無機非金屬材料專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計論文 年產(chǎn)240萬平方米釉面地磚陶瓷工廠設(shè)計

1、無機非金屬材料專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計論文 年產(chǎn)240萬平方米釉面地磚陶瓷工廠設(shè)計 沈 陽 化 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計說明書題 目:年產(chǎn)240萬平方米釉面地磚陶瓷工廠設(shè)計 院 系:材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè):無機非金屬材料工程 班 級: 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 論文提交日期:2012 年 6 月 18日論文答辯日期:2012 年 6 月 26日摘要 本設(shè)計的任務(wù)是年產(chǎn)240萬平方米釉面地磚陶瓷工廠設(shè)計。設(shè)計的主要內(nèi)容有以下幾點: 一、總論:主要是設(shè)計任務(wù)的提出和廠址的選擇。 二、全廠總平面設(shè)計:主要是設(shè)計工廠的組成和合理的布置。 三、工藝設(shè)計與工藝計算:主要是釉面地磚工藝設(shè)計、配方計算并進行設(shè)備選型。 四

2、、主要生產(chǎn)車間的工藝設(shè)計及布置:主要是明確原料車間的任務(wù),進行工藝布置和成型燒成車間的任務(wù)和工藝布置。 五、成本核算:主要是進行全廠的生產(chǎn)成本計算。 關(guān)鍵詞: 工藝流程; 工藝設(shè)計; 原料車間; 成型燒成車間目 錄第一章 總論11.1 設(shè)計任務(wù)的提出11.2 廠址選擇11.2.1 廠址選擇的原則11.2.2 建廠廠址選擇3第二章 全廠總平面設(shè)計52.1全廠總平面設(shè)計的主要任務(wù)和基本原則52.1.1全廠總平面設(shè)計的主要任務(wù)52.1.2 全廠總平面設(shè)計的基本原則52.2 工廠組成72.2.1 主要生產(chǎn)車間72.2.2 輔助生產(chǎn)車間72.3 全廠總平面布置72.3.1 主要生產(chǎn)區(qū)82.3.2 輔助生

3、產(chǎn)區(qū)82.3.3 倉庫、堆場區(qū)82.3.4 動力區(qū)82.3.5 廠前區(qū)82.3.6 廠房布置92.3.7 廠內(nèi)交通運輸布置92.3.8 工程管網(wǎng)布置9第三章 工藝設(shè)計與工藝計算113.1 工藝計算113.1.1工藝設(shè)計的主要任務(wù)和基本原則113.1.2 工藝設(shè)計113.2 工藝計算213.2.1 物料衡算213.2.2工藝設(shè)備選型223.2.3 物料儲存設(shè)施的設(shè)計與計算27第四章 主要生產(chǎn)車間的工藝布置304.1 車間工藝布置的任務(wù)和原則304.2 原料車間工藝布置304.2.1車間主要任務(wù)、工藝特點和布置原則304.2.2 原料車間工藝布置314.2.3 原料車間平面布置圖314.3 成型和

4、燒成車間工藝布置314.3.1車間主要任務(wù)、工藝特點和布置原則314.3.2 成型和燒成車間工藝布置324.3.3 成型和燒成車間平面布置圖33第五章 成本概算345.1 原料成本345.2 燃料成本345.3 設(shè)備成本345.4建筑成本355.4.1基本造價355.4.2 其他成本365.5 總成本38第一章 總論1.1 設(shè)計任務(wù)的提出 根據(jù)沈陽化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院無機非金屬材料與工程專業(yè)下達(dá)的2012屆畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書為依據(jù),進行“年產(chǎn)240萬平方米釉面地磚陶瓷工廠設(shè)計”。生產(chǎn)規(guī)模:年產(chǎn)240萬平方米產(chǎn)品品種:啞光釉面地磚 產(chǎn)品規(guī)格:800mm×800mm 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):吸水

5、率平均值0.5%,單個值0.6%; 破壞強度1300N或35MPa,單個值32MPa。1.2 廠址選擇1.2.1 廠址選擇的原則 建筑陶瓷工廠建廠地區(qū)選擇時應(yīng)考慮陶瓷等建材產(chǎn)品附加值低,不適宜遠(yuǎn)銷,而且其對原料、燃料及動力等有較高要求,工廠最好盡可能靠近銷售地區(qū)的原料基地,并應(yīng)考慮到有良好的燃料供應(yīng)和電力來源。對于體積小、產(chǎn)量大和運輸較方便的建筑陶瓷、一般電瓷制品和日用陶瓷等,則應(yīng)力求靠近原料基地;對于那些體積較大,運輸過程中易于損壞的衛(wèi)生陶瓷、化工陶瓷和大型高壓電瓷以及玻璃等,應(yīng)以靠近銷售地區(qū)為宜。 在確定建廠地區(qū)時,還應(yīng)考慮整體的工業(yè)布局,以滿足各個地區(qū)的需要。在規(guī)劃地區(qū)的工業(yè)布局時,應(yīng)考

6、慮建廠的規(guī)模。但工廠應(yīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模,以保證規(guī)模效益;建廠廠址選擇時應(yīng)考慮建廠的地理位置、氣象、水文、地質(zhì)、地形、地貌及社會經(jīng)濟狀況;交通運輸;水、電、氣的現(xiàn)狀與發(fā)展前景;廠址選擇及選擇意見等。 (1)建廠地區(qū)選擇的依據(jù) 執(zhí)行國家各項相關(guān)政策,緊密結(jié)合國情,減少投資,采取合理措施,是項目達(dá)到預(yù)期社會效益,環(huán)境效益。 陶瓷產(chǎn)品附加值低,不適宜遠(yuǎn)銷,而且對于原料,燃料及動力等有較高的要求,工廠最好盡可能靠近銷售地區(qū)和原料基地,并應(yīng)考慮到有良好的燃料供應(yīng)和電力來源,鑒于玻化磚屬于建筑陶瓷的一種,它體積小,產(chǎn)量大和運輸方便的建筑陶瓷,則應(yīng)該力求靠近原料基地。 應(yīng)該在確定建廠地區(qū)時,考慮整體的工業(yè)布局,

7、以滿足各個地區(qū)的需要。在規(guī)劃地區(qū)的工業(yè)布局是,應(yīng)該考慮建廠的規(guī)模。工廠應(yīng)具有一定的規(guī)模,才能保證規(guī)模效益。 設(shè)計中滿足工藝要求為前提,注意建筑物特點和整體布局的合理性。(2)建廠廠址的選擇依據(jù) 廠址需要靠近原料基地和銷售地區(qū) 良好的交通運輸條件。 廠址有可靠的電力來源。 良好的工程地質(zhì)條件。 廠址地形。最好是寬闊平坦,并帶有傾斜,利于簡化工廠的豎向布置與減少平整土地的土石方量,并利于排水。 廠址有豐富的水源。工廠用水量較大,必須有可靠的水源。 廠址有較好的水文地質(zhì)條件。 廠址有動力供應(yīng)和給排水等便利條件。雨水,污水排出的可能。必須考慮工廠的雨水,污水排出廠外的方便條件,并注意環(huán)保要求。 工廠不

8、應(yīng)該靠近堆置有機廢料,化學(xué)廢料及對人體或生產(chǎn)不利的其他廢料的地方。 廠址應(yīng)盡可能的靠近居住區(qū)。一般將居住區(qū)設(shè)置在工廠與附近城鎮(zhèn)之間。在不占良田,少占良田的同時,應(yīng)該在免受工廠煙塵污染,設(shè)備噪音干擾的前提下居民區(qū)應(yīng)盡量的靠近工廠。1.2.2 建廠廠址選擇 (1)地點選擇 根據(jù)廠址選擇的原則,綜合各方面因素,本設(shè)計的廠址選擇在廣東省佛山市禪城區(qū),以響應(yīng)佛山市整體規(guī)劃,這里擁有悠久的制瓷歷史,礦產(chǎn)資源豐富,原料提供十分方便,同時擁有大量優(yōu)秀的專業(yè)人才,為工廠的發(fā)展提供了良好的技術(shù)支持。 (2)交通狀況 廠區(qū)四周都有公路,臨近沈海高速公路廣州支線、佛山大道、S363省道、S82省道、S15省道、G32

9、5國道,交通極為便利。 (3)氣象條件 佛山市屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū),氣候溫和,雨量充足。 年平均氣溫22.1,1月最冷,平均13.4,7月最熱,平均28.8,全年無霜期達(dá)350天以上。 西部和北部丘陵山地因地形抬升作用而稍多。由于地處低緯,海洋和陸地天氣系統(tǒng)均對佛山有明顯影響,冬夏季風(fēng)的交替是佛山季風(fēng)氣候突出的特征:冬春多偏北風(fēng),夏季多偏南風(fēng)。 風(fēng)力一般不大,為2-4級。 佛山年降雨量16001700毫米,年平均雨日151天。雨季集中在49月,期間降雨量約占全年總降雨量的80%,夏季降水不均,旱澇無定,秋冬雨水明顯減少。冰雹天氣主要集中在夏季,約占全年降雹總次數(shù)的60%。平均每年出現(xiàn)13次

10、。臺風(fēng)主要集中在6月10月,約占全年80%。 日照充足,年日照數(shù)達(dá)1800小時。 (4)水文地質(zhì)條件 主要河流 廠址所在區(qū)域河網(wǎng)極為發(fā)育,屬珠江水系。沿線經(jīng)過的主要河流自北向南有:馬寧水道,東海水道,且與西江聯(lián)通。 西江水系具有徑流量大、汛期長、洪峰高等特點4 9月為汛期,洪水量占年徑流量的7689%。徑流年內(nèi)分配不均勻,4 9約占全年的76%。西江徑流量可達(dá)40770平方米/秒。 南海海潮對區(qū)內(nèi)河水有頂托作用,潮汛屬混合潮的非半日型,具有一日兩漲兩落潮時潮差不等現(xiàn)象,微弱中等潮汐下游河段。 地下水 根據(jù)含水層巖性及地下水埋藏條件,本區(qū)地下水可分為:第四系松散層孔隙水;第三系、白堊系、侏羅系紅

11、層裂隙水;石炭系、二疊系灰?guī)r巖溶水。第二章 全廠總平面設(shè)計2.1全廠總平面設(shè)計的主要任務(wù)和基本原則2.1.1全廠總平面設(shè)計的主要任務(wù) 工廠總平面布置設(shè)計的任務(wù)是: (1)在滿足生產(chǎn)要求的條件下,經(jīng)濟合理的進行廠區(qū)劃分,并確定廠區(qū)內(nèi)各建筑物、構(gòu)建物、堆場及其它設(shè)施之間的相互位置。 (2)選定場外與廠內(nèi)的交通運輸系統(tǒng),合理地組織人流和貨流。 (3)確定豎向布置方案,包括場地平整、廠區(qū)防洪和排水,選擇所有建筑物、構(gòu)建物、堆場及各種管線、鐵路和道路的標(biāo)高。 (4)布置地上和地下的各種工程技術(shù)管理。 (5)完善衛(wèi)生防火條件,進行廠區(qū)綠化和美化,為工人創(chuàng)造良好的工作條件和休息場所。 (6)合理的布置廠前區(qū)

12、,使之與居民區(qū)和城市較好的關(guān)系,并選擇合適的建筑物形式,組成完整的建筑物群。2.1.2 全廠總平面設(shè)計的基本原則 工廠總平面的布置必須遵循下列基本原則: (1)廠區(qū)內(nèi)的建筑物、構(gòu)建物及交通運輸路線的布置應(yīng)該使工藝流程順捷,并保證合理的生產(chǎn)作業(yè)線。 (2)原料、顏料、半成品和成品的運輸應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的短距離運輸,避免交叉和往返。 (3)適當(dāng)?shù)匕褟S區(qū)劃分成幾個地段,把生產(chǎn)性質(zhì)、防火、衛(wèi)生條件和交通運輸?shù)韧惖慕ㄖ?、?gòu)建物布置在一個地段,把生產(chǎn)作業(yè)線分布于工廠的廠區(qū)內(nèi)。 (4)建筑物、構(gòu)建物的外形應(yīng)當(dāng)簡單,布置應(yīng)緊湊,以便于廠區(qū)利用率達(dá)到最大程度。 (5)輔助車間及倉庫應(yīng)盡可能的靠近它所服務(wù)的主要車間

13、。 (6)動力設(shè)施應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心。 (7)廠內(nèi)人行道距離應(yīng)該最短,并盡可能避免與貨運線交叉,特別是在工作緊張及行人往返多的地段。 (8)廠區(qū)的管網(wǎng)線,除必須轉(zhuǎn)彎外,應(yīng)盡可能取直,不應(yīng)在鐵路和道路路基下面敷設(shè)各種管線,集中埋放在地下管線地帶應(yīng)位于建筑物和道路之間。 (9)布置建筑物時應(yīng)考慮日照方位及主導(dǎo)風(fēng)向,保證室內(nèi)天然采光、自然通風(fēng)及防止日照輻射熱的投入,若有往大氣中大量的排出煤氣、煙、塵及不良?xì)怏w的建筑物,當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向非常明顯時,該建筑物須布置在其他建筑物的下風(fēng)側(cè)。 (10)必須根據(jù)工廠的發(fā)展預(yù)先考慮將來擴建的可能,以便在用少量的投資不影響正常的生產(chǎn)、不改變原有總平面圖的設(shè)計圖和不拆毀較大

14、建筑物、構(gòu)建物的條件下,達(dá)到擴建的目的。 (11)根據(jù)地形的起伏,工程地質(zhì)和水文地質(zhì)等條件,把主要建筑物、構(gòu)建物布置在條件好的地段,以節(jié)約建設(shè)投資。 (12)應(yīng)滿足運輸路線、防火衛(wèi)生條件及工程技術(shù)管線的要求。 (13)應(yīng)使廠內(nèi)外鐵路、公路、動力線路、和本地區(qū)的其他設(shè)施連接合理、工廠與住宅區(qū)的聯(lián)系方便。 (14)易燃、可燃和燃料倉庫必須布置在生產(chǎn)性建筑物和構(gòu)筑物的下風(fēng)側(cè),經(jīng)常散出大量火花以及有明火源的車間,均應(yīng)布置在易燃、可燃和燃料倉的下風(fēng)側(cè)。 (15)合理選擇建筑形式,使之便于生產(chǎn)并縮小工廠占地面積,縮短工程技術(shù)管線及運輸線路。 (16)廠區(qū)內(nèi)不允許修建醫(yī)療所、消防、警衛(wèi)人員宿舍和運動設(shè)施等,

15、但某些設(shè)施可設(shè)在廠區(qū)外的防護區(qū)內(nèi)。 (17)規(guī)模較大的企業(yè)分期建設(shè)時,必須盡量縮減第一期的占地面積和生產(chǎn)作業(yè)線長度,以降低工廠的建設(shè)投資和經(jīng)營費用。 (18)工廠總平面圖應(yīng)有合理的藝術(shù)性,建筑物和構(gòu)建物應(yīng)與周圍的環(huán)境及建筑物相配合,外觀輪廓和道路系統(tǒng)平直整齊,各個建筑物應(yīng)該相互協(xié)調(diào)嗎,適當(dāng)?shù)孛阑?、綠化,使工廠成為一個建筑藝術(shù)的整體。 (19)建筑物、構(gòu)筑物應(yīng)作行列式或節(jié)間式布置,并應(yīng)與建設(shè)場地的長軸或短軸線平行或成一個小角度。2.2 工廠組成2.2.1 主要生產(chǎn)車間 原料車間 將進廠的陶瓷原料進行加工而制備出合格的泥漿、可塑性泥料或干壓粉料。 成型車間 將原料車間送來的粉料進行成型加工,然后再

16、干燥、施釉和燒成。2.2.2 輔助生產(chǎn)車間 輔助及修理車間 包括工藝室和機修車間。 動力設(shè)施 空壓站、水戰(zhàn)、天然氣站、變電所、穩(wěn)壓站和配電室以及相應(yīng)的工程技術(shù)管網(wǎng)等。 運輸設(shè)施 包括公路、汽車、鏟車和叉車等。 行政管理及生活設(shè)施 包括廠部辦公室、食堂、停車場、宿舍和展廳等。 堆場及倉庫 儲存原料、燃料、輔助材料、成品及廢料等的設(shè)施。 其他設(shè)施包括圍墻、大門、綠化、景點等。2.3 全廠總平面布置 工廠總平面布置必須充分滿足生產(chǎn)工藝要求,保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性、保證生產(chǎn)流水線能順利運行,線路最短而且無交叉和逆行現(xiàn)象。2.3.1 主要生產(chǎn)區(qū) 放置生產(chǎn)的主要車間,是整個工廠的生產(chǎn)中心,所以本區(qū)常布置于工

17、廠場地的中央部分。一般要求場地較平坦,運輸方便。本區(qū)為全廠工人集中之處,要靠近廠前區(qū),并滿足防火、衛(wèi)生要求。2.3.2 輔助生產(chǎn)區(qū) 放置輔助車間,如廢料堆場。布置方法有兩種:一種是與主要生產(chǎn)區(qū)明顯分離;另一種是根據(jù)要求,將輔助車間布置在主要生產(chǎn)車間的附近。2.3.3 倉庫、堆場區(qū) 要求有較大的面積作為各種原料、燃料、包裝材料和廢料等的堆存之用。本區(qū)的運輸量很大,應(yīng)該處于交通運輸方便之處。一般倉庫和堆場常沿道路或鐵路兩旁進行布置,并靠近使用部門。本區(qū)較為凌亂,常位于工廠部分。2.3.4 動力區(qū) 由天然氣站、變電所和空壓站等組成。由于產(chǎn)生有害氣體和消耗大量的燃料,排出大量廢料,所以一般布置在廠區(qū)的

18、后部或是周邊的一個獨立的區(qū)域,并利于交通運輸2.3.5 廠前區(qū) 為行政管理、技術(shù)研究、文化福利設(shè)施集中之處,對外、對內(nèi)聯(lián)系很密切,所以布置于工廠主要出入口和城市較近的方位,形成工廠與居民區(qū)的聯(lián)系樞紐。2.3.6 廠房布置 (1)選擇建筑形式 采用分離廠房設(shè)計,將車間布置于建筑物中,將整個工廠形成一組整齊的建筑行列群 布置緊湊 建筑物輪廓力求簡單正規(guī) 沿建筑紅線布置建筑物2.3.7 廠內(nèi)交通運輸布置 合理的組織人流、物流,為了合理的安排貨物的運輸,需要考慮貨流分布與方向,使其合理,力求線路最短、快捷。合理確定車間的相對位置及正確地布置運輸線路。工廠上下班時有大量的工人出入廠區(qū),形成較大的人流,最

19、合理的人流組織是將線路設(shè)計為最短,及與運貨的交叉最少或避免交叉。所以在設(shè)計中規(guī)劃處最簡單方便的道路給行人進出廠之用。但是,在廠區(qū)的四周布置上下班開放入口之時,應(yīng)該將數(shù)量降至最少。設(shè)計成將貨流集中在廠后區(qū),人流集中到廠前區(qū),從而使兩者的交叉、干擾最少,并盡量的避免工人上下班跨越鐵路線。 工人的人流不僅往返于主要入口與工作地點之間,而且也在其他方面流動。所以應(yīng)該合理地布置生活福利網(wǎng),解決人流、貨流相互影響的問題。2.3.8 工程管網(wǎng)布置 為保證生產(chǎn)與管理的正常進行,需要設(shè)置一系列的工程技術(shù)管線以滿足生產(chǎn)上、生活上用水、蒸汽、熱力、電力及煤氣等方面的需要。工程技術(shù)管道主要有給水管道、泥水及雨水的排水

20、管道、泥漿管道、煤氣管道、蒸汽管道、壓縮空氣管道、電力電纜和弱電電纜等。蒸汽管道、壓縮空氣管道、電力電纜和弱電電纜等。 管線的架設(shè)方式有地下、地面和架空三種。消防給水管道和污水、雨水的排水管道設(shè)置在地下、煤氣、蒸汽、壓縮空氣、電力和電纜等管線常常是架空設(shè)置。只有在特殊情況下,如生產(chǎn)臨時需要時才將管線設(shè)置在地面上。 管線應(yīng)平行于建筑物和道路并靠近主要用戶,要使管線最短,轉(zhuǎn)彎最少,并盡量減少與鐵路、道路及其他管線的交叉,于鐵路、道路交叉時,其最低部分至少高于鐵路路軌5、6m,高于道路地面4、5m。 為了避免檢修管線時破壞路面影響交通,地下管線應(yīng)設(shè)置在道路行車部分以外的地段,不允許設(shè)置在鐵路路基的下

21、面。必要時可以將平時少檢修和檢修時挖掘較少的給水管道和排水管道布置與道路下面。例如將雨水排水管道布置在道路下面。 地下管線的埋沒深度應(yīng)根據(jù)管線特點、氣象條件和各種設(shè)施來決定管線的埋沒深度應(yīng)在水凍線以下,并避免不受外力的破壞。布置管道時還應(yīng)考慮其性質(zhì)、用途、相互關(guān)聯(lián)及彼此可能產(chǎn)生的影響,例如,生活污水管道不宜與上水管道靠近,以防污染水源。 設(shè)置架空線時應(yīng)不妨害生產(chǎn)運輸,人行交通和建筑物的采光,并考慮工廠的美觀要求,在無機材料工廠中常架空設(shè)置煤氣管、蒸汽管、壓縮空氣和高壓輸電線等。煤氣管路可以沿不燃燒的建筑物頂和外墻設(shè)置。架空煤氣管線及其支架任何部分至建筑物、構(gòu)建物的最小水平凈距。架空電力線路至各

22、工程設(shè)施最小水平距離。第三章 工藝設(shè)計與工藝計算3.1 工藝計算3.1.1工藝設(shè)計的主要任務(wù)和基本原則 (1)主要任務(wù) 工藝設(shè)計的主要任務(wù)是: 確定車間生產(chǎn)任務(wù) 選擇生產(chǎn)工藝流程及主機設(shè)備 確定主要工藝參數(shù) 物料平衡計算 設(shè)備選型及計算 車間工藝布置并繪制工藝布置草圖 (2)工藝設(shè)計的基本原則 安全可靠、經(jīng)濟合理、技術(shù)先進。這三個部分是統(tǒng)一的、不可分割的有機整體,不應(yīng)該把他們獨立起來。 合理的選擇工藝流程和設(shè)計指示。工藝流程和主要的設(shè)備確定至關(guān)重要。 為生產(chǎn)挖潛和發(fā)展留有余地。由于技術(shù)不斷的向前發(fā)展,設(shè)備能力應(yīng)該能切實滿足生產(chǎn)要求,所以要留有余地。 合理的考慮機械化,自動化裝備水平。機械化水平

23、應(yīng)該與工廠的規(guī)模和裝備水平相適應(yīng)。 注意環(huán)境保護,減少污染。 考其他專業(yè)的要求,并為其設(shè)計提供可靠資料。3.1.2 工藝設(shè)計 (1)生產(chǎn)方法 設(shè)計中采用半干法壓制成型 (2)原料、燃料選擇 坯用原料的選擇 A、坯用原料 (A) 可塑性原料: 包括軟質(zhì)粘土(如土木節(jié)、漳州土、蘇州土、界牌土等)、硬質(zhì)粘土(如葉臘石、紫砂土、紅葉巖等)。 (B) 瘠性原料: 包括石英、熟料、廢磚粉、長石、硅灰石、透輝石等。 (C) 熔劑原料: 包括長石、硅灰石、透輝石、石灰石、滑石、霞石、珍珠巖、偉晶花崗巖、霞石正長巖等。 (D) 輔助原料: 包括乳濁劑、增強劑、固定劑、電解劑等。 B、各原料在瓷中的作用 (A)

24、可塑性原料:以粘土為代表,其主要作用為: (a) 賦予陶瓷坯體成型時必須的可塑性,對瘠性料產(chǎn)生結(jié)合力;使坯體保持形狀,保證坯體的干燥強度,改變其用量或種類,可對陶瓷成型產(chǎn)生較大的影響。 (b) 成為陶瓷坯體燒結(jié)的主體,其Al2O3含量的多少,可調(diào)節(jié)燒成溫度。 c) 加熱脫水后形成脫水高嶺土,當(dāng)溫度1000時,分解生成一定數(shù)量的莫來石晶體,賦予坯體較高的機械強度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及介電性。 d) 某些粘土可單獨制成建筑陶瓷制品。 (B) 瘠性原料:以石英為代表,其主要作用為: (a) 調(diào)節(jié)(減弱)泥料的可塑性,降低坯體的干燥收縮,減少坯體的變形,縮短坯體的干燥收縮。 (b) 燒成過程中,石

25、英因加熱產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)變伴隨的體積膨脹,可部分抵消粘土的收縮,減弱燒成收縮過大而造成的應(yīng)力,改善坯體性能。 (c) 高溫下部分溶解于玻璃相中,提高玻璃相的粘度;殘余的顆粒構(gòu)成坯體的骨架,增強高溫下坯體抵抗變形的能力,并提高制品的機械強度。 (d) 在釉中是形成玻璃的主要成分,它的含量及粒度的變化會影響釉的性能,可以調(diào)節(jié)釉的膨脹系數(shù),賦予釉面高的機械強度、硬度、耐磨性與抗化學(xué)腐蝕性能。 (C) 熔劑原料:以長石為代表,其主要作用為: (a) 降低可塑性,縮短坯體的干燥時間,減少坯體干燥收縮和變形。 (b) 降低燒成溫度,是坯體中堿金屬氧化物的主要來源。 (c) 高溫下形成的長石熔體,促進石英和高嶺石

26、的溶解和相互滲透,促進莫來石晶體的形成和長大。 (d) 高溫下形成的長石熔體填充于坯體顆粒間的空隙,粘結(jié)顆粒,增加密度,改善坯體的機械性能。 (e) 長石玻璃熔體冷卻后,構(gòu)成玻璃態(tài)物質(zhì),增加坯體的透明度,提高光澤度。 (f) 成為形成釉面的主要成分,調(diào)節(jié)其用量,可以調(diào)節(jié)釉面的質(zhì)量和坯釉結(jié)合性能。 (D) 輔助原料:輔助原料主要有以下類型: (a) 增強劑:用于坯料中,目的與作用是提高粉料的團聚性,成型后提高坯體的生坯強度。 (b) 電解質(zhì):降低泥料的含水量,提高球磨效率,賦予泥漿較好的工作性能。 (c) 色料:使坯體或釉面呈現(xiàn)出人們所期望的各種色面,提高制品的外觀質(zhì)量。 (d) 水:是濕法制備

27、粉料成為可能;賦予釉漿、泥漿流動性;保證施釉質(zhì)量。 (e) 乳濁劑:賦予釉面乳濁效果,掩蓋坯體的色調(diào),提高制品的外觀質(zhì)量和使用功能。 (f 固定劑:應(yīng)用與絲網(wǎng)印刷,使印刷的漿料牢固附著在坯體的表面或釉面,不致于在多次印刷時或搬運時造成堵網(wǎng)或剝落。 本設(shè)計中用所選用的原料有高嶺土、黑泥、石英、長石等。 各種原料的化學(xué)組成及產(chǎn)地如表3-1 表3-1 各種原料的化學(xué)組成和產(chǎn)地單位:%組成原料SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OIL產(chǎn)地高嶺土58.6823.360.12-0.440.09 8.416.42廣東高州黑泥50.9323.002.48-0.480.72-22.38廣

28、東佛山石英99.530.19-0.240.04-廣東桑甫長石63.1921.770.44-0.480.3012.760.420.44廣東揭陽 釉用原料的選擇 A、釉用原料 (A)礦物原料 粘土、石英、長石、含鈣、鎂的天然礦物、含鋰礦物,精制鋯英石等;釉用礦物原料雖與坯用礦物原料大致相同,但比坯礦物原料在純度和細(xì)度上一般要求更嚴(yán)格。 (B)化工原料 碳酸鋇(BaCO3)、氧化鋅(ZnO)、二氧化錫(SnO2)等。 (C)輔助原料 二氧化鈦(TiO2)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化錫(SnO2)等。 B、各原料在釉中的作用 A 礦物原料的作用 賦予釉漿及注漿料使用時的懸浮性和穩(wěn)定性。 B 化工原料

29、的作用 色料:使坯體或釉面呈現(xiàn)出人們所期望的各種色面,提高制品的外觀質(zhì)量。 C 輔助原料的作用 (a) 乳濁劑:賦予釉面乳濁效果,掩蓋坯體的色調(diào),提高制品的外觀質(zhì)量和使用功能。 (b) 固定劑:應(yīng)用與絲網(wǎng)印刷,使印刷的漿料牢固附著在坯體的表面或釉面,不致于在多次印刷時或搬運時造成堵網(wǎng)或剝落。 (c) 促滲劑:應(yīng)用于滲透釉,促進彩料向坯體內(nèi)部滲透。 (d) 水:是濕法制備粉料成為可能;賦予釉漿、泥漿流動性;保證施釉質(zhì)量。 本設(shè)計中釉用原料直接購買 燃料的選擇 根據(jù)佛山地區(qū)的資源概況和環(huán)保要求,本設(shè)計中所選用的燃料為天然氣,熱值1000kal (3)配方設(shè)計 坯體的配方設(shè)計 (a)坯體的化學(xué)組成范

30、圍 釉面地磚坯體的化學(xué)組成范圍見表3-26 如表3-2 坯體配方的組成范圍 單位:%組成SiO2Al2O3Fe2O3CaO+MgOKNaOI.L含量647416240.51.50.53482.57 各氧化物在坯體中的作用: SiO2。以“半安定方石英”、“殘余石英顆?！?、熔解在玻璃相中的“熔融石英”以及在莫來石晶體中和玻璃態(tài)物質(zhì)中的結(jié)合狀態(tài)存在。SiO2是瓷的主要組分,含量很高,直接影響瓷的強度及其它性能。但其含量不能過高,如果超過75%接近80%,瓷器燒后熱穩(wěn)定性變壞,易出現(xiàn)自行炸裂現(xiàn)象。本設(shè)計當(dāng)中由石英和法庫粘土引入。 Al2O3。瓷中的Al2O3主要是由長石和高嶺土引入的,是成瓷的主要組

31、分,一部分存在于莫來石晶體中,另一部分熔于熔體中以玻璃相存在。Al2O3可以提高瓷的化學(xué)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性,提高瓷的物理化學(xué)性能,提高白度。含量多會提高瓷的燒成溫度,若過低(低于15%),則瓷坯趨于易熔,容易變形。本設(shè)計中主要由長石和高嶺土引入。 Na2O與K2O。Na2O與K2O主要由長石引入,它們也是成瓷的主要組分,起助熔劑作用,存在于玻璃相中提高透明度。據(jù)湖南界牌瓷廠研究,K2O可使瓷的音韻宏亮、鏗鏘有聲,而Na2O過多,則瓷的聲音沙啞。一般Na2O與K2O的總量控制在5%以下為宜,否則會急劇地降低瓷的燒成溫度與其熱穩(wěn)定性。本設(shè)計中主要由長石引入。 堿土金屬氧化物(MgO、CaO等)。我國

32、瓷中的堿土金屬氧化物,在一般情況下含量較少,而且不是特別引入的。它們在少量的情況下只與堿金屬氧化物共同起著助熔作用。但引入MgO、CaO等,可以相對地提高瓷的熱穩(wěn)定性和力學(xué)強度,提高白度和透明度、改進瓷的色調(diào),減弱鐵、鈦的不良著色影響。著色氧化物(Fe2O3與TiO2)。瓷組成中的鐵、鈦氧化物含量微弱,但它們的有害影響卻很大,可使瓷被著色成不好的色澤,影響其外觀品質(zhì)。 (b)坯體的配方設(shè)計 本設(shè)計的配方如表3-3所示 表3-3 配方設(shè)計 單位:%高嶺土黑泥石英長石421815.724.30 (c) 坯體配方計算 i 由高嶺石引入的各種氧化物的量 SiO2%42×58.68%24.65

33、 Al2O3%42×26.36%11.07 Fe2O3%42×0.12%0.0504 CaO%42×0.09%0.0378 MgO%42×0.44%0.1848 KNaO%42×8.41%3.532 I.L%42×6.42%2.696 ii 由黑泥引入的各種氧化物的量 SiO2%18×50.93%9.167 Al2O3%18×23.00%4.14 Fe2O3%18×2.48%0.4464 MgO%18×0.33%0.0594 KNaO%18×1.3%0.234 I.L%18×

34、12.07%2.173 iii 由石英引入的各種氧化物的量 SiO2%15.7×99.53%15.63 Al2O3%15.7×0.19%0.02908 CaO%15.7×0.24%0.03768 MgO%15.7×0.04%0.00628 IV 由長石引入的各種氧化物的量 SiO2%24.3×63.19%15.36 Al2O3%24.3×21.77%5.290 Fe2O3%24.3×0.44%0.1069 CaO%24.3×0.48%0.1166 MgO%24.3×0.30%0.0729 KNaO%24.

35、3×12.76%3.101 I.L%24.3×0.44%0.1069 本設(shè)計坯體各原料中的個氧化物的含量和坯體中各氧化物的含量如表3-4 表3-4 坯體中各氧化物的含量 單位:%名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKNaOI.L高嶺土24.6511.070.05040.18480.03783.5322.696黑泥9.1674.140.4484-0.05940.2342.173石英15.630.02908-0.03768-長石15.365.2900.10690.11660.07293.1010.1069總計64.8120.530.60370.33910.17016.8

36、674.976 由表可知各氧化物在坯體化學(xué)組成范圍之內(nèi),符合要求。 釉的配方設(shè)計 (a)底釉 本設(shè)計中底釉的化學(xué)組成如表3-5 表3-5 釉面地磚釉的化學(xué)組成范圍單位:%化學(xué)組成SiO2B2O3Al2O3CaOMgOK2ONa2OPbOLi2O灼減含量36.251.633.8513.039.3715.131.331.770.100.147.419.893.915.2218.634.840.130.175.239.42釉中各氧化物的作用: SiO2在釉中的作用:SiO2 主要由石英引入,另外粘土和石英也可以引入一部分,SiO2是釉的主要成分一般含量在50%以上,通過/(R2O+RO)的摩爾比可初

37、步判斷釉的熔融性能,摩爾比為2.54.5之間的較易熔,4.5以上則較難熔。 Al2O3在釉中的作用:Al2O3主要由粘土、長石、冰晶石、氧化鋁、氫氧化鋁等引入,是形成釉的網(wǎng)絡(luò) 中間體,既能與SiO2結(jié)合,也能與堿性氧化物結(jié)合。Al2O3能改善釉的性能,提高化學(xué)穩(wěn)定性、硬度和彈性,并能減低釉的膨脹系數(shù)。熔塊釉中適當(dāng)?shù)腁l2O3可防止釉面龜裂。Al2O3還能提高熔融溫度,增加熔體的高溫粘度,使釉在成熟溫度下具有必要的穩(wěn)定性。 CaO在釉中的作用:CaO主要由方解石、大理石、白云石、石灰石、白堊、硅灰石、鈣長石等引入。CaO在釉中是主要熔劑,在SK4溫度以上,它可以減低高硅釉的粘度,提高釉的流動性和

38、釉面光澤度,對有些色釉可以增強釉的著色能力,但會使釉面的白度降低,一般其用量不會超過18%,過多會使釉結(jié)晶,導(dǎo)致釉層失透,形成無光釉。 MgO在釉中的作用:MgO主要由菱鎂礦、白云石、滑石引入。MgO在低溫時起耐火作用,但以MgO、CaO混合使用時,耐火性降低。在高溫下MgO與CaO類似,是強的活性助熔劑,可提高釉熔體的流動性;可促進坯釉中間層的形成,從而減弱釉面的龜裂;提高釉面硬度,用作建筑瓷釉可提高釉面耐磨性,用作衛(wèi)生瓷可耐酸堿;MgO在用作低溫?zé)o光釉組分時,以滑石加入,有提高乳濁性的作用,與鋯英石同時加入,乳濁效果更為明顯,可提高白度。 Na2O+K2O在釉中的作用:Na2O來源于鈉長石

39、、硼砂、碳酸鈉、硝酸鈉。K2O來源于鉀長石、碳酸鉀、硝酸鉀。 K2O、Na2O、Li2O O都是強助熔劑它們能降低釉的熔融溫度和粘度,能增大熔體的折射率,從而提高其光澤度,降低釉的化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)強度。 ZnO在釉中的作用:ZnO直接以氧化鋅或碳酸鋅引入,ZnO可使釉易熔,降低釉的高溫?zé)蓽囟?對釉的力學(xué)強度、彈性、熔融性能和耐熱性能均能起到良好的作用,還能增加釉的光澤度、白度,增大釉的成熟溫度范圍。一般ZnO用量不宜過多用量過多可提高耐火度、粘度、,使釉不易熔融但釉面光澤并不降低,當(dāng)達(dá)到飽和時ZnO析晶。 PbO在釉中的作用:PbO由鉛丹、鉛白、密陀僧引入。PbO是最強的助熔劑,PbO與Si

40、O2極易反應(yīng)生成低熔點的硅酸鉛,由于硅酸鉛折射率高,因而可形成光澤度高的釉面。 本設(shè)計中底釉直接購買,在同添加劑一起混合研磨制成釉漿。 (b)面釉 面釉的化學(xué)組成 熔塊(95%)+湛江白土(5%)+添加劑 本設(shè)計中面釉的熔塊直接購買,同湛江白土和添加劑一同研磨制取。 (c)印花釉 印花釉粉(75%)+甘油(25%35%)+乙醇+添加劑 (4) 生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)工藝流程如制圖4-1 主要工序及技術(shù)指標(biāo)說明 A、原料制備 主要工序:包括漿料及釉料配料、球磨、過篩除鐵、均化陳腐,再通過柱塞泵輸送到伺服罐,而后通過柱塞泵進入到噴霧塔噴霧造粒,形成的粉料通過傳送帶輸送到粉料倉陳腐48小時

41、。其中,漿料及釉料配料是指選用多種原料按一定比率進行配料,它應(yīng)能適應(yīng)成型、干燥與燒成的要求,它是陶瓷生產(chǎn)的核心技術(shù),配方是否合理直接關(guān)系到產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中及后期的質(zhì)量。配料主要設(shè)備有配(喂)料機等。 球磨: 指將配好的料進行球磨成具有一定細(xì)度、水份、流動性的漿料。主要設(shè)備為各種噸位的球磨機、漿池等。 球磨機的工藝參數(shù)如表3-6所示 表3-6 球磨機的工藝參數(shù)工藝參數(shù)指標(biāo)粘土類原料風(fēng)化期(月)3硬質(zhì)料入磨粒度mm5軟質(zhì)料入磨粒度(mm)100料:球:水1:1.8:0.6泥漿篩余(um)篩余633%球石級配D80100占20%D6080 占30%D4060 占50%粉料級配(mm0.40.1565

42、%75% 0.150.097 20%30% 0.097 10%粉料容重g/cm30.91.0粉料水分4%6%泥漿粘度(s)3060 噴霧造粒、干燥: 主要工序:包括噴霧造粒、干燥。其中,噴霧造粒:是指將制好的漿料通過柱塞管道高壓噴至噴霧塔中,利用塔內(nèi)熱量將漿料制成具有一定粒度、水份等的粉料。主要設(shè)備為噴霧塔。 工藝參數(shù): 粒度:2080目,占85%90%、水分5%9% B、成型 主要工序:布料、壓制成型。其中,壓制成型:是指將粉料通過各種輸送過程填至壓機模具中,經(jīng)壓機加壓、排氣等工作循環(huán)最終制成具有一定形狀大小的坯體。主要設(shè)備為壓機。 工藝參數(shù):成型壓力:300400公斤 C、干燥 主要工序:

43、坯體干燥:是指由粉料組成的磚坯含有一定的水份,為使其能滿足燒成的要求,在燒成之前必須將坯體內(nèi)表面水汽化排除,使坯體具有一定的干度、強度。主要設(shè)備為干燥窯。 工藝參數(shù):干燥溫度:150 D、燒成 主要工序:燒成:為了獲得所要求的使用性能,對成型后經(jīng)干燥(素?zé)?的陶瓷坯體進行高溫處理的工藝。主要設(shè)備為燒成窯。 工藝參數(shù):燒成溫度:119012103.2 工藝計算3.2.1 物料衡算 (1) 粉料用量計算 800mm×800mm釉面地磚每片粉料用量22kg/m2 各工段損耗率10% 原料階段:(加料、球磨、漿池、噴霧造粒)1.5% 成型階段:(料倉、壓機、干燥窯) 1% 左右 施 釉 段:

44、(施釉、印花)1.5%左右 燒 成:(入窯、燒成、卸磚)1%左右 總燒成率:5% 各種原料的年用料量 高嶺土 :2.4×106×22×42%/1-5% 2.33×107kg 黑 泥 :(2.4×106×22×18%/1-5% 1.00×107kg 石 英 :(2.4×106×22×15.7%/1-5% 0.873×107 kg 長 石 :(2.4×106×22×24.3%/1-5% 1.35×107 kg 本設(shè)計中所用的原料年用量如表3

45、-7所示 表3-7 原料年用量單位:kg原料年用量高嶺土黑泥石英長石總量2.33×1071.00×1070.873×1071.35×1075.553×107 (2) 釉用原料 底 釉:2.4×106×0.6/1-8%1.57×106kg 面 釉:2.4×106×0.6/1-8%1.57×106kg 印花釉:2.4×106×0.014/(1-8%)36522kg (3)燃料用量 燃料的熱值:天然氣 :1000kal/m3 每片磚需熱量5000kal/kg 燃料的年用量

46、 2.4×106×22×5000÷100026400000m33.2.2工藝設(shè)備選型 (1)泥漿制備 球磨機的選型 MKQt/HF M:球磨機臺數(shù) K:不平衡系數(shù) K1.2 t :球磨周期 20h H:年時基數(shù) 300×(1.5+20) Q:配合料的年加工量 55530t F:設(shè)備的生產(chǎn)能力 100t/hM1.2×55530×20/300×(1.5+20)×1002.06(臺)取M4 其中一臺備用每天用料量:55530/300185.1t/天 喂料機選型 喂料機的工作參數(shù)如表3-8所示 表3-8 喂料機的

47、工作參數(shù)型號生產(chǎn)能力(50/次)臺數(shù)長×寬×高最大進料粒度(mm)GZD-300×905033050×1430×1550450 皮帶輸送機 帶寬(mm):650輸送物最大尺寸:大小均粒50% ,90%的細(xì)度 輸送能力:150 t/h 過篩除鐵 A、放漿除鐵篩子(40目)4個 B、振動篩(100目)4個 C、除鐵設(shè)備:處理能力 5t/h 泥漿含水;36% 每天泥漿量q185.1t/(1-36%)289.22t12.05t/h 除鐵設(shè)備個數(shù):12.05/53臺 除鐵設(shè)備共4臺,其中一臺備用 泥漿池(泥漿池需存2天的使用量) A、尺寸:8000

48、15;4000 B、個數(shù):ZqD/pV q:每天泥漿量 289.22t/天 D:天數(shù) 2天 P:利用率 90% V:容積 150.72m3 :泥漿密度 1.67t/m3Z289.22×2/90%×150.72×1.672.55取Z4其中一個備用 攪拌機 攪拌機的工作參數(shù)如表3-9所示表3-9 攪拌機的工作參數(shù)工作參數(shù)指標(biāo)型號進料容量(升)生產(chǎn)能力(m3/h)整機質(zhì)量(kg)整機功率(KW)料斗提升速度(m/min)攪拌軸轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)攪拌時間(s)骨粒粒徑(mm)外形尺寸(mm)臺數(shù)(臺)JDK500D8002530450015.55202525306080330

49、0×2150×18704 柱塞泵 型號:YB140D?10 外形尺寸:1580×1000×1600 額定流量:m3/h:10 共需8個,其中四臺備用 (2)粉料部分 噴霧塔 型號:5000型 粉料含水:6%泥漿含水:36% 干燥能力:5000×(100%?36%)/(36%?6%)10.67t/h 289.22/(10.67×20)1.36 取2臺 尺寸:7000×10000 伺服罐 半小時的泥漿量:10.67/2×(1?36%)9.12 一個噴霧塔對應(yīng)2個伺服罐臺數(shù):4 Vr2h5.94m3 粉料倉 陳腐時間:4

50、8 h 料倉直徑:3m高度:11m M185.11×3555.3 t V粉倉1/3R2h+R2h63.59m3 m63.51×0.8×150.87 t 粉料倉個數(shù):M/m555.3÷50.8710.9211 共需粉料倉20個,其中9個備用 (3)成型部分壓機 壓機的技術(shù)參數(shù) 本設(shè)計選用的壓機技術(shù)參數(shù)如表3-10所示 表3-10 壓機技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)磚坯模具大小(mm)片數(shù)(片)收縮率(%)壓力(kg/cm2)壓機噸位(t)型號最大壓力(KN)芯頂出力(KN)動梁最大行程(mm)動梁與底座最小間距(mm)動梁與底座最大間距(mm)左右立柱凈空(mm)動

51、梁工作面寬度(mm)最大填料高度(mm)空循環(huán)次數(shù)可達(dá)(次/min)周期加壓次數(shù)(次/min)電動機整機容量(kw)整機重量(t)880×8802104007800KD780078002431705106801750119060182398.42153.6 臺數(shù) 每天產(chǎn)產(chǎn)品量:8000/(0.8×0.8)12500 12500/2×23×604.53 臺數(shù):10.06/60.75 共需1臺壓機 (4)干燥窯 內(nèi)寬B 內(nèi)寬B:800×(1+10%)×3+50×2+200×23140 mm 內(nèi)寬:3200mm 有效長度L 入窯量:8000m2/天 干燥周期:50min 裝窯密度 g1000/880×3×0.88×0.882.64 片/m2 L8000×50/0.88×24×60×2.64119.57 m 每節(jié)干燥窯長2.1m 119.57/2.157(節(jié)) 實際長度:57