Дипломная работа: Вибір та обґрунтування технології виробництва керамічних плиток для підлоги
Диплом на тему: Вибір та обґрунтування технології виробництва керамічних плиток для підлоги
ВСТУП
1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА
1.1 Вибір та обґрунтування місця будівництва заводу
1.2 Асортимент продукції, призначення та умови служби. Вимоги стандартів
1.3 Характеристика сировинних матеріалів, вимоги стандартів
1.4 Розрахунок хімічного складу кераміки
2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
2.1 Вибір та обґрунтування способу виробництва і технологічної схеми
2.2 Технологічна схема виробництва
2.3 Опис технологічного процесу
2.3.1 Транспортування і зберігання сировинних матеріалів, що потрапляють на склад
2.3.2 Попередня підготовка матеріалів
2.3.3 Приготування розчину електролітів і рідкого скла
2.3.4 Приготування шлікера
2.3.5 Приготування преспорошку
2.3.6 Пресування плиток
2.3.7 Сушіння плиток
2.3.8 Випал плиток
2.3.9 Сортування й упакування плиток
2.4 Матеріальний баланс виробництва
2.5 Підбір та розрахунок кількості основного технологічного обладнання
2.5.1 Розрахунок площі складських приміщень
2.5.2 Мостові грейферні крани
2.5.3 Бункери для зберігання матеріалів
2.5.4 Стругач
2.5.5 Кульові млини періодичної дії
2.5.6 Пропелерні мішалки
2.5.7 Баштові розпилюючи сушарки
2.5.8 Силос преспорошку
2.5.9 Гідравлічний прес
2.5.10 Потоково-конвеєрна лінія
2.5.11 Розрахунок складу готової продукції
2.6 Контроль виробництва та якості готової продукції
3. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА
3.1 Теоретичні основи процесу випалу плиток для підлоги
3.2 Опис конструкції і принципу роботи конвеєрної печі
3.3 Конструктивний розрахунок печі
3.4 Тепловий розрахунок печі
3.4.1 Розрахунок горіння палива
3.4.2 Розрахунок втрат теплоти крізь огородження
3.4.3 Розрахунок втрат теплоти через отвори у роликах
3.4.4 Тепловий баланс зони підігріву та випалу
3.4.4.1 Прибуток теплоти
3.4.4.2 Видаток теплоти
3.4.5 Тепловий баланс зони охолодження
3.4.5.1 Прибуток теплоти
3.4.5.2 Витрати теплоти
3.5 Аеродинамічний розрахунок
3.5.1 Розрахунок розмірів димоходу
3.5.2 Розрахунок втрат напору
4. АВТОМАТИЗАЦІЯ УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ ВИПАЛУ ПЛИТОК ДЛЯ ПІДЛОГИ
4.1 Аналіз об'єкту керування
4.1.1 Короткий опис об'єкту керування
4.1.2 Аналіз технологічних величин
4.1.3 Задачі контролю та керування технологічним процесом
4.2 Розробка систем керування технологічним процесом
4.2.1 Призначення, цілі та функції системи керування
4.2.2 Вибір датчиків інформації
4.2.3 Вибір виконуючих пристроїв
4.2.4 Вибір допоміжної апаратури
4.2.5 Опис функціональної схеми керування
5. ОХОРОНА ПРАЦІ
5.1 Характеристика об'єкта, що проектується, та місця його проектування
5.2 Характеристика негативних факторів проектованого об'єкта
5.3 Заходи зі створення безпечних та здорових умов праці, передбачених проектом
5.3.1 Вимоги до трубопроводів та комунікацій
5.3.2 Захист від шкідливої дії шуму, вібрації
5.3.3 Класифікація приміщень за ступенем електронебезпеки
5.3.4 Електробезпека. Заземлення електрообладнання
5.3.5 Боротьба зі статичною електрикою
5.3.6 Освітлення виробничих приміщень
5.3.7 Вентиляція
5.3.8 Безпека внутрішньозаводського і цехового транспорту
5.3.9 Опалення, водопостачання і каналізація
5.3.10 Засоби індивідуального захисту, спецодяг
5.4 Характеристика об'єкта, що проектується, за пожежо- і вибухонебезпекою
5.5 Протипожежні заходи
5.6 Засоби гасіння пожеж
6. ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА
6.1 Розрахунок виробничої потужності цеху
6.2 Розрахунок капітальних витрат і амортизаційних відрахувань
6.3 Розрахунок показників по праці і заробітній платні
6.4 Розрахунок собівартості продукції
6.5 Основні техніко-економічні показники
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА
ВСТУП
В радянському союзі Україна була одним із центрів виробництва керамічної плитки. Сумарно тут випускалося в рік приблизно 30 млн. м² керамічних плиток, у тому числі 11 млн. м² - для внутрішніх робіт, 10 млн. м² - для підлоги і 9 млн. м² - фасадної плитки (для облицювання зовнішніх стін). Головних виробників з виробництва плитки було три: Харківський, Слов'янський і Львівський керамічні заводи (зараз входять у корпорацію "Укрбудматеріали"). На них вироблялося у загальній чисельності близько 10 млн. м² облицювальної плитки і 12 млн. м² плитки для підлоги (метлахської) на рік. До 60% виробленого вивозилося у Росію і інші союзні республіки.
Зараз масштаби виробництва на цих заводах знизилися: Львів випускає близько 1 млн. м² плитки в рік, Харків приблизно 6-6,5 млн. м², Слов'янський комбінат знаходиться у стадії реконструювання і виробництво плитки тут майже простоює. Є у країні і невеликі плиткові підприємства: АО "Інкерстром" (м. Севастопіль), регіональне гозрахункове ПО "Луганскбудматеріали", ОАО"Черкасбудматеріали" і інші.
Причин зниження загальноукраїнського випуску плитки декілька, і всі вони достатньо стандартні. Це зменшення об'ємів будівництва: у 1990 році було побудовано 17,4 млн. м² житла, у 1999 році - 5936,3 тис м². В 2000 році відбувся невеликий ріст будівництва - побудовано 6526,8 тис м². Зменшилося і промислове будівництво.
Крім цього, за десять минулих років змінилася мода: раніше стелі зовні облицювалися плиткою, а тепер - фарбують. Вважається, що це дешевше. Крім того, у Київі і в інших містах, практикується зведення будівель з зовнішніми стінами із лицьової цегли. Тому спрос на "зовнішну" плитку впав дуже сильно. Потреби у ній зводяться головним чином до ремонту раніше побудованих будівель.
Зараз Україна споживає близько 7 млн. м² керамічної плитки на рік. Майже 30% внутрішньо українського ринку покриває постачання із-за кордону. Плитку завозять з Італії, Іспанії, Турції, Словакії, Польші і ще ряду країн.
Місцеві виробники намагаються відвоювати втрачені позиції, змінюючи асортимент. Якщо раніше облицювальна плитка для внутрішніх робіт випускалася тільки розміром 150×150 мм, то зараз українські виробники перейшли до випуску виробів розміром 150×200 мм, 200×250 мм, 250×300 мм. Та ж картина з плиткою для підлоги: від розмірів 150×150 мм, 200×200 мм перейшли до стандарту 300×300 мм.
Намагаються також змінювати устаткування. Харківський плитковий завод придбав фотолабораторію для виготовлення малюнків на плитку. Взамін застарілих пресів з зусиллям до 250 т виробництва НДР завод встановив чотири нових вітчизняних пресів, розроблених АО"Дніпропрес" зусиллям 500 т, а також монтуються два з зусиллям 1000 т. Но зміни, що відбиваються не призвели поки що до суттєвого росту виробництва.
Основними видами товару на який буде попит стануть плитка облицювальна для внутрішніх робіт, а також безпорувата плитка для покриття підлоги (на неї в усьому світі тепер мода). В Іспанії 72% усієї плитки, що випускається складає плитка для підлоги.
В Україні ж виробництво такого "безпоруватого підлогового товару" знаходиться на початковому рівні: Слов'янський і Львівські заводи виробляють майже по 0,5 млн. м² в рік, Харківський - стільки ж , Але за рахунок випуску ще однієї додаткової лінії планує вийти на більшій об'єм.
Поки ж основним козирем українських виробників є ціна. У київських продавців українська облицювальна плитка 200×250 мм може коштувати 17-22 грн за 1 м², російська і білоруська того ж розміру - приблизно 33 грн, іспанська 35-60 грн.
1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА
1.1 Вибір та обґрунтування місця будівництва заводу
В південній частині України, як і в інших областях України, спостерігається значне розширення будівництва, як житла, так і торгово-адміністративних будівель. Збільшенню темпів будівництва і його здешевлюванню може сприяти організація випуску місцевих керамічних матеріалів, у тому числі плитки для підлоги.
Планується звести завод з виробництва плитки для підлоги в місті Миколаєві. Вибір цього міста будівництва базується також й на прив'язаності до сировинної бази. Основними сировинними матеріалами для виробництва плиток планується використовувати вогнетривку глину, маріуполіт і червоний шлам відходи МГЗ. Глину планується завозити з містечка Пологи (Запорізька обл.), маріуполіт - з міста Маріуполя (Донецька обл.), червоний шлам - з міста Миколаєва. Сировину планується доставляти залізничним транспортом, як найбільш дешевим видом транспорту, а готову продукцію - автомобільним і залізничним транспортом.
Миколаїв - це місто з добре розвинутою системою комунікацій і електропередач (Миколаївська ТЕЦ), що дає можливість користуватись пільговими тарифами на електроенергію.
Виробництво керамічних плиток - енергозатратнє, тому значною підставою для будівництва заводу у даній місцевості є наявність газопроводу. Виробництво планується здійснювати на природному газі, як найбільш дешевому паливі. Водопостачання і каналізаційна системи заводу будуть під'єднанні до місцевої системи водопостачання і каналізації.
Миколаїв - це місто з населенням у декілька сотень тисяч людей, будівництво заводу надасть населенню робочі місця і тим самим вирішить проблему безробіття у місті. Кадрами підприємство буде забезпечуватися за рахунок випускників Вузів, технікумів міст Миколаєва, Одеси та Херсону, робітниками та допоміжним персоналом через систему ВТУ та бюро працевлаштування. Для перевезення персоналу буде використовуватися міський транспорт.
Планується звести завод об'ємом випуску продукції 800 тис м²/рік.
Готову продукцію після закінчення будівних робіт можливо реалізовувати як в Миколаївський області, так і в інших областях України, що дасть можливість не тільки окупити будівництво заводу, але й буде приносити прибуток.
1.2 Асортимент продукції, призначення та умови служби. Вимоги стандартів
Керамічні плитки для підлоги повинні мати велику щільність, мати великий опір до стирання і достатньо високу механічну міцність. Завдяки цим властивостям керамічні плитки широко застосовують у приміщеннях з підвищеною вологістю, а також у певних виробничих приміщенням, лабораторіях, підприємствах суспільного харчування.
Можливість надання плиткам різних кольорів дозволяє використовувати їх для декоративного оформлення архітектурних елементів приміщень. Внаслідок високої кислотостійкості такі керамічні плитки можливо застосовувати для настилу підлоги в хімічних цехах [1,2].
В даному проекті планується організувати виробництво неглазурованої плитки для підлоги розміром 400×400×10 мм, яка має високий попит у будівництві і населення.
Керамічні плитки для підлоги відрізняються довговічністю і високими санітарно-гігієнічними якостями. І у зв'язку з цим до зовнішнього виду, форм і точності розмірів, а також фізико-керамічних властивостей плиток для підлоги пред'являють вимоги стандарту ДСТУ БВ.2.7-117-2002 [3]:
1 Не допустимі тріщини плиток.
2 Кольорові відтінки і плями видимі на відстані 1,7 м від плиток не допускаються.
3 Викривлення одного кута плитки по відношенню до інших допускається не більше 1,5 мм.
4 Розшарування плиток і пухирців на лицьовій поверхні не допускаються.
5 Черепок плиток у зламі повинний бути спечений.
6 Водопоглинення плиток не повинно перевищувати 3,5 %.
7 Плитки повинні бути дуже міцними на стирання й удар. На стирання допускається максимальна втрата 0,18 г/см² поверхні тертя.
Опір удару плитки повинні витримувати згідно стандарту ДСТУ БВ.2.7-117-2002 при товщині плитки 10 мм не менше 5 ударів при падінні кулі.
8 Кислотостійкість черепка плитки, що має водопоглинання менше 3,5 %, звичайно знаходиться у межах 97- 98 %.
9 Межа міцності при вигині не менше 25 МПа.
10 Морозостійкість неглазурованих плиток не менше 25 циклів.
1.3 Характеристика сировинних матеріалів, вимоги стандартів
У даному проекті планується використовувати наступні сировинні матеріали: глину положську (м. Пологи, Запорізька обл.), маріуполіт (м. Маріу-поль, Донецька обл.), червоний шлам відходи виробництва Миколаївського глиноземного заводу (м. Миколаїв). В якості реологічних додатків будуть використовуватися сода кальцинована і рідке скло.
Положська глина,
марки ПЛГ-3а, має наступний хімічний склад (масові %): 
- 60,5; 
- 28,0; 
+
- 0,8; CaO - 0,8; MgO - 0,74; 
- 0,4; 
- 2,0; втрати при прожарюванні
6,76%. У залежності від вмісту в прожарювальному стані глина відноситься до основних глин,
а від вмісту + - до глин з вісьма середнім вмістом
фарбуючи окислів. Відноситься до вогнетривких глин, бо має вогнетривкість
1730°C. В залежності від температури і ступеня спечення глина відноситься до групи
високо- температурного спечення з температурою 1400°C. Глина середньодисперсна,
бо має вміст фракції частиць < 0,1 мкм - 40% і середньопластична - число
пластичності 23-25. Вологість складської глини не більше 24%, залишок на ситі
№009 не більше 9% [4,5,6].
Маріуполіт має
наступний хімічний склад (масові %): - 56,48; 
- 19,0; - 4,56; - 0,54; CaO - 1,68; MgO - 0,65; MnO - 0,16; - 9,87; - 3,56; втрати при прожарюванні 3,5%.
Щільність становить ρ = 2,58 - 2,64 г/см³, температура плавлення
1200°C. Вологість маріуполіту не менше 6% [7].
Червоний шлам,
відходи виробництва МГЗ, має наступний хімічний склад (масові %): - 8,37; - 13,38; - 58,27; - 3,53; CaO - 1,53; MgO - 0,55; SO3 -
0,15; - 2,35; - 0,33; втрати при прожа-рюванні
11,54%. Вологість червоного шламу не менше 2%.
Сода
кальцинована, марки Б, має такий хімічний склад (масові %): - 59,0; втрати при прожарюванні -
41,0%.
Рідке скло, його
хімічний склад (масові %): 
- 31,6; - 49,5; втрати при прожарюванні - 18,9%. Щільність становить
ρ = 1,40 г/см³ і відно-шення / = 1,5 [5,6].
Глини - це природні водоалюмосилікати з різними домішками, що здатні при замішуванні з водою утворювати пластичне тісто, яке після випалу необоротно переходить у каменеподібний стан.
У хімічному
складі глин присутні наступні основні оксиди: , , CaO, MgO, 
, 
, , .
Кремнезем знаходиться в глинах у зв'язаному і
вільному стані: зв'я-зувальний кремнезем входить у склад глиноутворюючих
мінералів, вільний представлений домішками кварцового піску. Загальний вміст
кремнезему в глинах складає 60-65%.
Глинозем знаходиться в глинах у зв'язаному
стані, бере участь в складі глиноутворюючих мінералів і слюдистих домішок. Він
є найбільш тугоплавким оксидом: зі збільшенням його вмісту вогнетривкість глин
збільшується.
Вапняк CaO і магнезія MgO входять звичайно у склад карбонатів - каль-циту і доломіту, в невеликих кількостях вони присутні також у складі деяких глинистих мінералів. При відносно високих температурах випалу вапняк вступає в реакцію з глиноземом і кремнеземом і, утворюючи евтектичні розплави у вигляді алюмокальцієвих силікатних стекол, різко знижує темпе-ратуру оплавлення глини [5].
Окис заліза вміщується в глинах у складі домішок
і оказує на них і на випалений черепок фарбуючи дію, а також є флюсом.
Двоокис титану присутній у домішках і вміст її не
перевищує 1,5%. Двоокис титану надає випаленому черепку колір зеленуватих
тонів.
Лугові окисли , входять у склад деяких
глиноутворюючих мінералів, але у більшій частині випадків присутні в домішках у
вигляді розчинних солей і в полевошпатних пісках. Вони послаблюють фарбуючи дію
і і знижують температуру плавлення
глини [5].
Для регулювання технологічних властивостей в склад маси вводять додаткові матеріали - опіснюючи і плавні, а для отримання кольорових плиток - барвники.
В якості плавня в масі буде використовуватися маріуполіт (нефелін) - забезпечує утворення рідкої фази і знижує температуру плавлення.
Червоний шлам - відходи переробки бокситів на глинозем. Його планується використовувати в якості барвника, він придає виробам червоно-коричневого кольору [7].
Для регулювання шлікерних властивостей маси використовуються елект-роліти: рідке скло і сода кальцинована. Вони використовуються для зниження вологості і отримання оптимальної текучості шлікера [8].
1.4 Розрахунок хімічного складу кераміки
Шихтовий склад маси, %:
Глина положська - 70,0
Маріуполіт - 30,0
Понад 100%:
Червоний шлам - 3,0
Сода кальцинована - 0,18
Рідке скло - 1,0
Перерахунок маси на 100%, мас.%:
Глина положська 
Маріуполіт 
Червоний шлам 
Сода кальцинована
Рідке скло 
Хімічний склад матеріалів приведено у таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 - Хімічний склад матеріалів, мас.%
| Матеріал |
|
|
|
| CaO | MgO | MnO |
|
|
| в.п.п | Сума |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
|
Глина положська ПЛГ-3а |
60,5 |
28,0 |
0,5 | 0,3 | 0,8 | 0,74 | - | 0,4 | 2,0 | - | 6,76 | 100 |
| Маріуполіт |
58,48 |
19,0 |
4,56 | 0,54 | 1,68 | 0,65 | 0,16 | 9,87 | 3,56 | - | 3,5 | 100 |
|
Червоний Шлам МГЗ | 8,37 | 13,38 | 58,27 | 3,53 | 1,53 | 0,55 | - | 2,35 | 0,33 | 0,15 | 11,54 | 100 |
|
Сода кальцинована | - | - | - | - | - | - | - | 59,0 | - | - | 41,0 | 100 |
| Рідке скло | 31,6 | - | - | - | - | - | - | 49,5 | - | - | 18,9 | 100
|
