Производство ковровой керамики

В данном курсовом проекте  используется шликерный способ приготовления пресс-порошка и способ полусухого прессования для изготовления изделий.

 

2. Структура и режим работы предприятия

 

Вид выпускаемой продукции  существенно влияет на структуру  предприятия.

Типичными основными подразделениями  предприятия при производстве керамических фасадных ковровых плиток являются:

– склад сырьевых материалов – предназначен для хранения нормативного запаса сырья, обеспечения условий  сохранения требуемого качества сырья;

– производственные цехи – выпуск готовой продукции;

– вспомогательные цехи (ремонтно-механические мастерские) – основным назначением является ремонт оборудования и изготовление инструментов, приспособлений;

– обслуживающие цехи (транспортный цех и др) – организует работу транспорта;

– лаборатория – осуществляет контроль качества сырья, готовой продукции  и технологического процесса;

– склад готовой продукции.

 

Годовой фонд рабочего  времени, В_Р, ч, рассчитывают по формуле:

 

 

где  С_Р – расчетное количество рабочих суток в году, сут.;

        n   –  количество рабочих часов в сут.;

        К_исп – коэффициент использования оборудования во времени (учитывает время, необходимое для ремонта и вынужденных     простоев;       принимают 0,80– 0,95).

Принятый режим работы предприятия представлен в таблице 5.

 

Таблица 5 - Режим работы предприятия

Наименование цеха, отделения	Количество рабочих суток  Ср, сут	Кол-во смен в сут	Длительность рабочих  суток, ч	Коэффициент использования  оборудования, Кисп	Годовой фонд раб. времени, Вр, ч
Склад сырья	365	3	24	0,85	7446
Дробильные отделения	299	2	16	0,85	4066
Производственные цехи	365	3	24	0,8	7008
Вспомогательные цехи	365	3	24	0,9	7884
Обслуживающие цехи	365	3	24	0,9	7884
Лаборатория	365	3	24	0,85	7446
Склад готовой продукции	365	3	24	0,85	7446

 

3.3  Описание технологической  схемы производства

Несмотря на обширный ассортимент  керамических изделий, разнообразие их форм, физико-механических свойств  и видов сырьевого материала, основные этапы производства керамических изделий являются общими и состоят  из следующих операций: добычи сырьевых материалов; подготовки сырьевой массы; формования изделий (сырца); сушки сырца; обжига изделий; обработки изделий и упаковки.

Технология производства фасадной ковровой плитки представлена на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – Схема технологии производства фасадной ковровой плитки

Добыча сырьевых материалов.

Заводы по производству керамических материалов, как правило, строят вблизи месторождения глины, и карьер является составной частью завода. Разработку (добычу) сырья осуществляют на карьерах открытым способом — экскаваторами. Транспортировку сырья от карьера  к заводу производят автосамосвалами, вагонетками или транспортерами при небольшой удаленности карьера  от цеха формовки.

Подготовка сырьевой массы.

Подготовка сырьевой массы  заключается в разрушении естественной структуры глины и остальных сырьевых компонентов, удалении твердых каменистых включений, измельчении и увлажнении для получения однородной массы с требуемыми формовочными свойствами. На этой стадии используется в основном механические и гидрометрические процессы. Различают три способа приготовления керамической массы: пластический, полусухой и шликерный. В данном курсовом проекте используют шликерный способ.

Шликерный способ приготовления пресс-порошка применяют и основном для подготовки многокомпонентных масс при производстве плиток на поточно-конвейерных линиях. Мокрый помол материалов ведут совместным или раздельным способом. В данном курсовом проекте выбран совместный помол материалов.

При совместном помоле в  шаровую мельницу (рисунок 2) загружают все непластичные материалы с добавкой 5% глины, части электролитов, воду и ведут помол до остатка на сите № 0063 не более 4—8%. Затем в шаровую мельницу загружают глинистые материалы, электролиты и ведут помол всех материалов до остатка на контрольном сите № 0063 не более 2—4%. Полученный шликер влажностью 45—56% подвергают электромагнитной сепарации,   процеживают через сито № 028 и сливают в бассейны с мешалками.

 

1 – барабан, 2 – днище, 3 – электродвигатель, 4 – редуктор, 5 – подшипник, 6 – кожух шестерни, 7 – загрузочный люк

 

Рисунок 2 – Шаровая мельница периодического действия

Получение пресс-порошка

Полученный шликер подают насосом в распылительную сушилку (рисунок 3) конструкции, откуда получают готовый пресс-порошок влажностью 5—7%. Порошок просеивают для удалении комков и складируют в бункера. 

1 – взрывной клапан, 2 – горелка, 3 – газовый коллектор, 4 – корпус, 5 – форсунка, 6 – шликерный коллектор, 7 – вытяжной зонт, 8 – конвейер, 9 – циклон-промыватель, 10 – фильтр отчистки шликера

 

Рисунок 3 – Распылительная сушилка

 

Формование изделий.

Формование заключается  в придании керамическим изделиям требуемых  форм и размеров.

Из пресс-порошка оптимальной влажностью 5—7% изделия прессуют в металлических пресс-формах на прессах (рисунок 4). Засыпанный в пресс-форму порошок состоит из увлажненных гранул. В гранулах и в порах между ними содержится воздух.

При прессовании в начальной  стадии уплотнения порошка частицы  порошка с относительно крупными порами перемещаются главным образом в направлении действия прессующих усилии и происходит частичное удаление воздуха из пресс-порошка. Следующая стадия уплотнения характеризуется пластической деформацией с частичным изменением формы гранул и увеличением площади контактов между ними. Одновременно из гранул выжимается влага на их контактные поверхности, вода вместе с содержащимися в ней глинистыми частицами склеивает гранулы по их возросшим контактным поверхностям, отчего сцепление между частицами возрастает. При этом возможно защемление и упругое сжатие воздуха, который не успел удалиться из порошка.

 

а – загрузка пресс-формы  массой, б – первичное прессование, в – подъем штампа и удаление части запрессованного воздуха, г – вторичное прессование, д – подъем штампа и плитки после прессования, е – сталкивание плитки со стола пресса

 

Рисунок 4 – Последовательность прессования плиток

 

При прессовании изделии  строительной керамики из-за недостаточно высоких давлений  прессования  массового  разрушения гранул порошка не происходит, а их хрупкое разрушение ограничивается поверхностью   прессуемых изделии.   После   прекращения действия прессового усилия и освобождения   изделий  из формы происходит упругое расширение их из-за давления запрессованного в изделиях воздуха. Это не дает возможности получать прессовки с максимальной плотностью и в ряде случаев приводит к расслаиванию изделия.

Для того чтобы воздух лучше  удалялся из гранул порошка, изделия, например керамические плитки, прессуют в два  приема. Сначала из массы вытесняется часть воздуха при низком давлении прессования, затем штамп поднимается и воздух, сжатый примерно до 5 МПа, уходит через поры и мелкие трещины. Прессование заканчивается при высоком давлении штампа. Конечное удельное давление прессования определяется влажностью порошка, тониной его размола, а также толщиной и формой прессуемого изделия. Для масс с пониженным содержанием воды требуется более высокое конечное давление прессования, чтобы изделия были достаточно прочны при последующей обработке.

Сушка сырца

Процесс сушки представляет собой комплекс явлений, связанный  с испарением влаги с поверхности  изделия, перемещением влаги из его  внутренней части к поверхности  и теплообменом между материалом и окружающей средой. Длительность сушки во многом зависит от скорости перемещения влаги в изделиях от внутренних к наружным слоям, а  последнее определяется размерами  капилляров и вязкостью воды. Существуют два способа сушки: естественная и искусственная.

В данном курсовом проекте  используется искусственная сушка. Поскольку естественная сушка характеризуется сезонным циклом производства, в настоящее время даже на небольших предприятиях применяют искусственную сушку в сушилках периодического или непрерывного действия. В данном курсовом проекте используется конвейерная сушилка (рисунок 5).

1 – конвейер, 2 – корпус, 3 – утеплитель, 4 – газовые горелки, 5 – люк

 

Рисунок 5 – Секция конвейерной сушилки (продольный разрез)

 

На конвейере керамические изделия, предназначенные для сушки, транспортируются через сушилку. Потоки продуктов горения нагревают изделия снизу, вертикальными потоками проникают в верхнюю часть сушилки и нагревают потолок, который подогревает изделия сверху путем излучения. Таким образом изделия подогреваются одновременно снизу и сверху, что обеспечивает равномерную сушку.

Расход тепла в конвейерных  сушилках 2500—2800 ккал/кг влаги. На испарение  влаги расходуется от 23 до 27% тепла  от сжигания  газа. Одно из существенных преимуществ конвейерных   сушилок— поточность процессов сушки и непрерывность в работе, что позволило широко использовать их в поточно-конвейерных линиях для производства керамических плиток.

Приготовление глазури  и глазурование изделий

Для приготовления сырых глазурей природные легкоплавкие материалы (данбурит, доломит, полевошпатовый концентрат, перлит, глина) измельчают и обогащают. В соответствии с рецептурой эти материалы смешивают с добавками и красителями и подвергают мокрому помолу в шаровых мельницах до прохождения без остатка через сито № 0063. Полученную сырую глазурь наносят на изделия.

В промышленности строительной керамики в основном применяют фриттованные глазури. Составные части глазурной  фритты измельчают и перемешивают. Фритту варят во вращающихся печах периодического действия или в ванных печах непрерывного действия. Хорошо сваренная фритта должна быть прозрачной без видимого непровара (нитка стекла должна тянуться без узелков).

При однократном обжиге плитки глазуруют в процессе сушки. Плитки, высушенные до 1—2% влажности, проходят через устройство для глазурования способом пульверизации, вновь поступают  в конвейерную сушилку для  досушки до влажности менее 0,5% и затем в печь для однократного обжига.

При глазуровании изделии распылением глазурную суспензию наносят сжатым воздухом через форсунки (рисунок 6) .

1 – форсунка, 2 – ведущий  диск, 3 – электродвигатель, 4 – емкость  для глазури, 5 – ведомый диск, 6 – корпус.

 

Рисунок 6 – Камера с круговым распылением глазури

С  помощью форсунок изделия глазуруют в камерах находящихся под разрежением. Камеры устанавливают в разрывах транспортных конвейеров, на которых перемещаются изделия. При  этом форсунки совершают в камере возвратно-поступательное движение, перпендикулярно направлению движения изделий или круговое и покрывают изделие тонким слоем глазури.

Обжиг изделий

Обжиг изделий — важнейший  и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс  можно разделить на три периода: прогрев сырых изделий, собственно обжиг и регулируемое охлаждение изделий. В первом периоде из обжигаемых изделий удаляется гигроскопическая и гидратная вода, частично разлагаются карбонаты, сгорают органические примеси и равномерно прогревается вся масса изделия. В начале нагревания при 100-120 ºС удаляется физически связанная вода, в температурном интервале 450-650 ºС — химически связанная да причем глинистые минералы разрушаются, и глина перелит в аморфное состояние. Дальнейшее повышение температуры обжига приводит к расплавлению части материала, в результате чего происходит спекание массы и образование керамического черепка. Этому процессу соответствует температура 800-1000 ºС для легкоплавких глин и 1150-1200 ºС для тугоплавких. Температурный режим и длительность обжига зависят от состава шихты. При повышении температуры обжига получают изделия с большей механической прочностью, однако чрезмерное повышение температуры может вызвать деформацию изделий.

После обжига изделия охлаждают. Процесс охлаждения весьма ответственный, при этом недопустим резкий перепад  температур и доступ холодного воздуха, так как это влечет за собой  образование трещин. В начальной  стадии температуру снижают медленно, и лишь после достижения 650 ºС процесс  охлаждения можно ускорить.