年产450万m2瓷质地板砖工厂坯料车间的设计-化学工程毕业论文

Hefei University 年产 450 万 m2瓷质 地板砖工厂坯料车间的设计 系别：化学工程系 专业：09 无机非专业 学制：四年 姓名：孙改行 学号：0903031011 导师：尹奇异 年产年产 450 万万 m2瓷质地板砖工厂坯料车间瓷质地板砖工厂坯料车间的设计的设计 坯料车间 原料拣选、存放工艺制度: (1)硬质原料进厂粒度控制在 2 左右，原料含水率平均在 5%左右。 (2)软、硬质料储存风化 70 天。 (3)滑石进行预煅烧处理。 坯料配方计算 1. 瓷坯的化学组成见表 2-2 表 2-2 瓷坯的化学组成 化学组 成 SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OI.L. 瓷坯65.6221.860.470.202.321.473.560.673.82 不含灼减量的瓷坯化学组成见表 2-3 表 2-3 不含灼减量的瓷坯组成 SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O合计 68.2422.890.30290.212.40631.523.69270.7574100.0 2.将瓷坯和原料的化学组成换算成无酌减量的化学组成（%） ，计算结果见表 2-4： 表 2-4 原料的化学组成不含酌减 化学 组成 SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OI.L.合计 瓷坯65.6221.860.470.202.321.473.560.673.82100.00 山西祁 县长石 65.6618.380.1713.372.640.33100.55 山东海 阳滑石 62.290.360.3931.85.1499.98 河北上 庄粘土 42.2536.940.660.901.230.70.1916.299.07 河北高 岭土 47.8938.600.300.060.190.0314.75101.82 新余硅 灰石 52.290.830.5042.651.530.22.32100.32 山东泰 安石英 99.480.360.010.0399.88 氧化铝0.0298.60.020.26199.9 表 2-5 计算过程 注：(1)坯料的化学组成是根据实际生产经验取定的值，作为杂质成分的 Fe2O3与 TiO2的含 量越少，烧后瓷质的白度越高，因此坯体配方中 Fe2O3与 TiO2的含量越少越好。配料计算 结果低于坯料预定的 Fe2O3与 TiO2的含量要求，说明所用原料中杂质成分 Fe2O3与 TiO2的 含量少。 (2)从瓷坯的组成可知，此瓷为长石质瓷，因而 CaO 并非特别引入的，配料计算结果略 低于坯料预定的含量要求，对生产和制品性能不会造成明显的影响。 (3)Al2O3在制品的晶相形成、坯体强度等方面起关键作用，而 K2O、Na2O 在制品烧结 时助熔作用明显， 因而配料计算结果略高于坯料预定的含量要求， 对生产和制品性能不会造 成明显的影响。 3. 将上述计算结果换算成为含酌减量的实际原料配料量，计算结果见表 2-6： 表 2-6 坯料配方 原料 名称 粘土长石硅灰石滑石高岭土石英氧化铝总计 不含酌 减量的 19.2726.44.84.216.7326.691.91100.0 项目 化学组成 SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONaO 瓷坯68.2322.730.490.212.411.533.700.70 引入 19.27% 粘土 9.8248.59060.15420.210.28520.16380.0443 剩余58.40614.1350.33582.12481.533.53620.6557 引入 26.4%长 石 17.29724.84180.04493.52180.6943 剩余41.10889.29760.29092.12481.520.0144-0.0386 引入 4.8%硅 灰石 2.56080.04080.02452.0890.07490.0144 剩余38.5489.25680.26640.03581.44510.0144-0.053 引入 4.2%滑 石 2.75860.0160.01721.4083 剩余35.78949.25680.25040.01860.03680.0144-0.053 引入 16.73% 高岭土 9.20157.41640.05690.01510.03680.0067 剩余26.58791.84040.19350.00350.0077-0.053 引入 26.69% 石英 26.59120.09610.0027 剩余0.00331.74430.19080.00350.0077-0.053 1.91%工业氧 化铝 0.00381.90430.00380.005 剩余-0.0005-0.0160.1870.00350.0077-0.058 配料量 含酌减 量的配 料量 23.4726.24.884.4318.8726.761.93106.54 实际配 料量 22.0324.594.584.1617.7125.121.811000 2.2.4 坯料的实验式 1. 将坯体配方换算成无酌减量时的百分比含量见表 2-7 表 2-7 不含酌减的坯体配方 SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O合计 68.2422.890.30290.212.40631.523.69270.7574100.0 2. 计算配方中各种氧化物的摩尔数 SiO2：68.2460.1=1.1354 Al2O3：22.89101.9=0.2246 Fe2O3：0.3029159.7=0.0019 TiO2：0.2179.88=0.0026 CaO：2.406356.1=0.0429 MgO ：1.5240.3=0.0377 K2O：3.692794.2=0.0392 Na2O ：0.757462.0=0.0122 3. 计算出中性氧化物的摩尔数 R2O3=Al2O3+Fe2O3=0.2246+0.0019=0.2265mol 4. 以中性氧化物为标准得各种氧化物的摩尔数 SiO2： 1.13540.2265=5.0128 Al2O3：0.22460.2265=0.9916 TiO2：0.00260.2265=0.0115 CaO：0.04290.2265=0.1894 MgO ：0.03770.2265=0.1665 K2O：0.03920.2265=0.1731 Na2O ：0.01220.2265=0.0539 5. 各氧化物按规定顺序排列得该坯体的坯体实验式为： 0.1731K2O 0.0539Na2O0.9916Al2O35.0128SiO2 0.1894CaO0.0084Fe2O30.0115TiO2 0.1665MgO 6. 坯料酸度系数 CA=n（RO2）/n（RO）+n（R2O）+3n（R2O3） =（1.1354+0.0026）/（0.0439+0.0377）+（0.0392+0.0122）+3（0.2246+0.0019） =1.4023 CA 在 1.4-1.6 之间时，其烧成温度为 1250-1280 7. 坯体烧成温度 T烧 AMOFA 2.3830-5 . 51534t）（ =1534+5.522.89-30（8.30.3029+28.5864）/22.89 =1634 式中 A Al2O3质量分数，%； F Fe2O3质量分数，%； MO TiO2、CaO、MgO 和 R2O 等杂质质量分数，%。 烧成温度：T烧1=16340.8=1307，T烧2=16340.85=1389 故本设计中实际烧成温度定为 1350是合理的。 4. 坯料的膨胀系数 ii yyy 1211坯 其中 i 为组分i的膨胀系数见表 2-6 i y为组分i的百分含量 表 2-6 组分i的膨胀系数（ 6- 10） SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O 0.271.671.331.331.670.332.833.33 ii1211 yyy 坯 （ 68.230.027+22.730.167+0.490.133+0.210.133+2.410.167+1.530.033+3.70.283+0.7 0.333）10-6 =7.4610-6/ 成型车间工艺制度 采用半干压法成型，采用科达公司 KD3800 自动液压机两台，每次压 2 块砖，压机频率 8minr。考虑工厂日生产量，两台压机中有一台连续工作 23 小时、一台工作 15 小时即可 满足要求。两台压机的具体工作时间段由生产情况确定。 球磨机 球磨机是目前陶瓷工业上广泛使用的原料细粉磨设备， 其主要功能是粉磨和混合陶瓷原 料。就陶瓷工业来说，由于生产工艺要求（如需要准确控制每批原料的各项工艺参数，原料 中不允许铁质掺入等）以及结构简单、操作维修方便、使用上机动灵活等方面考虑，通常采 用间歇式球磨机。由于湿式球磨时，水对原料颗粒表面的裂缝有劈尖作用，其研磨效率比干 式球磨高，制备的泥浆品质比干磨的好，泥浆除铁比干粉除铁阻力小、效率高，而且无粉尘 飞扬，故陶瓷厂普遍采用间歇式湿式球磨机。 1.坯用球磨机的选择 坯用球磨机参数见表 8-1 表 8-1 釉用球磨参数 型号60T 球磨机装料量 T/次60 工作转速 r/min10外形尺寸40007800 主传动电机Y315L2-4-B3-200kw主减速机ZLY400-20 对位电机Y180M-4-B3-18.5kw对位减速机ZLY160-20 启动方式软启动控制进出料口铁质盖配橡胶塞 生产厂家科达机电有限公司 (1)球磨机参数 年工作日 330 天， 连续工作， 三班制， 平均每天工作时长 24 小时， 球磨周期 18 小时 （球 磨 15 小时，装料、放浆 3 小时） 。 （2）磨机台数 每天球磨量：364.63t ，球磨时间：15 小时，装料时间为 3 小时。 选用 60t 球磨机，一次装料 60t 干料 364.63182460=4.56 坯用球磨机选 5 台 因考虑到磨机可能出现的意外事故或暂时性损坏问题，磨机可多备一台，故最终设 6 台球磨机。 液压机 压制成型是将干粉状坯料在钢模中压成致密坯体的一种成型方法。 由于压制成型的坯料 水分少，所受到的压力大，因为坯体致密、收缩较小、形状准确。压制成型的工艺简单、生 产效率高、缺陷少，便于连续化、机械化和自动化生产。 根据要求，本设计中选用科达 KD3800 压机 2 台，每台压机一次压砖 2 块，压制频率 8C/min，压机压力为 3800T。 成型用粉料机压的方式，生产过程要控制压机参数，以保证陶瓷生坯的质量要求，成型 生坯要准时测量规格尺寸，适当地抽查生坯强度。 “粉末”从储藏运送到冲压车间后,便进入第二阶段的生产过程。人们使用电力或水力驱动 的压力机,把粉末变成特定尺度、形状和抗张强度的实心体。在冲压过程中,粉末在 2,400 磅/ 平方英寸的压强冲压成型,“陶胚”或者“砖体”的抗张强度达到 8 磅/平方英寸。陶胚经常堆放 在金属台架上,此时就可以开始下个阶段的生产。 成架的瓷砖从冲压车间被运送到干燥室指定的区域,陶胚在室温下干燥 12 至 24 小时,其 间将蒸发 8%水分中的 2%。经过这个等待阶段后,陶胚将被运至一个干燥室开始干燥过程的 第一阶段。 干燥过程包括三个 12 小时的周期,每个周期的温度大致如下： 第一个周期,100110 华氏摄氏度；第二个周期,160 170 华氏摄氏度；第三个周期,210 230 华氏摄氏度。经过 36 小时的干燥之后,陶胚已不含水分,其抗张强度达到 16 磅/平方英寸。 参考文献 1石棋，李月明.建筑陶瓷工艺学M.武汉:武汉理工大学出版