жесткая смесь укладывается в формы и вибрируется при следующих параметрах: частота колебаний 2800 в минуту, амплитуда 0,6-0,8 мм, продолжительность 2 мин. После вибрирования изделия распалубливаются и направляются на сушку и обжиг.
Ниже приводятся основные физико-механические свойства получаемых этим способом изделий.
Объемный вес в кг/м3....................................................................350-420
Предел прочности при изгибе в кг/см2...................................... 2-3
Коэффициент теплопроводности при 50°С в ккал/м ч град…0,07-0,08
Коэффициент температурного расширения …………………. 6,6 *10-6
Термостойкость, не менее……………..…… 25 воздушных теплосмен с
максимальной температурой 800° С
Дополнительная усадка при температуре 1250 °С в % ……….не более 1
Огнеупорность в °С…………………………………..…….не ниже 1350
Температура применения в °С ……………………………….……до 1100
Коэффициент звукопоглощения..ю.………………..…. …..не менее 0,9
Ниже приведен расход материалов на 1 м3 изделий:
вспученного вермикулита …………………………... 1,3-1,4 м3
огнеупорной глины ……………………………………60-70 кг
алюминиевой пудры ………………………………….. 0,8 кг
%-ного раствора едкого натра………………………….380 л
Изделия сушат при 140 - 160 °С с течении 18 ч, а обжигают по режиму: повышение температуры 3 ч; выдержка при 1200 - 1250 °С - 1 ч и снижение температуры 4 ч.
3. Способ ВНИПИТеплопроект
Изделия с несколько большим объемным весом (400-500 кг/м3) получаются по упрощенной технологии, разработанной во ВНИПИ Теплопроект. Огнеупорная глина измельчается в стругаче и подается в смеситель, где распускается в воде. Полученный шликер с влагосодержанием 77-80% процеживается через сито с размером отверстий 1 мм и поступает в расходный бак-смеситель (где постоянно перемешивается для поддержания однородности), а затем через объемный дозатор - в смеситель для приготовления формовочной массы. Туда же с целью повышения пластичности массы и уменьшения влагосодержания добавляется водный раствор абиетата натрия (омыленной канифоли). После этого в смеситель загружается вспученный вермикулит и вновь производится перемешивание.
Приготовленная таким образом масса с влажностью 60-65% порциями, рассчитанными на изготовление одного изделия, подается в форму пресса. Прессование производится при давлении 2 кг/см2. Затем следуют сушка и обжиг. Ниже приводятся основные физико-механические свойства изделий:
Объемный вес в кг/м3 ……………………………………...…не более 500
Предел прочности при сжатии в кг/см2 ………………………не менее 7
Коэффициент теплопроводности при 600° С в ккал/м ч град….не более 0,17
Дополнительная усадка при температуре 1100° С в %……...не более 1
Огнеупорность в °С………………………………………….не ниже 1300
Температура применения в °С …………………………………...до 1100
Расход материалов на 1 м3 изделий составляет:
вспученного вермикулита ……………………..1,86 м3
огнеупорной глины …………………………....250 кг
абиетиновой смолы…………………………….…0,65 кг
едкого натра ……………………………..0,10 кг
воды................... …………………………………… 675 л
Технологическая схема производства вермикулитовых изделий аналогична производству перлитовых изделий и включает в себя следующие процессы: подготовка и дозировка сырьевых компонентов, приготовление формовочной смеси, формование и термообработка. (рис.1)
Технологическая схема производства керамовермикулитовых изделий
Рис.1 Технологическая схема производства
- бункер огнеупорной глины;2- дозатор глины;3- лопастная мешалка;4, 5 - бункер добавок;6,7 - дозаторы добавок;8- бункер вспученного вермикулита;9- дозатор вспученного вермикулита;10- распределительный бункер;11- форма пресса;12- сушилка;13- печь для обжига;14- склад готовой продукции.
Вспученный вермикулит, порошкообразная глина поступают на завод автомобильным транспортом в мешках и хранятся в закрытом складе.
Участок подготовки исходных материалов обеспечивает подготовку, заполнение и поддержание в необходимых объемах сырья (вспученный вермикулит, глина, добавки).
Привезенная на склад порошкообразная глина должна содержать до 3% частиц более 2 мм и свыше 70% частиц - менее 0,5 мм.
Бункера вспученного вермикулита и глины заполняются с помощью электротали. Вспученный вермикулит или глина из мешков засыпаются в бункер, стоящий на самоходной тележке. После заполнения бункера тележка перемещается в цех, где электроталью данный бункер перемещается в нужное место.
Добавки поступают на предприятие в виде 50% концентрата в бочках. Заполнение бункеров добавок осуществляется вручную с помощью подъемных устройств, с предварительным разбавлением добавок до 17% концентрации.
Материалы смешивают в двух лопастных горизонтальных мешалках периодического действия. В первой мешалке готовят шликер, состоящий из глины, воды и водного раствора абиетата натрия (омыленной канифоли). Водный раствор абиетата натрия вводят с целью повышения пластичности массы и уменьшения влагосодержания. После этого в смеситель загружается вспученный вермикулит и вновь производится перемешивание.
При перемешивании в течение 8-12 мин шликер становится пористым с плотностью 0,52-0,56 г/см3 и самотеком поступает в распределительным бак, а затем во вторую мешалку. Во второй мешалке к шликеру подают вспученный вермикулит и смесь перемешивают 8-12мин. Более длительное перемешивание смеси приводит к разрушению зерен вермикулита и увеличению массы изделий. После перемешивания получается формовочная масса плотностью 0,5 г/см3 и влажностью 50%. Массу заливается в движущиеся по конвейеру металлические очищенные и смазанные формы, которые изготовлены с учетом усадки. Далее формы по конвейеру поступают на сушку. Время сушки составляет 16ч. Остаточная влажность сырца после сушки не должна превышать 3%, так как иначе снижается его прочность, появляются трещины, отбитые ребра и углы.
После сушки сырец вынимают из формы (формы снабжены автоматическим выталкивающим устройством) с прочностью 0,12-0,14 МПа, устанавливают на полочные вагонетки в 8-10 изделия по высоте и направляют на обжиг. Обжиг происходит в туннельной печи. Время обжига- 4ч. После обжига автопогрузчики изделия снимаются с вагонеток и поступают на упаковку.
Готовые изделия одного вида, размера и марки упаковывают в полиэтиленовую пленку, я затем в жесткую тару. Между изделиями должны быть уложены бумажные прокладки. Хранят изделия в крытых складах раздельно по маркам и размерам, штабелями высотой не более 2 м.
керамовермикулитовый производственный сырье продукция
2.3 Режим работы и производственная программа предприятия
Режим работы предприятия, цехов и отделений выбирают в соответствии с Общесоюзными нормами типового проектирования ОНТП 07-85. Режим работы является исходным материалом для расчета технологического оборудования, потоков сырья, производственных площадей и списочного состава работающих.
Номинальное количество рабочих суток году……………...………262
то же, по выгрузке сырья и материалов ………………………………365
Количество рабочих смен в сутки …………………………….....…...2
То же по приему сырья и материалов:
ж/д транспортом………………………….……………...…………….2
автотранспортом……………………………………………………...…..2
Расчетное количество рабочих суток………………………………....247
Длительность плановых остановок на ремонты, суток……………...15
Продолжительность рабочей смены, ч…………………………….….....8
Нормативный коэффициент использования оборудования во времени kи=0,8
Количество рабочих дней в году Jф определяется по формуле:
JФ = J(262) - Jкап =262-15=247, где
кап - время капитального ремонта, равное 15-25 сут.
Годовой фонд времени работы оборудования Jф.о.
Ф.о. = J(262)*kи =247*0,8=197,6 где
и - нормативный коэффициент использования оборудования во времени, колеблется в пределах 0,7-0,92.
Производительность цеха составляет 30 000 м3/год (12000 т/год)
Производительность с учетом брака составляет 30 450 м3/год (12180 т/год)
Режим работы предприятия. Таблица №5
| Участок | Рабочих дней в году, JФ | Рабочих смен в сутки | Длительность смены, ч | Коэфф. использования оборудования, kи | Годовой фонд времени работы, JФ |
| Туннельная печь | 0,9 | ||||
| Туннельная сушилка | 0,9 | ||||
| Смеситель | 0,8 | ||||
| Дозаторы | 0,8 | ||||
| Транспорт | 0,8 | ||||
| Склад сырья | 0,8 |
Производственная программа Таблица №6
| Вид продукции | Единица измерения | Выпуск продукции | |||
| В год | В сутки | В смену | В час | ||
| Без учета брака | |||||
| Керамовермикулитовая плита | м3 | 30 000 | 151,82 | 75,91 | 9,49 |
| Керамовермикулитовая плита | шт | 1 071423 | |||
| С учетом брака 1,5% | |||||
| Керамовермикулитовая плита | м3 | 30 450 | 154,1 | 77,05 | 9,63 |
| Керамовермикулитовая плита | шт | 1 087500 |
Характеристика исходного сырья. Расчет потребности в сырьевых материалах (материальный баланс)
Сырьем для получения керамовермикулитовых плит служит вермикулит вспученный по ГОСТ 12865-67, огнеупорная глина, имеющая число пластичности не менее 18, абиетиновая смола, едкий натр.
1. Вспученный вермикулит - сыпучий зернистый материал чешуйчатого строения, получаемый в результате обжига природного вермикулита.
Вспученный вермикулит в зависимости от размера зерен делят на следующие фракции:
крупный - с размером зерен от 5 до 10 мм;
средний - с размером зерен от 0,6 до 5 мм;
мелкий - с размером зерен до 0,6 мм.
Допускается наличие в крупном и среднем вермикулите зерен крупнее и мельче указанных предельных значений в количестве не более 15 % по массе; наличие зерен размером свыше 20 мм не допускается.
Допускается наличие в мелкой фракции зерен размером свыше 0,6 мм в количестве не более 20 % по массе.
Вспученный вермикулит в зависимости от плотности подразделяют на марки: 100; 150 и 200.
Вспученный вермикулит должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 7.
Таблица №7
| Показатель | Норма для марок | ||
| 1. Плотность, кг/м3, не более | |||
| 2. Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С), не более, при средней температуре: (25 ± 5) °С | 0,055 | 0,060 | 0,065 |
| (325 ± 5) °С | 0,130 | 0,135 | 0,140 |
| 3. Влажность, % по массе, не более |
. Огнеупорная глина - землистые обломочные горные породы осадочного происхождения, состоящие в основном из высокодисперсных гидроалюмосиликатов. Огнеупорная глина используется как связующее, которое после обжига превращается в керамическое тело и придает изделиям механическую прочность.
По химическим и физическим показателям глина должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 8.
Таблица №8
| Наименование показателя | Норма |
| Массовая доля Al2O3,%, не менее | 23,0 |
| Массовая доля железа в пересчете на Fe2O3,%, не более | 4,5 |
| Потери массы при прокаливании, % не более | 18,0 |
| Коллоидальность, %, не менее | 8,0 |
| Концентрация обменных катионов, мг·экв/100г сухой глины, не менее | 7,0 |
По гранулометрическому составу и массовой доли влаги порошкообразные глины должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 9.
Таблица №9
| Наименование показателя | Норма |
| Остаток, %, не более, на ситах с размером ячеек 0,4 0,16 | 3,0 10,0 |
| Массовая доли влаги, % | 6,0-10,0 |
. Добавки.
С целью повышения пластичности массы и уменьшения влагосодержания добавляется водный раствор абиетата натрия.
Состав сырьевой смеси:
Вспученный вермикулит- 59%
Огнеупорная глина- 40%
Абиетиновая смола- 0,1%
Едкий натр -0,02%
Вода - 50% от массы сухих компонентов
Материальный баланс Таблица №10
| Наименование передела | Потери, % | Потребность в сырье, т | |||||
| Брак | Физ-мех. | Хим. | В год | В сутки | В смену | В час | |
| Склад готовой продукции W=1% | 48,58 | 16,19 | 2,02 | ||||
| Туннельная печь, Wнач=3% | 1,50 | 2,4 | 51,93 | 17,31 | 2,16 | ||
| Туннельная сушилка, Wнач=50% | 76,34 | 25,44 | 3,18 | ||||
| Конвейер формования | 0,25 | 76,53 | 38,26 | 4,78 | |||
| Смеситель | 0,25 | 76,72 | 38,36 | 4,79 | |||
| Дозатор вспученного вермикулита (59% от массы сухих компонентов) | 0,25 | 28,66 | 14,33 | 1,790 | |||
| Дозатор глины (40% от массы сухих компонентов) | 0,25 | 19,43 | 9,71 | 1,214 | |||
| Склад вспуч. вермикулита | 0,25 | 28,73 | 14,36 | 1,795 | |||
| Склад глины | 0,25 | 19,48 | 9,74 | 1,217 |
Сводная таблица расхода Таблица №11
| Наименование сырья и полуфабрикатов | Ед. изм. | Расход сырья | |||
| В год | В сутки | В смену | В час | ||
| Вспученный вермикулит | т | 7098/7098 | 28,73/31,60 | 14,36/15,79 | 1,795/1,974 |
| Огнеупорная глина | т | 4812/4812 | 19,48/19,48 | 9,74/10,71 | 1,217/1,339 |
| Абиетиновая смола | кг | 11910/11910 | 48,21/53,04 | 24,11/26,51 | 3,01/3,31 |
| Едкий натр | кг | 2382/2382 | 9,64/10,61 | 4,82/5,30 | 0,60/0,66 |
| Вода | т | 5950/5950 | 24,09/26,49 | 12,04/13,25 | 1,51/1,65 |
В таблице 11 в числители приведена действительная потребность в сырье (с учетом возможных производственных потерь), а в знаменателе - потребность в сырье с учетом коэффициента неравномерности потребления, Кн.п.. Величина Кн.п. изменяется в зависимости от периода потребления: в час до 1,3; в смену до 1,2; в сутки до 1,1; в год до 1,0.
2.5 Выбор и расчет количества основного технологического оборудования
Количество технологического оборудования определяется по формуле:
КМ = ПТ / ПЧ *kИ, где
КМ - количество машин, подлежащих установке;
ПТ - требуемая производительность машин для данной операции в единицу времени (час);
ПЧ - паспортная производительность машин выбранного типа в час;И - коэффициент использования оборудования во времени.
Для дозирования компонентов принимаем следующие дозаторы:
Для дозирования вспученного вермикулита и глины - дозатор АВД-425 М, для дозирования добавок и шликера - АВД- 350-2БЖ.
| Дозатор АВД-425 М | |
| Предел взвешивания, кг наименьший наибольший | 30 150 |
| Вместимость бункера, м3 | 0,28 |
| Цикл дозирования, с, не более | |
| Мощность, кВт | 0,65 |
| Габаритные размеры, мм | 1810*960*1575 |
| Масса, кг |
| Дозатор АВД-350 2БЖ | |
| Предел взвешивания, кг наименьший наибольший | 80 400 |
| Цикл дозирования, с, не более | |
| Мощность, кВт | 0,73 |
| Габаритные размеры, мм | 1800*950*1875 |
| Масса, кг |
Для смешивания компонентов принимаем лопастной смеситель СМ-296Б
КМ = ПТ / ПЧ *kИ= 4,79/(7,5*0,8)=0,79→ необходим один смеситель.
| Лопастной смеситель СМ-296Б | |
| Внутренняя ширина корыта, м | 0,64 2 |
| Число оборотов лопастного вала в1 сек | 0,64 |
| Мощность, кВт | |
| Производительность, м3 | 7,5 |
| Масса, т |
Для транспортирования бункеров требуется электроталь грузоподъемностью 4,2т.
Расчет бункеров:
Ёмкость промежуточного бункера обычно принимается из расчета обеспечения 4-часовой работы технологического оборудования и может быть рассчитана по формуле:
б=(Q*t)/(ρн*kз)
Где Vб - ёмкость (объем) бункера, м3;
Q - производительность, т/ч;
t - время запаса, ч;
ρн - насыпная плотность материала, т/м3;
kз - коэффициент заполнения бункера, 0,9.
. Бункер для вспуче<