无机非金属材料专业 毕业设计论文 年产240万平方米釉面地砖陶瓷工厂设计

1、无机非金属材料专业 毕业设计论文 年产240万平方米釉面地砖陶瓷工厂设计 沈 阳 化 工 大 学 毕业设计说明书题 目:年产240万平方米釉面地砖陶瓷工厂设计 院 系:材料科学与工程学院 专 业:无机非金属材料工程 班 级: 学生姓名: 指导教师: 论文提交日期:2012 年 6 月 18日论文答辩日期:2012 年 6 月 26日摘要 本设计的任务是年产240万平方米釉面地砖陶瓷工厂设计。设计的主要内容有以下几点: 一、总论:主要是设计任务的提出和厂址的选择。 二、全厂总平面设计:主要是设计工厂的组成和合理的布置。 三、工艺设计与工艺计算:主要是釉面地砖工艺设计、配方计算并进行设备选型。 四

2、、主要生产车间的工艺设计及布置:主要是明确原料车间的任务,进行工艺布置和成型烧成车间的任务和工艺布置。 五、成本核算:主要是进行全厂的生产成本计算。 关键词: 工艺流程; 工艺设计; 原料车间; 成型烧成车间目 录第一章 总论11.1 设计任务的提出11.2 厂址选择11.2.1 厂址选择的原则11.2.2 建厂厂址选择3第二章 全厂总平面设计52.1全厂总平面设计的主要任务和基本原则52.1.1全厂总平面设计的主要任务52.1.2 全厂总平面设计的基本原则52.2 工厂组成72.2.1 主要生产车间72.2.2 辅助生产车间72.3 全厂总平面布置72.3.1 主要生产区82.3.2 辅助生

3、产区82.3.3 仓库、堆场区82.3.4 动力区82.3.5 厂前区82.3.6 厂房布置92.3.7 厂内交通运输布置92.3.8 工程管网布置9第三章 工艺设计与工艺计算113.1 工艺计算113.1.1工艺设计的主要任务和基本原则113.1.2 工艺设计113.2 工艺计算213.2.1 物料衡算213.2.2工艺设备选型223.2.3 物料储存设施的设计与计算27第四章 主要生产车间的工艺布置304.1 车间工艺布置的任务和原则304.2 原料车间工艺布置304.2.1车间主要任务、工艺特点和布置原则304.2.2 原料车间工艺布置314.2.3 原料车间平面布置图314.3 成型和

4、烧成车间工艺布置314.3.1车间主要任务、工艺特点和布置原则314.3.2 成型和烧成车间工艺布置324.3.3 成型和烧成车间平面布置图33第五章 成本概算345.1 原料成本345.2 燃料成本345.3 设备成本345.4建筑成本355.4.1基本造价355.4.2 其他成本365.5 总成本38第一章 总论1.1 设计任务的提出 根据沈阳化工大学材料科学与工程学院无机非金属材料与工程专业下达的2012届毕业设计任务书为依据,进行“年产240万平方米釉面地砖陶瓷工厂设计”。生产规模:年产240万平方米产品品种:哑光釉面地砖 产品规格:800mm×800mm 产品质量标准:吸水

5、率平均值0.5%,单个值0.6%; 破坏强度1300N或35MPa,单个值32MPa。1.2 厂址选择1.2.1 厂址选择的原则 建筑陶瓷工厂建厂地区选择时应考虑陶瓷等建材产品附加值低,不适宜远销,而且其对原料、燃料及动力等有较高要求,工厂最好尽可能靠近销售地区的原料基地,并应考虑到有良好的燃料供应和电力来源。对于体积小、产量大和运输较方便的建筑陶瓷、一般电瓷制品和日用陶瓷等,则应力求靠近原料基地;对于那些体积较大,运输过程中易于损坏的卫生陶瓷、化工陶瓷和大型高压电瓷以及玻璃等,应以靠近销售地区为宜。 在确定建厂地区时,还应考虑整体的工业布局,以满足各个地区的需要。在规划地区的工业布局时,应考

6、虑建厂的规模。但工厂应具有相当的规模,以保证规模效益;建厂厂址选择时应考虑建厂的地理位置、气象、水文、地质、地形、地貌及社会经济状况;交通运输;水、电、气的现状与发展前景;厂址选择及选择意见等。 (1)建厂地区选择的依据 执行国家各项相关政策,紧密结合国情,减少投资,采取合理措施,是项目达到预期社会效益,环境效益。 陶瓷产品附加值低,不适宜远销,而且对于原料,燃料及动力等有较高的要求,工厂最好尽可能靠近销售地区和原料基地,并应考虑到有良好的燃料供应和电力来源,鉴于玻化砖属于建筑陶瓷的一种,它体积小,产量大和运输方便的建筑陶瓷,则应该力求靠近原料基地。 应该在确定建厂地区时,考虑整体的工业布局,

7、以满足各个地区的需要。在规划地区的工业布局是,应该考虑建厂的规模。工厂应具有一定的规模,才能保证规模效益。 设计中满足工艺要求为前提,注意建筑物特点和整体布局的合理性。(2)建厂厂址的选择依据 厂址需要靠近原料基地和销售地区 良好的交通运输条件。 厂址有可靠的电力来源。 良好的工程地质条件。 厂址地形。最好是宽阔平坦,并带有倾斜,利于简化工厂的竖向布置与减少平整土地的土石方量,并利于排水。 厂址有丰富的水源。工厂用水量较大,必须有可靠的水源。 厂址有较好的水文地质条件。 厂址有动力供应和给排水等便利条件。雨水,污水排出的可能。必须考虑工厂的雨水,污水排出厂外的方便条件,并注意环保要求。 工厂不

8、应该靠近堆置有机废料,化学废料及对人体或生产不利的其他废料的地方。 厂址应尽可能的靠近居住区。一般将居住区设置在工厂与附近城镇之间。在不占良田,少占良田的同时,应该在免受工厂烟尘污染,设备噪音干扰的前提下居民区应尽量的靠近工厂。1.2.2 建厂厂址选择 (1)地点选择 根据厂址选择的原则,综合各方面因素,本设计的厂址选择在广东省佛山市禅城区,以响应佛山市整体规划,这里拥有悠久的制瓷历史,矿产资源丰富,原料提供十分方便,同时拥有大量优秀的专业人才,为工厂的发展提供了良好的技术支持。 (2)交通状况 厂区四周都有公路,临近沈海高速公路广州支线、佛山大道、S363省道、S82省道、S15省道、G32

9、5国道,交通极为便利。 (3)气象条件 佛山市属亚热带季风性湿润气候区,气候温和,雨量充足。 年平均气温22.1,1月最冷,平均13.4,7月最热,平均28.8,全年无霜期达350天以上。 西部和北部丘陵山地因地形抬升作用而稍多。由于地处低纬,海洋和陆地天气系统均对佛山有明显影响,冬夏季风的交替是佛山季风气候突出的特征:冬春多偏北风,夏季多偏南风。 风力一般不大,为2-4级。 佛山年降雨量16001700毫米,年平均雨日151天。雨季集中在49月,期间降雨量约占全年总降雨量的80%,夏季降水不均,旱涝无定,秋冬雨水明显减少。冰雹天气主要集中在夏季,约占全年降雹总次数的60%。平均每年出现13次

10、。台风主要集中在6月10月,约占全年80%。 日照充足,年日照数达1800小时。 (4)水文地质条件 主要河流 厂址所在区域河网极为发育,属珠江水系。沿线经过的主要河流自北向南有:马宁水道,东海水道,且与西江联通。 西江水系具有径流量大、汛期长、洪峰高等特点4 9月为汛期,洪水量占年径流量的7689%。径流年内分配不均匀,4 9约占全年的76%。西江径流量可达40770平方米/秒。 南海海潮对区内河水有顶托作用,潮汛属混合潮的非半日型,具有一日两涨两落潮时潮差不等现象,微弱中等潮汐下游河段。 地下水 根据含水层岩性及地下水埋藏条件,本区地下水可分为:第四系松散层孔隙水;第三系、白垩系、侏罗系红

11、层裂隙水;石炭系、二叠系灰岩岩溶水。第二章 全厂总平面设计2.1全厂总平面设计的主要任务和基本原则2.1.1全厂总平面设计的主要任务 工厂总平面布置设计的任务是: (1)在满足生产要求的条件下,经济合理的进行厂区划分,并确定厂区内各建筑物、构建物、堆场及其它设施之间的相互位置。 (2)选定场外与厂内的交通运输系统,合理地组织人流和货流。 (3)确定竖向布置方案,包括场地平整、厂区防洪和排水,选择所有建筑物、构建物、堆场及各种管线、铁路和道路的标高。 (4)布置地上和地下的各种工程技术管理。 (5)完善卫生防火条件,进行厂区绿化和美化,为工人创造良好的工作条件和休息场所。 (6)合理的布置厂前区

12、,使之与居民区和城市较好的关系,并选择合适的建筑物形式,组成完整的建筑物群。2.1.2 全厂总平面设计的基本原则 工厂总平面的布置必须遵循下列基本原则: (1)厂区内的建筑物、构建物及交通运输路线的布置应该使工艺流程顺捷,并保证合理的生产作业线。 (2)原料、颜料、半成品和成品的运输应当是连续的短距离运输,避免交叉和往返。 (3)适当地把厂区划分成几个地段,把生产性质、防火、卫生条件和交通运输等同类的建筑物、构建物布置在一个地段,把生产作业线分布于工厂的厂区内。 (4)建筑物、构建物的外形应当简单,布置应紧凑,以便于厂区利用率达到最大程度。 (5)辅助车间及仓库应尽可能的靠近它所服务的主要车间

13、。 (6)动力设施应尽量靠近负荷中心。 (7)厂内人行道距离应该最短,并尽可能避免与货运线交叉,特别是在工作紧张及行人往返多的地段。 (8)厂区的管网线,除必须转弯外,应尽可能取直,不应在铁路和道路路基下面敷设各种管线,集中埋放在地下管线地带应位于建筑物和道路之间。 (9)布置建筑物时应考虑日照方位及主导风向,保证室内天然采光、自然通风及防止日照辐射热的投入,若有往大气中大量的排出煤气、烟、尘及不良气体的建筑物,当主导风向非常明显时,该建筑物须布置在其他建筑物的下风侧。 (10)必须根据工厂的发展预先考虑将来扩建的可能,以便在用少量的投资不影响正常的生产、不改变原有总平面图的设计图和不拆毁较大

14、建筑物、构建物的条件下,达到扩建的目的。 (11)根据地形的起伏,工程地质和水文地质等条件,把主要建筑物、构建物布置在条件好的地段,以节约建设投资。 (12)应满足运输路线、防火卫生条件及工程技术管线的要求。 (13)应使厂内外铁路、公路、动力线路、和本地区的其他设施连接合理、工厂与住宅区的联系方便。 (14)易燃、可燃和燃料仓库必须布置在生产性建筑物和构筑物的下风侧,经常散出大量火花以及有明火源的车间,均应布置在易燃、可燃和燃料仓的下风侧。 (15)合理选择建筑形式,使之便于生产并缩小工厂占地面积,缩短工程技术管线及运输线路。 (16)厂区内不允许修建医疗所、消防、警卫人员宿舍和运动设施等,

15、但某些设施可设在厂区外的防护区内。 (17)规模较大的企业分期建设时,必须尽量缩减第一期的占地面积和生产作业线长度,以降低工厂的建设投资和经营费用。 (18)工厂总平面图应有合理的艺术性,建筑物和构建物应与周围的环境及建筑物相配合,外观轮廓和道路系统平直整齐,各个建筑物应该相互协调吗,适当地美化、绿化,使工厂成为一个建筑艺术的整体。 (19)建筑物、构筑物应作行列式或节间式布置,并应与建设场地的长轴或短轴线平行或成一个小角度。2.2 工厂组成2.2.1 主要生产车间 原料车间 将进厂的陶瓷原料进行加工而制备出合格的泥浆、可塑性泥料或干压粉料。 成型车间 将原料车间送来的粉料进行成型加工,然后再

16、干燥、施釉和烧成。2.2.2 辅助生产车间 辅助及修理车间 包括工艺室和机修车间。 动力设施 空压站、水战、天然气站、变电所、稳压站和配电室以及相应的工程技术管网等。 运输设施 包括公路、汽车、铲车和叉车等。 行政管理及生活设施 包括厂部办公室、食堂、停车场、宿舍和展厅等。 堆场及仓库 储存原料、燃料、辅助材料、成品及废料等的设施。 其他设施包括围墙、大门、绿化、景点等。2.3 全厂总平面布置 工厂总平面布置必须充分满足生产工艺要求,保证生产过程的连续性、保证生产流水线能顺利运行,线路最短而且无交叉和逆行现象。2.3.1 主要生产区 放置生产的主要车间,是整个工厂的生产中心,所以本区常布置于工

17、厂场地的中央部分。一般要求场地较平坦,运输方便。本区为全厂工人集中之处,要靠近厂前区,并满足防火、卫生要求。2.3.2 辅助生产区 放置辅助车间,如废料堆场。布置方法有两种:一种是与主要生产区明显分离;另一种是根据要求,将辅助车间布置在主要生产车间的附近。2.3.3 仓库、堆场区 要求有较大的面积作为各种原料、燃料、包装材料和废料等的堆存之用。本区的运输量很大,应该处于交通运输方便之处。一般仓库和堆场常沿道路或铁路两旁进行布置,并靠近使用部门。本区较为凌乱,常位于工厂部分。2.3.4 动力区 由天然气站、变电所和空压站等组成。由于产生有害气体和消耗大量的燃料,排出大量废料,所以一般布置在厂区的

18、后部或是周边的一个独立的区域,并利于交通运输2.3.5 厂前区 为行政管理、技术研究、文化福利设施集中之处,对外、对内联系很密切,所以布置于工厂主要出入口和城市较近的方位,形成工厂与居民区的联系枢纽。2.3.6 厂房布置 (1)选择建筑形式 采用分离厂房设计,将车间布置于建筑物中,将整个工厂形成一组整齐的建筑行列群 布置紧凑 建筑物轮廓力求简单正规 沿建筑红线布置建筑物2.3.7 厂内交通运输布置 合理的组织人流、物流,为了合理的安排货物的运输,需要考虑货流分布与方向,使其合理,力求线路最短、快捷。合理确定车间的相对位置及正确地布置运输线路。工厂上下班时有大量的工人出入厂区,形成较大的人流,最

19、合理的人流组织是将线路设计为最短,及与运货的交叉最少或避免交叉。所以在设计中规划处最简单方便的道路给行人进出厂之用。但是,在厂区的四周布置上下班开放入口之时,应该将数量降至最少。设计成将货流集中在厂后区,人流集中到厂前区,从而使两者的交叉、干扰最少,并尽量的避免工人上下班跨越铁路线。 工人的人流不仅往返于主要入口与工作地点之间,而且也在其他方面流动。所以应该合理地布置生活福利网,解决人流、货流相互影响的问题。2.3.8 工程管网布置 为保证生产与管理的正常进行,需要设置一系列的工程技术管线以满足生产上、生活上用水、蒸汽、热力、电力及煤气等方面的需要。工程技术管道主要有给水管道、泥水及雨水的排水

20、管道、泥浆管道、煤气管道、蒸汽管道、压缩空气管道、电力电缆和弱电电缆等。蒸汽管道、压缩空气管道、电力电缆和弱电电缆等。 管线的架设方式有地下、地面和架空三种。消防给水管道和污水、雨水的排水管道设置在地下、煤气、蒸汽、压缩空气、电力和电缆等管线常常是架空设置。只有在特殊情况下,如生产临时需要时才将管线设置在地面上。 管线应平行于建筑物和道路并靠近主要用户,要使管线最短,转弯最少,并尽量减少与铁路、道路及其他管线的交叉,于铁路、道路交叉时,其最低部分至少高于铁路路轨5、6m,高于道路地面4、5m。 为了避免检修管线时破坏路面影响交通,地下管线应设置在道路行车部分以外的地段,不允许设置在铁路路基的下

21、面。必要时可以将平时少检修和检修时挖掘较少的给水管道和排水管道布置与道路下面。例如将雨水排水管道布置在道路下面。 地下管线的埋没深度应根据管线特点、气象条件和各种设施来决定管线的埋没深度应在水冻线以下,并避免不受外力的破坏。布置管道时还应考虑其性质、用途、相互关联及彼此可能产生的影响,例如,生活污水管道不宜与上水管道靠近,以防污染水源。 设置架空线时应不妨害生产运输,人行交通和建筑物的采光,并考虑工厂的美观要求,在无机材料工厂中常架空设置煤气管、蒸汽管、压缩空气和高压输电线等。煤气管路可以沿不燃烧的建筑物顶和外墙设置。架空煤气管线及其支架任何部分至建筑物、构建物的最小水平净距。架空电力线路至各

22、工程设施最小水平距离。第三章 工艺设计与工艺计算3.1 工艺计算3.1.1工艺设计的主要任务和基本原则 (1)主要任务 工艺设计的主要任务是: 确定车间生产任务 选择生产工艺流程及主机设备 确定主要工艺参数 物料平衡计算 设备选型及计算 车间工艺布置并绘制工艺布置草图 (2)工艺设计的基本原则 安全可靠、经济合理、技术先进。这三个部分是统一的、不可分割的有机整体,不应该把他们独立起来。 合理的选择工艺流程和设计指示。工艺流程和主要的设备确定至关重要。 为生产挖潜和发展留有余地。由于技术不断的向前发展,设备能力应该能切实满足生产要求,所以要留有余地。 合理的考虑机械化,自动化装备水平。机械化水平

23、应该与工厂的规模和装备水平相适应。 注意环境保护,减少污染。 考其他专业的要求,并为其设计提供可靠资料。3.1.2 工艺设计 (1)生产方法 设计中采用半干法压制成型 (2)原料、燃料选择 坯用原料的选择 A、坯用原料 (A) 可塑性原料: 包括软质粘土(如土木节、漳州土、苏州土、界牌土等)、硬质粘土(如叶腊石、紫砂土、红叶岩等)。 (B) 瘠性原料: 包括石英、熟料、废砖粉、长石、硅灰石、透辉石等。 (C) 熔剂原料: 包括长石、硅灰石、透辉石、石灰石、滑石、霞石、珍珠岩、伟晶花岗岩、霞石正长岩等。 (D) 辅助原料: 包括乳浊剂、增强剂、固定剂、电解剂等。 B、各原料在瓷中的作用 (A)

24、可塑性原料:以粘土为代表,其主要作用为: (a) 赋予陶瓷坯体成型时必须的可塑性,对瘠性料产生结合力;使坯体保持形状,保证坯体的干燥强度,改变其用量或种类,可对陶瓷成型产生较大的影响。 (b) 成为陶瓷坯体烧结的主体,其Al2O3含量的多少,可调节烧成温度。 c) 加热脱水后形成脱水高岭土,当温度1000时,分解生成一定数量的莫来石晶体,赋予坯体较高的机械强度、热稳定性和化学稳定性以及介电性。 d) 某些粘土可单独制成建筑陶瓷制品。 (B) 瘠性原料:以石英为代表,其主要作用为: (a) 调节(减弱)泥料的可塑性,降低坯体的干燥收缩,减少坯体的变形,缩短坯体的干燥收缩。 (b) 烧成过程中,石

25、英因加热产生晶型转变伴随的体积膨胀,可部分抵消粘土的收缩,减弱烧成收缩过大而造成的应力,改善坯体性能。 (c) 高温下部分溶解于玻璃相中,提高玻璃相的粘度;残余的颗粒构成坯体的骨架,增强高温下坯体抵抗变形的能力,并提高制品的机械强度。 (d) 在釉中是形成玻璃的主要成分,它的含量及粒度的变化会影响釉的性能,可以调节釉的膨胀系数,赋予釉面高的机械强度、硬度、耐磨性与抗化学腐蚀性能。 (C) 熔剂原料:以长石为代表,其主要作用为: (a) 降低可塑性,缩短坯体的干燥时间,减少坯体干燥收缩和变形。 (b) 降低烧成温度,是坯体中碱金属氧化物的主要来源。 (c) 高温下形成的长石熔体,促进石英和高岭石

26、的溶解和相互渗透,促进莫来石晶体的形成和长大。 (d) 高温下形成的长石熔体填充于坯体颗粒间的空隙,粘结颗粒,增加密度,改善坯体的机械性能。 (e) 长石玻璃熔体冷却后,构成玻璃态物质,增加坯体的透明度,提高光泽度。 (f) 成为形成釉面的主要成分,调节其用量,可以调节釉面的质量和坯釉结合性能。 (D) 辅助原料:辅助原料主要有以下类型: (a) 增强剂:用于坯料中,目的与作用是提高粉料的团聚性,成型后提高坯体的生坯强度。 (b) 电解质:降低泥料的含水量,提高球磨效率,赋予泥浆较好的工作性能。 (c) 色料:使坯体或釉面呈现出人们所期望的各种色面,提高制品的外观质量。 (d) 水:是湿法制备

27、粉料成为可能;赋予釉浆、泥浆流动性;保证施釉质量。 (e) 乳浊剂:赋予釉面乳浊效果,掩盖坯体的色调,提高制品的外观质量和使用功能。 (f 固定剂:应用与丝网印刷,使印刷的浆料牢固附着在坯体的表面或釉面,不致于在多次印刷时或搬运时造成堵网或剥落。 本设计中用所选用的原料有高岭土、黑泥、石英、长石等。 各种原料的化学组成及产地如表3-1 表3-1 各种原料的化学组成和产地单位:%组成原料SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OIL产地高岭土58.6823.360.12-0.440.09 8.416.42广东高州黑泥50.9323.002.48-0.480.72-22.38广

28、东佛山石英99.530.19-0.240.04-广东桑甫长石63.1921.770.44-0.480.3012.760.420.44广东揭阳 釉用原料的选择 A、釉用原料 (A)矿物原料 粘土、石英、长石、含钙、镁的天然矿物、含锂矿物,精制锆英石等;釉用矿物原料虽与坯用矿物原料大致相同,但比坯矿物原料在纯度和细度上一般要求更严格。 (B)化工原料 碳酸钡(BaCO3)、氧化锌(ZnO)、二氧化锡(SnO2)等。 (C)辅助原料 二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化锡(SnO2)等。 B、各原料在釉中的作用 A 矿物原料的作用 赋予釉浆及注浆料使用时的悬浮性和稳定性。 B 化工原料

29、的作用 色料:使坯体或釉面呈现出人们所期望的各种色面,提高制品的外观质量。 C 辅助原料的作用 (a) 乳浊剂:赋予釉面乳浊效果,掩盖坯体的色调,提高制品的外观质量和使用功能。 (b) 固定剂:应用与丝网印刷,使印刷的浆料牢固附着在坯体的表面或釉面,不致于在多次印刷时或搬运时造成堵网或剥落。 (c) 促渗剂:应用于渗透釉,促进彩料向坯体内部渗透。 (d) 水:是湿法制备粉料成为可能;赋予釉浆、泥浆流动性;保证施釉质量。 本设计中釉用原料直接购买 燃料的选择 根据佛山地区的资源概况和环保要求,本设计中所选用的燃料为天然气,热值1000kal (3)配方设计 坯体的配方设计 (a)坯体的化学组成范

30、围 釉面地砖坯体的化学组成范围见表3-26 如表3-2 坯体配方的组成范围 单位:%组成SiO2Al2O3Fe2O3CaO+MgOKNaOI.L含量647416240.51.50.53482.57 各氧化物在坯体中的作用: SiO2。以“半安定方石英”、“残余石英颗粒”、熔解在玻璃相中的“熔融石英”以及在莫来石晶体中和玻璃态物质中的结合状态存在。SiO2是瓷的主要组分,含量很高,直接影响瓷的强度及其它性能。但其含量不能过高,如果超过75%接近80%,瓷器烧后热稳定性变坏,易出现自行炸裂现象。本设计当中由石英和法库粘土引入。 Al2O3。瓷中的Al2O3主要是由长石和高岭土引入的,是成瓷的主要组

31、分,一部分存在于莫来石晶体中,另一部分熔于熔体中以玻璃相存在。Al2O3可以提高瓷的化学稳定性与热稳定性,提高瓷的物理化学性能,提高白度。含量多会提高瓷的烧成温度,若过低(低于15%),则瓷坯趋于易熔,容易变形。本设计中主要由长石和高岭土引入。 Na2O与K2O。Na2O与K2O主要由长石引入,它们也是成瓷的主要组分,起助熔剂作用,存在于玻璃相中提高透明度。据湖南界牌瓷厂研究,K2O可使瓷的音韵宏亮、铿锵有声,而Na2O过多,则瓷的声音沙哑。一般Na2O与K2O的总量控制在5%以下为宜,否则会急剧地降低瓷的烧成温度与其热稳定性。本设计中主要由长石引入。 碱土金属氧化物(MgO、CaO等)。我国

32、瓷中的碱土金属氧化物,在一般情况下含量较少,而且不是特别引入的。它们在少量的情况下只与碱金属氧化物共同起着助熔作用。但引入MgO、CaO等,可以相对地提高瓷的热稳定性和力学强度,提高白度和透明度、改进瓷的色调,减弱铁、钛的不良着色影响。着色氧化物(Fe2O3与TiO2)。瓷组成中的铁、钛氧化物含量微弱,但它们的有害影响却很大,可使瓷被着色成不好的色泽,影响其外观品质。 (b)坯体的配方设计 本设计的配方如表3-3所示 表3-3 配方设计 单位:%高岭土黑泥石英长石421815.724.30 (c) 坯体配方计算 i 由高岭石引入的各种氧化物的量 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 由黑泥引入的各种氧化物的量 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 由石英引入的各种氧化物的量 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 由长石引入的各种氧化物的量 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 本设计坯体各原料中的个氧化物的含量和坯体中各氧化物的含量如表3-4 表3-4 坯体中各氧化物的含量 单位:%名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKNaOI.L高岭土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-长石15.365.2900.10690.11660.07293.1010.1069总计64.8120.530.60370.33910.17016.8

36、674.976 由表可知各氧化物在坯体化学组成范围之内,符合要求。 釉的配方设计 (a)底釉 本设计中底釉的化学组成如表3-5 表3-5 釉面地砖釉的化学组成范围单位:%化学组成SiO2B2O3Al2O3CaOMgOK2ONa2OPbOLi2O灼减含量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,通过/(R2O+RO)的摩尔比可初

37、步判断釉的熔融性能,摩尔比为2.54.5之间的较易熔,4.5以上则较难熔。 Al2O3在釉中的作用:Al2O3主要由粘土、长石、冰晶石、氧化铝、氢氧化铝等引入,是形成釉的网络 中间体,既能与SiO2结合,也能与碱性氧化物结合。Al2O3能改善釉的性能,提高化学稳定性、硬度和弹性,并能减低釉的膨胀系数。熔块釉中适当的Al2O3可防止釉面龟裂。Al2O3还能提高熔融温度,增加熔体的高温粘度,使釉在成熟温度下具有必要的稳定性。 CaO在釉中的作用:CaO主要由方解石、大理石、白云石、石灰石、白垩、硅灰石、钙长石等引入。CaO在釉中是主要熔剂,在SK4温度以上,它可以减低高硅釉的粘度,提高釉的流动性和

38、釉面光泽度,对有些色釉可以增强釉的着色能力,但会使釉面的白度降低,一般其用量不会超过18%,过多会使釉结晶,导致釉层失透,形成无光釉。 MgO在釉中的作用:MgO主要由菱镁矿、白云石、滑石引入。MgO在低温时起耐火作用,但以MgO、CaO混合使用时,耐火性降低。在高温下MgO与CaO类似,是强的活性助熔剂,可提高釉熔体的流动性;可促进坯釉中间层的形成,从而减弱釉面的龟裂;提高釉面硬度,用作建筑瓷釉可提高釉面耐磨性,用作卫生瓷可耐酸碱;MgO在用作低温无光釉组分时,以滑石加入,有提高乳浊性的作用,与锆英石同时加入,乳浊效果更为明显,可提高白度。 Na2O+K2O在釉中的作用:Na2O来源于钠长石

39、、硼砂、碳酸钠、硝酸钠。K2O来源于钾长石、碳酸钾、硝酸钾。 K2O、Na2O、Li2O O都是强助熔剂它们能降低釉的熔融温度和粘度,能增大熔体的折射率,从而提高其光泽度,降低釉的化学稳定性、力学强度。 ZnO在釉中的作用:ZnO直接以氧化锌或碳酸锌引入,ZnO可使釉易熔,降低釉的高温烧成温度,对釉的力学强度、弹性、熔融性能和耐热性能均能起到良好的作用,还能增加釉的光泽度、白度,增大釉的成熟温度范围。一般ZnO用量不宜过多用量过多可提高耐火度、粘度、,使釉不易熔融但釉面光泽并不降低,当达到饱和时ZnO析晶。 PbO在釉中的作用:PbO由铅丹、铅白、密陀僧引入。PbO是最强的助熔剂,PbO与Si

40、O2极易反应生成低熔点的硅酸铅,由于硅酸铅折射率高,因而可形成光泽度高的釉面。 本设计中底釉直接购买,在同添加剂一起混合研磨制成釉浆。 (b)面釉 面釉的化学组成 熔块(95%)+湛江白土(5%)+添加剂 本设计中面釉的熔块直接购买,同湛江白土和添加剂一同研磨制取。 (c)印花釉 印花釉粉(75%)+甘油(25%35%)+乙醇+添加剂 (4) 生产工艺流程 生产工艺流程 生产工艺流程如制图4-1 主要工序及技术指标说明 A、原料制备 主要工序:包括浆料及釉料配料、球磨、过筛除铁、均化陈腐,再通过柱塞泵输送到伺服罐,而后通过柱塞泵进入到喷雾塔喷雾造粒,形成的粉料通过传送带输送到粉料仓陈腐48小时

41、。其中,浆料及釉料配料是指选用多种原料按一定比率进行配料,它应能适应成型、干燥与烧成的要求,它是陶瓷生产的核心技术,配方是否合理直接关系到产品在生产过程中及后期的质量。配料主要设备有配(喂)料机等。 球磨: 指将配好的料进行球磨成具有一定细度、水份、流动性的浆料。主要设备为各种吨位的球磨机、浆池等。 球磨机的工艺参数如表3-6所示 表3-6 球磨机的工艺参数工艺参数指标粘土类原料风化期(月)3硬质料入磨粒度mm5软质料入磨粒度(mm)100料:球:水1:1.8:0.6泥浆筛余(um)筛余633%球石级配D80100占20%D6080 占30%D4060 占50%粉料级配(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%泥浆粘度(s)3060 喷雾造粒、干燥: 主要工序:包括喷雾造粒、干燥。其中,喷雾造粒:是指将制好的浆料通过柱塞管道高压喷至喷雾塔中,利用塔内热量将浆料制成具有一定粒度、水份等的粉料。主要设备为喷雾塔。 工艺参数: 粒度:2080目,占85%90%、水分5%9% B、成型 主要工序:布料、压制成型。其中,压制成型:是指将粉料通过各种输送过程填至压机模具中,经压机加压、排气等工作循环最终制成具有一定形状大小的坯体。主要设备为压机。 工艺参数:成型压力:300400公斤 C、干燥 主要工序:

43、坯体干燥:是指由粉料组成的砖坯含有一定的水份,为使其能满足烧成的要求,在烧成之前必须将坯体内表面水汽化排除,使坯体具有一定的干度、强度。主要设备为干燥窑。 工艺参数:干燥温度:150 D、烧成 主要工序:烧成:为了获得所要求的使用性能,对成型后经干燥(素烧)的陶瓷坯体进行高温处理的工艺。主要设备为烧成窑。 工艺参数:烧成温度:119012103.2 工艺计算3.2.1 物料衡算 (1) 粉料用量计算 800mm×800mm釉面地砖每片粉料用量22kg/m2 各工段损耗率10% 原料阶段:(加料、球磨、浆池、喷雾造粒)1.5% 成型阶段:(料仓、压机、干燥窑) 1% 左右 施 釉 段:

44、(施釉、印花)1.5%左右 烧 成:(入窑、烧成、卸砖)1%左右 总烧成率:5% 各种原料的年用料量 高岭土 :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 长 石 :(2.4×106×22×24.3%/1-5% 1.35×107 kg 本设计中所用的原料年用量如表3

45、-7所示 表3-7 原料年用量单位:kg原料年用量高岭土黑泥石英长石总量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 燃料的热值:天然气 :1000kal/m3 每片砖需热量5000kal/kg 燃料的年用量

46、 2.4×106×22×5000÷100026400000m33.2.2工艺设备选型 (1)泥浆制备 球磨机的选型 MKQt/HF M:球磨机台数 K:不平衡系数 K1.2 t :球磨周期 20h H:年时基数 300×(1.5+20) Q:配合料的年加工量 55530t F:设备的生产能力 100t/hM1.2×55530×20/300×(1.5+20)×1002.06(台)取M4 其中一台备用每天用料量:55530/300185.1t/天 喂料机选型 喂料机的工作参数如表3-8所示 表3-8 喂料机的

47、工作参数型号生产能力(50/次)台数长×宽×高最大进料粒度(mm)GZD-300×905033050×1430×1550450 皮带输送机 带宽(mm):650输送物最大尺寸:大小均粒50% ,90%的细度 输送能力:150 t/h 过筛除铁 A、放浆除铁筛子(40目)4个 B、振动筛(100目)4个 C、除铁设备:处理能力 5t/h 泥浆含水;36% 每天泥浆量q185.1t/(1-36%)289.22t12.05t/h 除铁设备个数:12.05/53台 除铁设备共4台,其中一台备用 泥浆池(泥浆池需存2天的使用量) A、尺寸:8000

48、15;4000 B、个数:ZqD/pV q:每天泥浆量 289.22t/天 D:天数 2天 P:利用率 90% V:容积 150.72m3 :泥浆密度 1.67t/m3Z289.22×2/90%×150.72×1.672.55取Z4其中一个备用 搅拌机 搅拌机的工作参数如表3-9所示表3-9 搅拌机的工作参数工作参数指标型号进料容量(升)生产能力(m3/h)整机质量(kg)整机功率(KW)料斗提升速度(m/min)搅拌轴转速(转/分)搅拌时间(s)骨粒粒径(mm)外形尺寸(mm)台数(台)JDK500D8002530450015.55202525306080330

49、0×2150×18704 柱塞泵 型号:YB140D?10 外形尺寸:1580×1000×1600 额定流量:m3/h:10 共需8个,其中四台备用 (2)粉料部分 喷雾塔 型号:5000型 粉料含水:6%泥浆含水:36% 干燥能力:5000×(100%?36%)/(36%?6%)10.67t/h 289.22/(10.67×20)1.36 取2台 尺寸:7000×10000 伺服罐 半小时的泥浆量:10.67/2×(1?36%)9.12 一个喷雾塔对应2个伺服罐台数:4 Vr2h5.94m3 粉料仓 陈腐时间:4

50、8 h 料仓直径:3m高度:11m M185.11×3555.3 t V粉仓1/3R2h+R2h63.59m3 m63.51×0.8×150.87 t 粉料仓个数:M/m555.3÷50.8710.9211 共需粉料仓20个,其中9个备用 (3)成型部分压机 压机的技术参数 本设计选用的压机技术参数如表3-10所示 表3-10 压机技术参数技术参数指标砖坯模具大小(mm)片数(片)收缩率(%)压力(kg/cm2)压机吨位(t)型号最大压力(KN)芯顶出力(KN)动梁最大行程(mm)动梁与底座最小间距(mm)动梁与底座最大间距(mm)左右立柱净空(mm)动

51、梁工作面宽度(mm)最大填料高度(mm)空循环次数可达(次/min)周期加压次数(次/min)电动机整机容量(kw)整机重量(t)880×8802104007800KD780078002431705106801750119060182398.42153.6 台数 每天产产品量:8000/(0.8×0.8)12500 12500/2×23×604.53 台数:10.06/60.75 共需1台压机 (4)干燥窑 内宽B 内宽B:800×(1+10%)×3+50×2+200×23140 mm 内宽:3200mm 有效长度L 入窑量:8000m2/天 干燥周期:50min 装窑密度 g1000/880×3×0.88×0.882.64 片/m2 L8000×50/0.88×24×60×2.64119.57 m 每节干燥窑长2.1m 119.57/2.157(节) 实际长度:57