3.5 Технологическая
схема производства
Описание технологической
схемы.
Глину добывают на карьере многоковшовым
экскаватором и автотранспортом отвозят
на хранение в глинозапасник завода. Из
глинозапасника глина подается в бункер
глинорыхлителя, а после рыхления направляется
на дозирование, осуществляемое ящичным
питателем.
Песок привозят автотранспортом,
хранят в бункере, откуда подают на просеивание
на сито-бурат. Частицы размером более
5 мм удаляют в отвал. После просеивания
по элеватору песок отправляют на хранение
в бункер запаса, откуда они подаются на
дозирование, осуществляемое ленточным
питателем.
Золы привозят автотранспортом,
хранят в бункере, откуда они подаются
на дозирование, осуществляемое ленточным
питателем.
Брак обжига из бункера хранения
дозируют, подают в щековую дробилку и
дробят. Далее измельченный шамот транспортируют
ленточным конвейером и элеватором на
измельчение в молотковую дробилку. После
измельчения в молотковой дробилке шамот
просеивают на виброгрохоте. Фракцию с
размером частиц более 5 мм отправляют
на домол, а фракцию с размером частиц
менее 5 мм отправляют на хранение в бункер
запаса. Из бункера шамот подается на дозирование,
осуществляемое ленточным питателем.
Смешение компонентов (глина,
песок, золы, шамот) осуществляют на ленточном
конвейере. Данная смесь поступает в камневыделительные
вальцы для удаления каменистых включений,
после чего она транспортируется на измельчение
и перемешивание в бегуны мокрого помола.
Далее шихта поступает на помол в вальцы
с гладкими валками.
После помола шихта отправляется
на перемешивание с пароувлажнением в
глиносмеситель с фильтрующей решёткой,
которая служит для удаления из глины
остатков растительного происхождения.
Переработанную массу отправляют на вылеживание
в течение 7-10 дней в шихтозапасник. Здесь
происходят различные физико-химические
процессы, и свойства формовочной массы
меняются. Масса усредняется по влажности,
но также происходит её тиксотропное упрочнение.
Такую массу нельзя подавать сразу на
формование.
Поэтому вылежавшуюся шихту
многоковшовыми экскаваторами подают
по ленточному конвейеру на промин и измельчение
в вальцы тонкого помола. После чего
шихта вновь поступает по ленточному конвейеру
на перемешивание и пароувлажнение в лопастной
двухвальный смеситель.
Готовую шихту транспортируют
ленточным конвейером на формование бруса.
Для формования используется ленточный
вакуумный пресс. Вакуумированию массу
подвергают для улучшения ее формовочных
свойств. Обезвоздушивание глиняной массы
способствует более прочному сцеплению
глиняных частиц между собой. При удалении
воздуха из глиняной массы ее пластичность
значительно повышается. После вакуумирования
влажность керамической массы снижается
на 2-3%, а, следовательно, уменьшается воздушная
усадка.
Выдавливание является окончательной
операцией формования изделий грубой
строительной керамики (кирпич) и промежуточным
этапом переработки пластичной тонкокерамической
массы перед раскаткой и допрессовкой.
Выдавливание может быть горизонтальным
и вертикальным. Его осуществляют на шнековых
вакуумных прессах. В шнековом прессе
при движении массы возникает сложное
объемно-напряженное состояние. Лопасти
шнека сообщают массе поступательное
и вращательное движение, а стенки корпуса
пресса замедляют перемещение массы в
прилегающим к ним слоям. По мере продвижения
массы к головке пресса ее вращение замедляется,
но периферийные слои движутся с большей
скоростью. Окончательно уплотняет массу
последний виток шнека. Он выжимает массу
из цилиндра в головку пресса с различными
по сечению скоростями, сообщая ей частичное
вращение.
Ленточные вакуумные
прессы имеют высокую производительность
и являются агрегатами непрерывного
действия, однако требуют «мягких»
масс. В заготовке могут возникать
дефекты, связанные с неравномерным
движением массы.
Под действием бокового давления
линейная скорость массы у стенки меньше,
а окружная выше, чем в центре. В массе
образуются два параболоидальных потока,
скорости которых в мундштуке постепенно
выравниваются. Более пластичные массы
характеризуются большим градиентом скоростей
по сравнению с жесткими (рис. 3.5.). Для снижения
неравномерности течения используют шнеки
с переменным шагом винта и двухзаходной
выпорной лопастью. Крупнозернистые включения
снижают склонность массы к расслаиванию.
Выдавливание сопровождается
образованием анизотропной структуры
масс, так как пластинчатые частицы глины
ориентируются своей тонкой гранью в направлении
максимальной скорости течения. Анизотропия
проявляется в неравномерной усадке и
различной прочности образцов в разных
направлениях.
При неблагоприятных условиях
возможно появление дефектов. S-образные
трещины образуются при нарушении сплошности
массы из-за разной продольной и окружной
скорости ее течения. Уменьшение скорости
течения в углах или на поверхности кернов
для слабосвязанных масс приводит к образованию
«драконова зуба» и «малых надрезов».
Дефекты устраняют подбором
размеров головки пресса и мундштука (отношение
длины к диаметру должно быть не менее
4, увеличиваясь для сильно пластичных
и жестких масс), конусности мундштука,
смазкой головки и мундштука. Эффективно
применение вибрирующих головок или вставок
и ультразвуковое разжижение масс [8].
Формованный глиняный брус
разрезается на отдельные кирпичи струнным
резательным автоматом, затем сырец укладывается
на рамки, которые подаются к горизонтальному
ленточному конвейеру. Далее автомат-укладчик
укладывает кирпич-сырец на сушильные
вагонетки, транспортировка которых осуществляется
с помощью электропередаточной тележки.
Свежесформованный сырец надо транспортировать
осторожно во избежание его деформации.
Кроме того, надо стремиться к наиболее
рациональной укладке изделий в сушилке.
Кирпич-сырец поступает на сушку
в туннельное сушило. Для сушки используется
горячий воздух из туннельной печи, атмосферный
воздух и рециркулят, а также дымовые газы
из топки. Отработанный теплоноситель
после очистки поступает в атмосферу.
При сушке изменяется от коагуляционных
к конденсационным природа контактов
между частицами твердой фазы за счет
удаления механически и физико-химически
связанной воды. Химически связанная вода
в сушке не удаляется. Для нормального
протекания процесса сушки сырца, т. е.
для того, чтобы изделия высыхали с максимальной
равномерностью и без деформаций при минимальном
расходе топлива и в минимальный срок,
необходимо создать условия для интенсивной
влагоотдачи с единицы поверхности изделия. Анализируя процессы, происходящие
при сушке материалов, необходимо отметить
следующее:
1) содержащаяся в материале
вода при температуре 80-90оС испаряется.
В этом случае имеет место поверхностное
испарение или так называемая внешняя
диффузия влаги;
2) при испарении влаги
с поверхности материала в
окружающую среду влага из
внутренних слоев изделия перемещается
к его поверхности. Происходит
так называемая внутренняя диффузия
влаги.
Если в процессе сушки замерять
температуры материала и окружающей среды,
то обнаруживается, что температура изделия
ниже температуры воздуха. Следовательно,
во время сушки поверхность твердого тела,
имеющего относительно низкую температуру,
соприкасается с газом, нагретым до более
высокой температуры. Между ними происходит
теплообмен. Поэтому процесс сушки можно
рассматривать как комплекс параллельно
протекающих явлений:
а) испарения влаги с поверхности
материала;
б) внутренних перемещений (диффузии)
влаги в материале;
в) теплообмена между материалом
и окружающей газообразной средой.
При испарении влаги с поверхности
изделий влажность поверхностных слоев
по сравнению с внутренними слоями уменьшается
и возникает так называемый перепад (градиент)
влажности.
Внешним показателем процесса
сушки является изменение веса материала
во времени. Нижнюю часть садки на вагонетке
выполняют более разреженной для выравнивания
условий сушки на высоте туннеля.
После завершения процесса
сушки с помощью электропередаточной
тележки осуществляется транспортировка
высушенного кирпича из сушила. Сушильные
вагонетки поступаю к автомату-перекладчику,
который осуществляет садку полуфабриката
на обжиговые вагонетки для последующего
обжига в печи.
Обжиг проводят в туннельной
печи при температуре 1000оС. В качестве
теплоносителя используются продукты
сгорания газа. При обжиге за счет удаления
влаги и сближения в результате этого
частиц, вследствие фазовых и химических
превращений, частичного получения жидкой
фазы протекают структурообразующие процессы.
Важнейшие физико-химические процессы,
обеспечивающие качество продукта, происходят
при обжиге.
Процесс обжига керамического
кирпича может быть условно разделен на
четыре периода:
1) подогрев до 200°С и досушка-удаление
физической воды из глины;
2) дальнейший нагрев до 700°С
«на дыму» и удаление химически связанной
воды из глины;
3) «взвар» - до температуры
обжига 980-1000°С - созревание черепа;
4) охлаждение, «закал» - медленное
до 500°С и быстрое от 500 до 50°С обожженных
изделий [1].
Такое производственное деление
на периоды не вскрывает сущности реакций
в керамической массе при обжиге. Газовая
среда в печи влияет на процессы, протекающие
при формировании черепка, и поэтому она
также должна регламентироваться режимом
обжига. Эта среда может быть окислительной,
нейтральной и восстановительной.
Окислительная среда характеризуется
избытком воздуха против того количества,
которое теоретически необходимо для
полного сгорания топлива.
Присутствие 4-5% кислорода в
продуктах горения при обжиге изделий
грубой керамики типично для окислительной
среды. Содержание кислорода в пределах
8-10% свидетельствует о сильно окислительной
среде и полезно при интенсивном выгорании
органических веществ массы.
Образование жидкой (стекловидной)
фазы в гидрослюдистых глинах начинается
по крайней мере с 700°С, но заметное развитие
эти фазы получают лишь при температурах
на 150-200°С выше. Появление стеклофазы содействует
дальнейшему растворению в ней некоторой
части минеральных составляющих глины
и новому минералообразованию. Стеклофаза
обеспечивает спекание и образование
черепа. С физической стороны действие
стеклофазы характеризуется усадкой изделия.
В зависимости от степени развития стеклофазы,
что регулируется выдержкой и созреванием
черепа, можно сообщить ему ту или иную
плотность (пористость). Именно в этом
процессе и состоят операции выдержек
- «взвар» и начала охлаждения - «закал»,
которые необходимо осуществлять: «взвар»
- в пределах температур 980-1000°С и «закал»
- до 800°С, а также длительностей для получения
кирпича должного качества - ярко-красного
(не алого) по цвету и звонкого при ударе.
Кроме того, выдержка необходима для выравнивания
температурного поля в печи.
Спекаемость глины зависит
от содержания в ней плавней и степени
их дисперсности.
На процесс формирования керамического
черепка влияют: химический и гранулометрический
состав сырья, соотношение компонентов
в массе, а также температурно-газовый
режим обжига.
Процесс спекания первоначально
пористого тела начинается с образования
контактов между частицами и их роста
по мере повышения тем пера туры. При производственном обжиге
керамических изделий никогда не достигается
термодинамическое равновесие [9].
Из печи забирается
горячий воздух на сушку в
туннельное сушило, а отработанные
дымовые газы после очистки
выбрасываются в атмосферу.
Из печи обожженный кирпич транспортируется
при помощи электропередаточной тележки
на выставочную площадку, оборудованную
мостовым краном. Пакеты кирпича сгружаются
с помощью крана на выставочную площадку.
Затем производится сортировка кирпича
и садка его на европоддоны. Изделия соответствующего
качества на поддонах с помощью электропогрузчика
отгружаются потребителю согласно графика,
а бой и брак изделий отправляется на переработку
в производство.
3.6 Расчет и
выбор основного технологического
оборудования
Основой расчёта технологического
оборудования является проектная мощность
предприятия (450000 м3), режим его
работы (непрерывный), продолжительность
технологического цикла и часовая производительность
агрегата.
Расчёт необходимого числа
единиц (n) оборудования производят по
формуле:
,
(3.6.1)
Рn – требуемая
часовая производительность предприятия
(м3/ч),
Рч – часовая
производительность выбранного агрегата
(м3/ч),,
К – нормативный коэффициент
использования оборудования во времени
(0,85).
Расчёт необходимого числа
единиц оборудования:
1) Валковые дробилки.
(3.6.2)
Принимаем 3 валковые дробилки
марки ДВД-40.
Таблица 4.6.1 – Технические характеристики
валковой дробилки марки ДВД 40