Разработка проекта завода по выпуску облицовочных керамических кирпичей методом торкретирования и с использованием пластифицирующей добавки Литопласт

Введение

При изучении истории развития керамики, легко проследить за изменением эпохи и установить хронологию не только гончарного дела, но и всей цивилизации, во времена которой были сделаны эти вещи.

Глина в истории человечества была и является одним из основных видов строительных материалов. Около 8000 лет до н. э. в необожжѐнном виде глины применялись для глинобитного строительства и изготовления саманного и сырцового кирпича. Дата 3500 лет до н. э. считается началом применения керамического кирпича, а 1000 лет до н. э. - глазурованного кирпича и черепицы.

Подъем металлургической, химической и электрических отраслей промышленности в конце XVII - середине XIX в. привел к развитию производства огнеупорной, кислотоупорной, электроизоляционной керамики и плиток для полов.

Свою актуальность кирпич и другие керамические изделия не теряют из- за универсальности их свойств, широкому ассортименту позволяющему использовать их в самых разнообразных конструкциях современных зданий и сооружений.

Сегодня, себестоимость строительства в Казахстане - одна из самых высоких в СНГ и причина тому - завышенная стоимость строительных материалов. Растущая потребность в них пока восполняется за счет импортной продукции, что напрямую влияет на их итоговую стоимость. Хотя наша страна в состоянии не только производить, но и экспортировать отдельные виды строительных материалов, например, кирпич.

Спрос на керамогранит и керамическую плитку обуславливается состоянием строительной индустрии, в частности показателем строительства новых административных и торговых зданий, промышленных объектов и зданий жилого назначения. В рамках программы «Доступное жилье» Казахстане с 2015 года планируется ввести в эксплуатацию 1, 3 миллиона квадратных метров жилья. Так, только на программы «Доступное жилье 2020», «Модернизация ЖКХ» и «Акбулак» потребуется около 19, 1 млн. кв. м. керамических плит и керамогранита. По прогнозам в Казахстане к 2015 году спрос на керамическую плитку и керамогранит может достигнуть 30 млн. кв. м. в год.

Выгодное географическое положение Казахстана, в центре Евразии, открывает широкие перспективы для экспорта продукции в близлежащие страны, такие как Россия (входит в десятку импортеров и потребителей керамической плитки) и страны Центральной Азии. Также, Казахстан участвует в таком интеграционном объединении как Единое Экономическое Пространство (ЕЭП, рынок с населением около 170 миллионов человек в который входят - Казахстан, Россия и Беларусь) и является участником Таможенного Союза, что позволяет беспрепятственно транспортировать

товары внутри объединения и дает обширные возможности по экспорту продукции на рынки стран участниц ЕЭП.

Следует отметить, казахстанские предприятия могут участвовать в конкурсах государственных закупок, где большое внимание уделяют казахстанскому содержанию. Это дает возможность участия в таких грандиозных проектах как Всемирная выставка - EXPO 2017, куда Правительство Казахстана готово направить 1, 5 млрд. долларов [1] .

На сегодня производство строительного керамического кирпича направлено на расширение ассортимента, совершенствование технологии, улучшение качества выпускаемой продукции. Предусматривается установление автоматизированных и технологических линий при строительстве новых предприятий на базе современного отечественного и импортного оборудования. Идет освоение выпуска эффективной пустотелой продукции, которая должна постепенно заменять традиционный полнотелый кирпич. Это позволит не только экономить сырьѐ, но и уменьшить толщину и массу наружных стен без снижения их теплозащитных свойств, а также создавать облегчѐнные конструкции панелей для индустриализации строительства. Также для производства кирпича внедряются новые виды сырья и добавок, повышающие прочностные характеристики кирпича [2] .

Актуальность темы . Развитие строительной индустрии на базе новейших достижений науки и техники относится к основным задачам концепции инновационной и индустриальной политики Республики Казахстан. Кроме того, Послание Президента Республики Казахстан Н. А. Назарбаева народу Казахстана от 30 ноября 2015 года Стратегия «Казахстан

- 2030» указывается на необходимость сосредоточения усилий на ускорение экономической, социальной и политической модернизации и вхождения в число 30-ти наиболее конкурентоспособных стран мира [3] .

Во исполнение послания Главы Государства «Нурлыжол» разработана Государственная программа инфраструктурного развития Казахстана на 2015-2019 годы, которая свяжет столицу со всеми регионами по принципу лучевого расхождения.

Для завоевания рынка необходимо существенное повышение качества и увеличение объема выпуска отечественных материалов и изделий с максимальным использованием местного сырья для снижения стоимости продукции. Решение этих задач требует разработки и внедрения в промышленности строительных материалов прогрессивных технологий, учитывающих последние достижения науки, передовой мировой и отечественный опыт выпуска продукции высокого качества. Новые технологии должны основываться на оригинальных прогрессивных отечественных решениях, на адаптированных к казахстанским условиям лучших зарубежных технологиях, ориентированных на местное сырье.

Таким образом, актуальность организации отечественного производства строительных материалов высокая. Спрос на конкурентоспособную,

недорогостоящая продукцию растет, и страна богата месторождениями сырья, что приведет к снижению стоимости продукции.

В связи с вышеизложенным целью проектирования является разработка проекта завода по выпуску облицовочных керамических кирпичей методом торкретирования и с использованием пластифицирующей добавки

«Литопласт», а также удовлетворение спроса на отечественную продукцию.

1. Технологическая частьРежим работы завода

Режим работы цеха характеризуется числом рабочих дней в году, количеством рабочих смен в сутки и количеством часов работы в смену.

Устанавливают режим работы по нормам технологического проектирования предприятий отрасли, а при отсутствии их - исходя из требований технологии. Он служит отправным пунктом для расчета технологического оборудования, расходов сырья, состава рабочих.

В соответствии с нормами проектирования данной отрасли для завода с непрерывно работающими сушильными и печными оборудованиями, выбран режим работы по прерывной неделе в одну смену для приемного отделения, в две смены для подготовительного и формовочного отделений и по непрерывной неделе в три смены - для сушильного и обжигового отделений.

Номинальный годовой фонд рабочего времени оборудовании по переделам определяется по формуле:

Т _г = N*n*t(1. 1)

Т _г = 250*2*8 = 4000 (1. 2)

где N - количество рабочих дней в году; n - количество рабочих смен в сутки; t - продолжительность рабочей смены в часах;

Расчетный фонд времени работы технологического оборудования в часах по непрерывной и прерывной неделе, на основании которого рассчитывается производственная мощность в целом и отдельных линий, определяется по формуле:

Ф _рас = Т *Ч * К _{т. н} (1. 3)

где Т - число рабочих суток в году, ч; К _{т. н} - среднегодовой коэффициент использования оборудования (0, 8-0, 95) ; Ч - количество рабочих часов в сутках;

Расчетное рабочее время непрерывно работающего оборудования в год: Т _р = Т _г * К _{т. н} = 365 * 0, 95 = 350 (1. 4)

Для систематического ремонта оборудования выбран коэффициент технического использования оборудования К _{т. н.} = 0, 8-0, 95

Количество рабочих дней в году для прерывно работающих линий можно определить по формуле:

Т _р =365-(В+П) = 365 - (94+21) = 250 (1. 5)

где В - количество выходных дней при пятидневной рабочей неделе; П - количество праздничных дней;

Принятый в работе режим работы завода сводится в табл. 1. 1.

Таблица 1. 1.

Режим работы завода

2. Номенклатура продукции

Кирпич и камни изготовляют из чистых глин или же из глин с добавкой непластичных материалов (при высоком значении числа пластичности) . В некоторых случаях выгорающие добавки в состав шихты вводят в качестве порообразователя.

Основным сырьѐм для производства керамических стеновых материалов являются легкоплавкие глины - горные землистые породы, т. е. однородный рыхлый материал, преимущественно светло-серого, желтоватого или бурого оттенка, хотя встречаются разновидности и более темной, вплоть до темно красной окраски, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 1000 ⁰ С в камнеподобный материал. Цвет глины варьируется в зависимости от содержания в ней красящих оксидов. По химическому составу между глинами и глинистыми суглинками существует небольшое различие. Обе разновидности этой горной породы являются в основном природными гидратами кремнезема, относящимися к группе опала.

Фасадный кирпич (его называют облицовочным и лицевым) - незаменимый строительный материал при отделке зданий. Облицовочный кирпич позволяет придать зданию оригинальность и неповторимость. Существует огромное разнообразие лицевого кирпича, что поможет вам сделать свой дом уникальным, не похожим на все остальные. Чаще всего облицовочный кирпич выпускается пустотелым, что позволяет снизить его теплопроводность. Облицовка должна обладать хорошей морозостойкостью и «презентабельным» внешним видом по требованиям нормативов. Цвет

должен быть ровным, грани - гладкими, формы - точными. Наличие трещин и расслоение поверхности не допускается.

Для улучшения внешнего вида и некоторых эксплуатационных свойств изделий - атмосферостойкости, водонепроницаемости и др. кирпич декорируют либо при формовании- создают рельефную поверхность, торкретируют сырец, используют ангобирование или двухслойное формование, либо после сушки или обжига - глазуруют, окрашивают специальными красками с последующим повторым обжогом.

Фасонный кирпич по-другому называют фигурным. Его отличительными признаками являются - скругленные углы и ребра, скошенные или криволинейные грани. Именно из таких элементов без особых сложностей возводят арки, круглые колонны, выполняют декор фасадов.

Торкретированный керамический кирпич изготовляют из легкоплавких глин. Фактуру лицевой поверхности получают нанесением на ложковую и тычковую поверхности бруса стеклокрошки, песка, фарфора, шамота, артикского туфа.

Кирпич керамический пустотелый торкретированный (250х120х65) ГОСТ 530-2012 [4] .

Масса кирпича и камней должна удовлетворять требованиям ГОСТ 22951. По прочности кирпич и камни подразделяют на марки 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100.

По морозостойкости кирпич и камни подразделяются на марки F15, F25, F35 и F50.

В данном проекте расчеты проводятся, принимая к выпуску кирпич керамический пустотелый торкретированный размерами, указанными в табл. 1. 2.

Таблица 1. 2 Программа выпуска

3. Сырье и исходные сырьевых и исходных материалов

Основным сырьем для большинства керамических материалов являются глины. Все глинообразующие минералы являются водными алюмосиликатными и при затворении с водой образуют тесто, способное формоваться [5] .

Для офактуривания используют специальную установку.

В данном дипломном проекте использованы следующие сырьевые материалы:

• суглинок месторождения «КарабулакскоеII» - 70%;
• глина месторождения «Каратальское I» - 30%.

Месторождение суглинков «КарабулакскоеII» расположено в 3 км к югу от ст. Карабулак, в 15 км к ЮВ от ж. д. ст. Талды-Курган.

Пластообразная залежь средне-верхнечетвертичного возраста слагает третью надпойменную террасу р. Каратал и представлена лессовидными суглинками. Размер 490x340 м, мощность 2, 7-24, 8 м, (средняя 12, 7) . Вскрыша

- почвенно-растительный слой, мощность до-0, 4 м (средне 0, 20) .

Основная масса сырья представлена, %: пылеватыми суглинками 93, супеси 7. Суглинки месторождения по гранулометрическому составу, %: жирные 7, средние 17, тощие 68 и супесь 7. Химический и гранулометрический состав приведен ниже.

Таблица 1. 3

Химический состав суглинков «КарабулакскоеII»

Таблица 1. 4

Гранулометрический состав суглинков «КарабулакскоеII»

Фракция, %: >0, 1 мм - 41, 97, 0, 1-0, 01 мм - 35, 46, < 0, 01 мм - 22, 6.

Карбонаты кальция и магния в тонкодисперсном состоянии равномерно

распределены по всей толще пород. Физико-механические свойства: объемная масса 1, 67 т/м ³ ; коэффициент разрыхления 1, 21; объемная насыпная масса 1696-1730 кг/м ³ ; число пластичности 6, 5; коэффициент чувствительности к сушке <1; водопоглощение 14, 9-21, 1%; усадка, %: воздушная 3, 8-5, 6, общая 4, 5-6, 1; влажность, %: абсолютная 19, 29, от- носительная 19, 1-21, 2; предел прочности при сжатии, кг/см ² : 52, 3-101, при изгибе 18-29, 8; температура обжига 950-1000 °С; Мрз 15.

По содержанию радионуклидов суглинки удовлетворяют требованиям НРБ-76, и сырье пригодно для всех видов строительства.

Месторождение не обводнено [4] .

Месторождение глин «Каратальское I» находится а Каратальском районе, в 8 км юго-восточнее ст. Уштобе.

Месторождение сложено неогеновыми глинами красно-бурого цвета и линзами мелкозернистых илистых песков (пески являются отощающей добавкой) . Пластообразная залежь глин имеет мощностъ 1, 9-7, 8 м, мелкозер- нистый песок 0, 5-1, 1 м. Вскрыша - мелкозернистый песок с большим ко- личеством обломков горных пород. Подстилающие породы - глины с круп- ными обломками коренных пород. Мощность полезной толщи на большей части не вскрыта. Разведанная глубина 8 м.

Глины состоят из гидрослюд и монтмориллонита. Содержание включе- ний карбонатов 1, 34%, гипса. 0, 75%. Сырье пластичное, чувствительное к сушке, требует ввода отощителя и мягких режимов сушки.

Химический и гранулометрический состав глин приведен ниже.

Таблица 1. 5

Химический состав глин «Каратальское I»

Таблица 1. 6

Гранулометрический состав глин «Каратальское I»

Объемная масса глины 1, 76-1589 т/м ³ ; водопоглощение 10-16%; воздушная усадка 5, 3-10, 0%; оптимальная температура обжига 950-1000°С; предел прочности при сжатии 77, 8, при изгибе 30, 4; марка по морозостойкости М _рз 15. Месторождение не обводнено.

Для регулирования свойств глинистого сырья, улучшения пластичности и повышения прочности продукции применяется химическая добавка

«Литопласт».

ЛИТОПЛАСТ применяется для регулирования структурно- механических свойств буровых глинистых растворов, а также для снижения вязкости и статического напряжения сдвига пресных, гипсовых, известковых минерализованных буровых растворов в широком диапазоне температур. Литопласт представляет собой бесхромовый метилен на реагент на основе . Хорошо сочетается с УЩР, КМЦ, растворим в воде. Позволяет уменьшить влагосодержание суспензий при сохранении заданных реологических технологических параметров, уменьшая влажность сырьевой смеси. Применяется в качестве средства, понижающего вязкость, и регулятора реологии во всех буровых растворах на основе вод различной минералогии. Дает лучший разжижающий эффект, чем при забойных температурах до 170 ⁰ С. Не вызывает пенообразования.

Для торкретирования на лицевые стороны кирпича наносят стеклобой, крупный песок, крошку фарфора, арктикского туфа, шамота.

В данном дипломном проекте использую стеклобой, который будет доставляться с ТОО «StoneandglassGP» (г. Талдыкорган) .

1. Характеристика топлива

Твѐрдое топливо - горючие вещества, основную часть которых составляет углерод. Каменный уголь и бурые угли, горючие сланцы, торф и древесину относят к твердому топливу.

В значительной степени свойства твердого топлива определяются его химическим составом, то есть содержанием углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Одинаковые количества разного топлива дают при сжигании различное количество теплоты. Теплотворную способность, наибольшее количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива (наибольшая теплотворная способность у каменного угля) определяют для оценки качества топлива. Твѐрдое топливо в основном применяют для получения теплоты и других видов энергии, затрачивающиеся на получение механической работы. Возможно получить из твѐрдого топлива более 300 различных химических соединений при его соответствующей обработке (перегонке) .

В данном проекте используем топливо, обнаруженное на Ойкарагайском месторождении в Райымбекском районе Алматинской области, где добычу угля можно довести до 500 тыс. т. в год. А также уголь Шубаркульского месторождения в Алматинской области.

Таблица 1. 7 Химический состав угля

2. Расчет потребности в сырье и полуфабрикатах (материальный баланс)

Материальный баланс завода по производству торкретированного керамического кирпича мощностью 18 млн. шт. методом пластического формования [6] .

Исходные данные:

Состав массы (%) :

Суглинок Карабулакского месторождения - 70%; Глина Каратальского месторождения - 30%; Влажность сырья (%) :

№1 Суглинок Карабулакского месторождения - 8%

№2 Глина Каратальского месторождения - 9%.

Средневзвешенная влажность сырья составит:

W = 8 * 0, 7 + 9 * 0, 3 = 8, 3%

Потери при прокаливании сырья (%) :

Суглинок Карабулакского месторождения - 8, 62; Глина Каратальского месторождения - 8, 9.

Средневзвешенные потери при прокаливании:

П. П. П. =8, 62 * 0, 7 + 8, 9 * 0, 3 = 8, 7%.

Технологические параметры производства:

Формовочная влажность шихты - 20%; Влажность изделий после сушки - 4, 5%.

Брак и потери производства:

Брак при обжиге - 2%; Брак при сушке - 3%;

При дозировании и транспортировке - 1%.

Расчет материального баланса.

1. Должно выходить кирпича из печей готовой продукции по обожженной массе с учетом брака при обжиге:

Q ₁ = П*100/100 - К ₁

Q ₁ = 42000 * 100/ 98 = 42857 т/год

К ₁ - брак при обжиге. Брак при обжиге:

Q ₁ - П = 42857 - 42000 = 857 т

2. Поступает кирпича в печи с учетом потерь при прокаливании по абсолютно сухой массе:

Q ₂ = Q ₁ * 100/100 - W _{с. в}

Q ₂ = 42857 * 100/100 - 8, 7 = 46940 т/год

Потери при прокаливании:

Q ₂ - Q ₁ = 46940 - 42857 = 4083 т.

3. Поступает кирпича в печи по фактической массе с учетом остаточной влажности:

Q ₃ = Q ₂ * 100/100 * W _o = 46940* 100/100 - 4, 5= 49151 т/год

Испаряется влаги в печах:

Q ₃ - Q ₂ = 49151 - 46940 = 2211 т.

4. Должно выходить кирпича из сушил по абсолютно сухой массе с учетом

брака при сушке:

Q ₄ = Q ₂ * 100/100 - K ₃ = 46940 * 100/100 - 3 = 48391 т/год

Кз - брак при сушке 3%. Брак при сушке:

Q ₄ - Q ₂ = 48391 - 46940 = 1451 т.

5. Должно выходить кирпича из сушил по фактической массе с учетом остаточной влажности:

---

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда