万件日用陶瓷厂坯料车间工艺设计毕业设计说明书.doc

学学 号 号 201008010430 HEBEI UNITED UNIVERSITY 毕毕业业设设计计说说明明书书 GRADUATE DESIGN 设计题目 年产设计题目 年产 1800 万件日用陶瓷厂坯料车间工艺设计万件日用陶瓷厂坯料车间工艺设计 学生姓名 许甫尧学生姓名 许甫尧 专业班级 专业班级 10 材料材料 4 班班 学学 院 材料科学与工程学院院 材料科学与工程学院 指导教师 郑占申指导教师 郑占申 教授教授 2014 年年 06 月月 04 日日 摘 要 本设计是结合当前社会经济背景 我国基本国情 在环境保护 市场需求 的基础上深入了解调查后做出的一份针对性的日用陶瓷工厂设计 厂址选在唐 山 预计年产量 1800 万件 首先 根据物料平衡计算 确定原料进厂到成品出 厂过程中各工序 各种原料 辅助材料 燃料及水电需要量和各堆场 仓库面 积 其次 根据设备选型结果选取主要设备如球磨机 浆池 料仓 压滤机 干燥窑和烧成窑等 生产工艺流程由原料 成型 烧成三部分组成 包括坯 釉料制备 成型 干燥 施釉 烧成 检选包装工段 然后 根据生产工艺流 程和所选设备进行工艺设计和布置 确定独立式车间布置及主要车间面积 日 用陶瓷厂坯料车间工艺设计在传统的基础上 采用现代科学的方法进行设计布 置 这将有效地提高经济效益 减少劳动强度 本设计综述了日用陶瓷的发展 及现状 进行了原料和工艺流程的选择 完成了配方计算 全厂的物料平衡计 算 设备的选型以及坯料车间的设计 在掌握原料性质及完成配方计算的基础 上 算出了原料堆场的面积 确定了机械设备的选型 通过主要工艺参数和不 平衡系数的选择 进一步完善了各种计算和设备选型 满足了设计要求 最后 把原料仓库工艺布置和泥浆制备车间的工艺布置在图纸上绘制出来 主要涉及 设备有球磨机 破碎机和提升机等 关键词 日用陶瓷 工艺设计 物料计算 设备选型 车间布置 I 62 Abstract This design is combined with the current social and economic background and China s basic national conditions It is also based on the environmental protection and the market demand This is a survey made after the design for daily use ceramics factoryWith the depth understanding Factory is located in Shenyang the annual output is expected to 18000000 Firstly according to the calculation of material balance determine the raw materials to finished products in the process all kinds of raw materials auxiliary materials fuel and power requirement and the yard warehouse area Secondly according to the equipment selection results selecting main equipment such as ball mill pulp pool hopper filter drying kiln and kiln etc The production process is made up by the raw materials molding and firing three parts mainly including billet and glaze preparation molding drying glazing firing check the packaging section Then we according to the production process and the equipment for process design and layout of the determination of the independent type workshop layout and main workshop area This design of the blank workshop of the Sanitary ceramics factory is based on the traditional design principles The design and layout use the modern and scientific approach which will effectively increase economic efficiency and reduce labor intensity This design reviewed the development and the present situation of the Sanitary ceramics selected the raw material and process flow and completed the formula calculation the whole plant material balance calculations the equipment selection and the design of the blank workshop In master of raw material properties and on the basis of the completion of formula calculation the design worked out the area of the materials stockyard and determined the mechanical equipment selection Through the selection of the main process parameters and the unbalance factor the design further refined the calculation and selection to meet the design requirements The layouts of the process the raw material warehouse and the slurry preparation plant fully shown in the drawings Mainly includes the ball mill mud pools crusher and elevator etc Finally show the raw material warehouse and the slurry preparation plant on the drawing the equipment mainly involves the ball mill the crusher and ascend machine etc Keywords daily use ceramics process design the calculation of balance the equipment selection 目 录 引言 1 第 1 章 绪论 1 1 1 日用陶瓷的定义和分类 1 1 1 1 日用陶瓷的定义 1 1 1 2 日用陶瓷制品的分类 1 1 2 日用陶瓷的发展 1 1 2 1 日用陶瓷的发展历史 1 1 2 2 日用陶瓷的发展现状 2 1 2 3 日用陶瓷的发展趋势 3 1 2 4 科技进步的发展历程 4 第 2 章 工艺设计方案 6 2 1 建厂地区和厂址的选择 6 2 1 1 建厂地区的选择的主要因素 6 2 1 2 厂址具体位置选择的原则 6 2 2 全场总平面工艺布置 7 2 2 1 总平面布置的基本原则 7 2 2 2 主要措施 9 2 3 总平面布置的工艺要求 10 2 3 1 工厂的组成 10 2 3 2 工艺要求 10 2 4 主要生产车间的布置 10 2 4 1 泥料制备车间 10 2 4 2 成型车间 11 2 4 3 焙烧车间 12 2 4 4 辅助生产车间 12 第 3 章 工艺设计计算 13 3 1 工艺流程的原则 13 3 2 确定工艺流程的依据 13 3 2 1 原料的组成及性质 13 3 2 2 产品品种及质量要求 14 3 2 3 建厂规模及技术装备水平 14 3 2 4 建厂地区气候条件 14 第 4 章 原料性质与配方 15 4 1 矿物原料的性质 15 4 1 1 粘土类矿物原料及其性能 15 4 1 2 长石类矿物原料 16 4 1 3 硅质原料 16 4 1 4 其他矿物原料 16 4 2 陶瓷原料中各种氧化物的作用 16 4 3 差减法计算坯料配方 19 III 62 4 3 1 坯料配方的计算 19 4 3 2 釉料配方的计算 22 4 4 工艺性能指标 24 第 5 章 全厂物料平衡计算 26 5 1 物料平衡计算的意义 26 5 2 工艺参数的选择 26 5 3 陶瓷厂主要工艺参数实例 27 5 3 1 陶瓷厂主要工艺参数 27 5 3 2 其他设计参数 28 5 4 物料平衡计算 28 第 6 章 工艺设备选型和计算 33 6 1 工艺设备选型的作用 33 6 2 设备选型应考虑的因素 33 6 3 车间工作时间与生产班制的计算 34 6 4 不平衡系数的选取 36 6 5 破碎设备计算与选型 36 6 5 1 粗碎设备的选型 36 6 5 2 中碎设备选型 37 6 5 3 细碎设备选型 37 6 6 泥浆泵的计算与选型 38 6 7 泥浆搅拌设备的计算与选型 39 6 8 筛分设备的计算与选型 40 6 9 除铁设备的计算与选型 41 6 10 真空泵及其泥浆池的计算与选型 41 6 11 压滤机的计算与选型 42 6 12 输送设备的计算与选型 42 6 13 隧道窑选型 43 第 7 章 原料车间设计 44 7 1 原料车间工艺特点 44 7 2 原料车间工艺布置的原则和要求 44 7 3 原料车间各设备的特点 45 7 4 原料的储存与运输 46 7 4 1 原料的储存 46 7 4 2 原料的运输 46 7 5 原料的贮存面积的计算和堆放 46 7 6 厂区的绿化 美化设计 47 7 6 1 绿化的意义 47 7 6 2 绿化原则 48 7 6 3 绿化对象 48 7 7 环境保护计划 48 7 7 1 采用标准 48 7 7 2 主要污染源 49 7 7 3 污染的防治 49 参考文献 51 谢 辞 53 1 62 引言 日用陶瓷行业在我国是一个古老的行业 大约已有 8000 多年的历史 在唐 宋时期 陶瓷制造已相当发达 并形成一定的生产规模 宋代钧 汝 官 哥 定五大名窑 产品闻名于世 陶瓷器作为商品开始批量输出海外 明清两代 是我国瓷业发展的历史鼎盛时期 以江西景德镇瓷器为代表 以其精美多样的 产品 精湛的技艺 在全世界享有极高的声誉 1 90 年代以来陶瓷工业迅速发 展 产量猛增 经营体制更加灵活多样 日用陶瓷科技进步出现了可喜的局面 推动着生产力向前发展 各项新技术新装备 新产品不断涌现 企业改造更新 有了活力 全行业呈现出蓬勃昌盛的景象 产品数量猛增 质量明显改善 行 业面貌出现突破 繁荣了国内外市场 日用陶瓷出口贸易已成为我国轻工产品 外销的拳头商品之一 为国家争得巨额外汇 为进一步了解唐山地区日用陶瓷的发展状况 决定借鉴传统日用陶瓷厂工 艺技术结合现有的先进设备及技术进行年产 1800 万件日用陶瓷厂坯料车间工艺 设计 1 62 第 1 章 绪论 1 1 日用陶瓷的定义和分类 1 1 1 日用陶瓷的定义 英文名称 domestic ceramics 供日常生活使用的各类陶瓷制品 有陶 细瓷 炻瓷三大类 1 1 2 日用陶瓷制品的分类 1 按瓷种分类 目前市场上流通的主要有日用细瓷器 日用普瓷器 日 用炻瓷器 骨质瓷器 玲珑日用瓷器 釉下 中 彩日用瓷器 日用精陶器等 2 按花面装饰方法分类 按花面特色可分为釉上彩 釉中彩 釉下彩 色釉 未加彩的白瓷等 3 按用途分类 如餐具 茶具 咖啡具 酒具 饭具等 1 2 日用陶瓷的发展 1 2 1 日用陶瓷的发展历史 日用陶瓷行业在我国是一个古老的行业 大约已有 8000 多年的历史 在唐 宋时期 陶瓷制造已相当发达 并形成一定的生产规模 宋代钧 汝 官 哥 定五大名窑 产品闻名于世 陶瓷器作为商品开始批量输出海外 明清两代 是我国瓷业发展的历史鼎盛时期 以江西景德镇瓷器为代表 以其精美多样的 产品 精湛的技艺 在全世界享有极高的声誉 建国以前 我国陶瓷行业受到 了严重摧残 一蹶不振 而此间西方制瓷业却得到了很大发展 我国的瓷国地 位受到了严重挑战 3 1949 年 10 月新中国诞生了 陶瓷业获得了新生 在破残的基础上恢复并 得以发展 在党和各级政府的关怀支持下 我国日用陶瓷逐步建立了比较完整 的现代工业体系 根本上消除了 备料用石碾 手工拉形坯 燃料用槎柴 烧 成靠龙窑 的原始传统的生产方法 五六十年代期间 在 百花齐放 正确方 针的推动下 日用陶瓷技艺推陈出新 继往开来 形成了以原料产地为中心的 南北方各陶瓷集中产区 各地生产出具有各自独特风采 格调迥异 繁花似锦 的陶瓷品种 在党的十一届三中全会的改革开放正确方针指引下 日用陶瓷科 技进步出现了可喜的局面 推动着生产力向前发展 各项新技术新装备 新产 品不断涌现 企业改造更新有了活力 全行业呈现出蓬勃昌盛的景象 产品数 量猛增 质量明显改善 行业面貌出现突破 繁荣了国内外市场 日用陶瓷出 口贸易成为我国轻工产品外销的拳头商品之一 为国家争得巨额外汇 90 年代以来陶瓷工业迅速发展 产量猛增 经营体制更加灵活多样 各主 要产瓷区发展不平衡 开始出现亏损企业 技术进步步伐放慢 全行业收益不 理想 具体从日用陶瓷产区也可看出 由于改革开放和机制的转变 地方政策 的灵活多样 一些过去大的产瓷区如 江西景德镇 湖南醴陵 河北唐山等国 营企业生产不景气 有的甚至倒闭 使得这些产区日用陶瓷产量的排名在逐年 下降 同时也有一些新产区正在蓬勃发展 主要是机制活 民营企业在不断增 加 同时这些企业注重人才 注重新产品开发 注重市场 新闻发布 招商 广告 并注重建立现代的销售网络和营销理念 建立代理商 分销商 例如 广西北流 广东潮洲 福建德化 山西怀仁等由于地方政府重视并成立陶瓷行 业协会 使得日用瓷生产大幅度增长 目前广东省产量占全国第 1 位 广西省 占全国第 4 位 山西省占全国第 7 位 由此可看出目前全国日用陶瓷的发展有 一个区域性的变化 主要是机制 体制的变化 特别是民营企业的发展 促进 了日用陶瓷工业的发展 4 1 2 2 日用陶瓷的发展现状 新中国诞生后 党和政府十分关心和重视日用陶瓷工业 64 年来 特别是 改革开放 34 年来 我国的日用陶瓷行业得到了迅速的发展 陶瓷企业遍布全国 形成了江西省景德镇 河北唐山 邯郸 山东淄博 江苏宜兴 湖南醴陵 福 建德化 广东佛山 湛江 汕头 潮洲 辽宁海城等重点陶瓷产区 建立了陶 瓷研究所 设计院 大专院校与陶瓷装备制造 装饰材料制造等专业工厂 一 个完整的工业体系业已建立 产品品种也由日用陶瓷 陈设艺术瓷扩展到建筑 卫生陶瓷 工业陶瓷及高技术陶瓷领域 改革开放以来 我国传统的日用陶瓷 行业引进了国外先进的制瓷技术和装备 使许多产区 企业的生产进一步现代 化 产品质量不断提高 出口创汇增加 我国日用陶瓷工业和世界先进水平的 差距在逐步缩小 全国现有国有企业及集体企业约 1700 家 约占全部企业的 21 职工总数近 40 万人 村办 民营个体企业由于受业主资金 技术和能力 等各方面的影响 大多数企业起点较低 投入较少 生产的品种多数是低档产 3 62 品 我国日用陶瓷产量是世界第一 约占世界每年总产量的 40 出口量同样 是世界第一 随着行业结构调整的加快和与国际市场的进一步接轨 日用陶瓷 出口产品结构也不断改善 从过去的一般细瓷 增加了炻瓷 强化瓷 耐热瓷 骨质瓷 高石英瓷等 2002 年我国日用陶瓷产量为 140 亿件 出口量 82 23 亿 件 出口换汇 17 13 亿美元 单件换汇 0 208 美元 2003 年日用陶瓷产量 170 亿件 出口量 92 91 亿件 出口换汇 20 44 亿美元 但单件换汇仅为 0 22 美元 产品主要是中低档产品 从 2001 年起日用陶瓷出口比例超过 50 以上 出口依 存度越来越高 但多年来单件换汇平均在 0 20 0 25 美元 平均达到 0 30 美元以 上的仅有两年 即 1995 年为单件换汇为 0 36 美元 这也是历史最高一年 1997 年达到 0 32 美元 而产量在 1992 年以后就达到 60 亿件以上 其中达 100 亿件以上有 3 年 即 1997 年 115 59 亿件 2001 年 131 54 亿件 2002 年 140 亿 件 从以上情况可以看出我国日用陶瓷大都属于低档产品 换汇率很低 仅为 国外产品的 1 5 1 7 由于出口出现竞相压价的现象 不仅使得企业利润大幅度 下降 还会造成国际外贸时倾销发生 给日用陶瓷生产带来不可估量的影响 使得我国日用陶瓷在国际上声誉下降 1 2 3 日用陶瓷的发展趋势 国内陶瓷市场伴随人民生活水平的提高和旅游业升温 内销日用陶瓷需求 市场出现了以下几点显著变化 一是粗瓷和质量差的细瓷滞销 中档细瓷行销 目前 除少数 老 少 边 穷 地区一些没有解决温饱的家庭外 从城市到 农村 家庭餐桌上很少见到粗碗或破碗 一般家庭 特别是新组建家庭 基本 上都有一套以上的 当家碗 当家茶具 二是套装餐 茶具和酒具供不应求 用户开始讲究产品包装 此外 受旅游业发展的推动 宾馆瓷 餐馆瓷需求强 劲是日用陶瓷国内市场出现的又一新特点 目前 我国建成和在建的高档宾馆 酒店有一千多家 年消费日用陶瓷价值逾亿元 由于资金限制 多数宾馆 酒 店无能力购买国外高档宾馆瓷 而不得不将求购眼光转向国内 即使有经济实 力的单位 考虑配套 补单困难 也纷纷转向国内市场 我国日用陶瓷行业从国内外两个市场来看 目前应尽快进入重要的调整提 高期 尽管日用陶瓷出口逐年还会略有增加 但由于日用瓷还只是中低档产品 不能进入国际高档日用陶瓷行列 更兼发展中国家本民族陶瓷工业的崛起 将 会直接影响我国的日用陶瓷外贸 不采取有效紧急的调整决策 日用陶瓷外贸 将会出现一个拐点 不但在出口金额上逐年下降 出口数量也会不断下降 这 决不是危言耸听 我们认为 我国的日用陶瓷必须从产品质量争得高档次 以 优质共识品牌抢占市场 这应是我国 21 世纪日用陶瓷的总体面目 具体而言就 是 以组织研发和生产世界市场承认的高中档日用陶瓷为主攻方向高档日用瓷 和日本 英国 德国等抢占国际市场 增加市场份额 中档日用陶瓷面向第三 世界 并同时生产出适应中东 非洲等国家和地区的受欢迎的日用陶瓷 不断 扩大市场份额 与此同时也注重国内日用陶瓷市场 以高档日用陶瓷阻挡国外 日用陶瓷的扩张 以中档日用陶瓷满足国内广大顾客的需求 尽管要实现以上 目标会有各种困难 但我国陶瓷界只要齐心协力 奋力拼搏 就一定能逐步创 造出新的辉煌 1 2 4 科技进步的发展历程 1 陶瓷原料和坯料制备 在我国日用陶瓷发展的第一阶段 1950 1978 年 陶瓷原料制备主要方式是 石碾 极易造成质量 成分和颗粒级配等的波动 故难以生产出中档日用瓷产 品 更谈不上生产高档日用瓷 进入发展的第二阶段 1978 2013 年 后 陶瓷 原料正在逐步实现标准化 目前苏州青山高岭土 福建龙岩高岭土 山西大同 土正是如此 已部分商品化 并向坯料 釉料标准化 商品化方向迈进 在原料加工工艺上采用的新技术与装备有 粘土淘洗技术 高梯度磁选技术 振动过筛技术 容量法配料 高压滤泥机使用 大容量球磨机使用 氧化铝瓷 球衬板使用等等 坯料制备极少数已采用喷雾干燥造粒 2 釉料制备新技术 随着快速烧成技术的应用 对釉料提出了更高的要求 这就需要不断改进 釉料制备工艺来提高釉料质量 增加产量 传统的滚筒式球磨机制釉在一定程 度上受到限制 它难以满足新工艺 新技术对釉料颗粒度 颗粒级配及分布的 要求 用新型搅拌球磨机 环隙级配球磨机取代是理想的选择 采用这种新型 球磨机的同时 又采用锆质或钇锆质材料作为研磨介质 可保证球磨机具有较 大填充系数 利于提高产量 这两种新型球磨机较易洗涤 且能耗低 制备的 釉料质量较高 可以明显减少针孔 滚釉等缺陷 3 成型工艺技术和装备 在我国日用陶瓷发展的第一阶段 1950 1978 年 成型主要是手工拉坯或刀 压 进入发展的第二阶段 1978 2013 年 后 逐步采用了一些新型的成型工艺 技术和装备 在注浆成型方面 主要是引进了一些注浆生产线 更进一步的是 采用压力注浆成型既可采用单件模具 又可实现多件模具组合式成型 还可由 5 62 多件模型组成转台式压力注浆成型生产线 它与普通注浆成型一样既可进行空 心注浆 又可进行实心注浆 成型过程可自动控制和自动记录 压力注浆成型 以新型合成树脂模具取代了传统的石膏模具 避免石膏残渣对陶瓷坯体的污染 可显著提高产品质量 增加产量 保证产品具有清晰的外形轮廓和均匀的致密 度 在塑料泥料成型方面从滚压成型机配链式干燥机生产 开始逐步引进和消 化吸收了盘 碟 杯生产线 并逐步得到了推广 在冷塑料成型技术和设备方 面 引进了国外最先进的等静压成型技术和设备 为异形和浮塑产品开辟了广 阔天地 在施釉技术方面 在手工施釉的基础上 引进了各种不同类型的施釉 机 解决了回头釉和釉缕的缺陷 但这些施釉机必须用在素烧后的产品上 4 烧成工艺 窑炉和燃料结构 二次烧成工艺是提高产品档次的必要条件之一 在我国北方 采用高温素 烧 低温釉烧工艺生产软质瓷 以唐山骨质瓷为代表 由于使用煤气隧道窑 实现了明焰无匣烧成 其单位能耗二次合计不超过 4500 千卡 公斤瓷 在我国 南方 以中国景德镇瓷厂和重庆兆峰的产品为代表 采用低温素烧 高温釉烧 工艺生产硬质瓷 在重庆兆瓷引进高温辊道窑 使用天燃气实现明焰无匣快速 烧成 素烧 4 5 小时 釉烧 5 5 小时 其单位能耗二次合计不超过 1500 千卡 公 斤瓷 达国际先进水平 从目前实践看 要上高档瓷必须采取二次烧成工艺 这对今后高档瓷的发展将起到重要作用 绪论的最后应该有二级标题 带出 1 段 2 段 引出主旨 并承上启下 第 2 章 工艺设计方案 2 1 建厂地区和厂址的选择 厂址选择是否合理直接影响到建厂速度 建设投资 产品成本 生产发展 和经营管理等各方面 所以厂址选择是工业建设前期工作的重要环节 也是一 项政策性和科学性很强的综合性工作 厂址选择一般分为两个阶段进行 即选择建厂的地区位置和选择建厂的具 体厂址 建厂的地区位置由国家计划委员会或各部 各省 自治区或直辖市计 委根据国民经济的远景规划和技术经济论证 确定工厂的所在地区或几个大概 的地点 并且要在计划任务书内加以注明 工厂的具体厂址则由设计单位会同 该企业所属的工业部门和主管机关的代表和建设单位共同选定 2 1 1 建厂地区的选择的主要因素 1 原材料的来源 2 燃料 动力供应的条件 3 产品运输距离以及消费区 或产品集散地 接近程度 4 设厂地点工厂与协作单位 科技服务部门 产品销售市场信息源的配 合情况 与该地区工业布局的关系 2 1 2 厂址具体位置选择的原则 1 厂址位置的确定 必须考虑到主导风向 即厂址应该在居民区的下风处 地下资源水源即水 患 电力供应以及距离居民区远近等条件 厂址要尽量接近当地工业区城 城 镇原有建筑 并利用当地市场及行政策略 2 运输线路的配合 这对陶瓷厂来说至关重要 由于生产中消耗大量原料 燃料 材料 以及 生产成品的销出均属较大吞吐量的运输 因此 建厂的地点要便于铁路接轨或 靠近公路干线或港口码头 中小型工厂需采用铁路线运输时 厂址与铁路干线 承运站之间 不宜有河流或其他复杂工程阻隔 运输线路进厂方向 要与工厂 7 62 总平面平面位置相适应 3 厂址地势与总平面图方位的确定 这关系到厂内外的运输 地面水的排除以及通风条件 厂址平坦且坡度较 小时 虽可在建设中省去大量土方工程 但因不能保证地面水的顺畅排出 并 不适宜于工业建设 窝风的盆地因通风条件不良以及运输上的不方便 也不易 做选址 通常厂址地势的最适宜坡度应为 4 左右的倾斜度 一般工厂总平面 图均已长方形外廓来选择厂址所占地形于方位 厂区方位往往极大程度决定了 车间的排列走向产生不同采光及通风效果 这对于操作工人较为密集的陶瓷生 产而言 不可忽略 4 厂址的水文地质条件 厂址的地质应该考虑到地表土壤有较大的地耐力 地下水位置低 以及地 下水对水泥钢材的腐蚀程度要低 此外 在初步设计过程中 还应掌握当地的气象资料 如气温 降雨 降 雪 风向 风力等 2 2 全场总平面工艺布置 陶瓷工厂的总平面设计 是根据工厂的生产性质 生产规模 生产过程的 组织及特点 在已选定的厂址上 对合理地布置厂区内的建筑物 构筑物 堆 场 道路 工程技术管网 生活福利设施 管理保卫机构和厂区的美化绿化等 所进行的总体设计和竖向布置 并全面地解决他们相互间的协调问题 2 2 1 总平面布置的基本原则 陶瓷工厂和其他工厂一样 在设计过程中必须遵循下列的基本原则 1 厂区内的建筑物 构筑物及交通运输线路的布置应使工艺流程顺捷 并保证合理的生产作业线 2 原料 燃料 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为几个地段 把生产性质 防火 卫生条件 动 力要求和交通运输等同类的建筑物 构筑物布置在一个地段 按生产作业线分 布于工厂的厂区内 4 建筑物 构筑物的外形应简单 布置应紧凑 以便厂区利用率达到最 大限度 5 辅助车间及仓库应尽可能地靠近它所服务的主要车间 6 动力设施应尽量靠近负荷中心 7 厂内人行道距离应最短 并尽可能避免与货运路线交叉 特别是在工 作紧张及行人往返多的地段内 8 厂区的管线网 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以及主导风向 应保证室内天然采光 自然通风及防止日照辐射热的投入 若有往大气中大量排放出煤气 烟 灰尘 及不良气体的建筑物 当主导风向非常明显时 该建筑物必须布置在其他建筑 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 不影响工厂的正常生产 不改变原有总平面的设计意图和不拆毁较大建筑物 构筑物的条件下 达到扩建的目的 11 根据地形起伏 工程地质和水文地质等条件 把主要建筑物 构筑物 布置在条件好的地段 以节约建设投资 12 应满足运输线路 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 卫生工程线路和本地区的其他设 施连接合理 工厂和住宅区的联系方便 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 可燃和燃料仓库的 下风侧 15 合理地选择建筑型式 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 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 必须尽量缩短第一期工程的占地面积和 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 建筑物和构筑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 各个建筑物相互协调 适当地 美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间节式布置 并应与建设场地的长轴或 短轴线平行或是一小角度 5 9 62 2 2 2 主要措施 总平面布置的工作中 为了满足各种要求并达到经济合理的目的 需要采 取相应的措施 常采用的基本措施有以下几个方面 1 厂区划分 合理的规划厂区 可以节约用地 建立良好的建筑整体 保证必要的防火卫生要求 合理地组织人流和货流 陶瓷工厂厂区可分为以下 几个部分 主要生产区 辅助生产区 仓库堆场区 动力区 厂前区 以上分 区一般是对大中型陶瓷工厂而言 小型工厂由于建筑项目少 工程设施简单 其布置原则虽然相同 但厂区划分上往往不太明显 2 合理组织人流 货流 为了合理安排货物的运输 需要研究货流分布 与方向是否合理 线路是否短捷等问题 工厂上下班时有大量的工人出入厂区 形成较大的人流 最合理的人流组织是线路最短及与货运的交叉最少或避免交 叉 正确的组织人流 货流 对于工厂的正常生产 提高劳动生产率 消灭事 故 便利工人的通行和货运的畅通等问题都起着很重要的作用 设计中应认真 妥善地解决 3 选择建筑形式 陶瓷工厂的厂房可分为两大类 单层厂房与多层厂房 4 布置紧凑 在进行陶瓷工厂总平面布置时 除了满足各车间生产的基 本需求和建筑防火卫生要求外 还应该注意节约厂区用地 在设计实践中积累 了很多宝贵的经验 归纳起来有下列两点 建筑物轮廓力求简单规正 沿建筑 红线布置建筑物 5 考虑扩建与改建 改建与扩建企业时 应善于利用分散的旧厂房改建 为联合大厂房 以达到满足生产要求 凡是一切可以利用的 如生产设备 建 筑物 构筑物 道路管线和围墙等 应尽量利用 以节约投资 并需考虑不因 基建施工而停止生产 6 防火卫生要求 在总平面设计中按建筑设计防火原则和卫生标准要求 在厂区的建筑物 构筑物等设施与居住区之间保持必要的距离 这对于国家财 产的安全和劳动人民的健康 以及为企业附近的居民创造良好的工作和生活条 件具有很大的意义 另外 还要考虑车道 人行道的宽度 工程技术管网布置 所需的宽度和绿化美化等要求 2 3 总平面布置的工艺要求 2 3 1 工厂的组成 一般日用陶瓷工厂组成大致可分为以下几部分 1 主要生产车间 泥料制备 制品成型 上釉和彩饰 制品烧成 检验与装配 2 辅助及修理车间 辅助及修理车间是为主要生产车间服务的车间服务的车间 3 生产服务设施 动力设施 运输设施 给排水设施 工程技术管网 堆场及仓库 行政管理和生活福利设施 绿化及美化设施 生产工艺流程是总平面设计中最根本的设计依据之一 工厂总平面布置必 须中充分满足生产工艺要求 要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 2 工艺要求 合理地组织生产路线 不仅有利于生产和运输 而且对于节省建厂投资 创造良好的经营和卫生保健条件也能起重要作用 在总平面设计中 还要满足 卫生 防火 劳动保护和技术安全方面的要求 并应和土建 交通运输 动力 设施灯的设计密切配合 生产中原材料 半成品 成品的流动路线是根据生产工艺的要求来决定的 2 4 主要生产车间的布置 2 4 1 泥料制备车间 本车间主要任务是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 对于大型陶瓷工厂原料常是依靠铁路运输 为了缩短路线长度 要求布置 在近铁路的进线处 而且常将铁路直接引入原料仓库附近或原料仓库内 以便 11 62 采取机械化的装卸设施 用汽车运输原料时 要求布置在靠近公路入口处 并 避免公路的交叉 利用水运时则应靠近码头 为了保证工厂生产的连续性 对原料需求要有一定的储备量 车间附近要 有宽大的场地设置仓库或露天堆场 为了减少投资常将石英长石堆放于露天堆 场上 而将粘土和石英 长石粉料堆放在仓库内 破碎 粉碎设备常用颚式破碎机 轮辗机和球磨机等 设备的基础较深 还有一些较深的地坑 厂房往往采用多层结构的建筑形式 故本车间应布置在 工程地质和水文地质较好的地段 车间生产出的泥料供应成型车间使用 故必须尽量靠近成型车间 或将本 车间与成型车间置于同一个建筑物内 这样可以缩短运输距离 同时也便于成 型车间的废泥料回收 为了适应总平面布置的灵活性 也可将粉碎 球磨和榨泥部分分成两个工 段 布置在不同的建筑物内 将榨泥部分近于成型车间或与成型车间合并在一 起 而原料的破碎 粉磨和原料仓库相近 原料制成泥浆后用泵送到榨泥部分 或成型部分 但仍希望二者距离不要太远 以免管道过长导致阻力较大而输送 困难 本车间产生的粉尘较多 希望布置于工厂的下风侧 若与成型车间放在 同一建筑物内 要注意减少粉碎部分的粉尘和噪音对成型车间的影响 在近丘 陵或厂区起伏的地形上布置时可以将原料仓库 粉碎 球磨部分与榨泥 成型 焙烧车间处于两个不同标高的阶梯形场地上 本车间产生较大量的泥浆废水 在车间附近应考虑有处理废水的沉淀池和 做到排水方便 本车间所消耗的水 电和蒸汽量较大 应考虑靠近水源 变电站和热力车 间 2 4 2 成型车间 本车间主要任务是将制泥车间送来的泥料进行成型加工 供应焙烧车间合 格的坯体 车间面积较大 工人较多 车间内的半成品输送量大 要求地势平 坦 成型车间是陶瓷工厂的主要车间 常布置于工厂的中心部分 由于工人较 多 布置时要特别注意车间的采光通风良好 不能将本车间布置于有害气体或 粉尘的下风向 要考虑到太阳的辐射对车间的影响 车间要运出大量的毛坯至上釉或焙烧车间 由于毛坯的机械强度很低易于 破碎 所以要靠近上釉和焙烧车间 并且要处于同一标高上 以利运输 也可 将成型 上釉彩饰 烧成放在一个建筑物内 但是要注意减少烧成设备的热气 流和煤气 废气等对成型车间的影响 2 4 3 焙烧车间 焙烧车间主要任务是将已经上釉或未上釉的坯体焙烧成陶瓷制品 不同规 模的工厂所用的热工设备有所不同 大型工厂常采用隧道窑 而小型工厂常采 用倒焰窑或其他间歇窑 当采用隧道窑时 窑体较长 基础和坑道较深 要求 轨道平坦 不允许因地基下沉引起轨道不平而造成推车困难 故应布置在工程 水文地质较好的地段 而且要求地势较为平坦 焙烧车间是个热车间 布置时应该考虑保证车间的通风良好 车间在生产 中产生大量的辐射热 烟尘或煤气 会影响到其他车间 所以应该布置于厂区 的下风向 焙烧车间需要从成型和上釉部分运入大量的坯件 故应该靠近成型 和上釉部分 或合并在同一建筑物内 根据停电对生产造成损失的情况 隧道窑及与其配套的煤气发生炉 贮油 罐 泵油站应配备自备电源供电或一级负荷供电 辊道窑可二级电源供电 本车间需要消耗大量的燃料 故应布置在近于贮油罐 煤气发生站或煤气 管道进口处 当使用固体燃料时 附近应考虑有个较大的煤堆场 还应该注意 匣钵 棚板等耐火材料的供应方便 当地下水较低 而地形坡度较大时 可将焙烧车间隧道窑部分和成型车间 处于不同的标高上 使隧道窑的窑车表面与成型车间处于同一标高 以降低工 人装出窑的劳动强度 当焙烧车间有高大烟囱时 不宜临近厂前区 以免影响 美观 2 4 4 辅助生产车间 辅助生产车间主要包括匣钵 耐火材料车间 石膏模车间 中央实验室及 试制工场 金工车间 锻造车间 木工车间 6 13 62 第 3 章 工艺设计计算 3 1 工艺流程的原则 选择工艺流程 首先要保证产品的质量要求 在满足产品质量要求的前提 下 尽可能简化流程 缩短周期 工艺流程的选择还应充分体现技术上的先进 性和可靠性 要注意吸收类似工厂在实践中所积累的丰富经验 选用新设备 新技术 新工艺是要充分调查 反复论证 认真落时 生产过程的机械化和自动化 是现代陶瓷厂发展的方向 选择流程时应从 工厂规模 当是当地的实际情况出发 尽可能提高机械化程度 降低劳动强度 如有条件 还应考虑自动化 暂无条件是也应充分考虑到今后技术改进和发展 的可能性 选择工艺流程时 必须进行技术经济分析 使建厂后各项技术经济指标合 理 此外 还应注意到生产调节的灵活性 如泥料性能虽有变化 不致引起生 产工艺和设备运转的不合理等 工艺流程的最后确定 需要经过不同方案的分 析对比 使选用的流程可靠 使用 先进 合理 7 3 2 确定工艺流程的依据 3 2 1 原料的组成及性质 原料的组成和性质直接影响着原料加工处理方法 如进工厂原料中含块状 硬质原料 就应加强破碎并注意对其粒度的控制 块度过大的原料 一次破碎 达不到工艺要求就要采用多级破碎 如进厂的全是粉状原料 粗碎 中碎工序 可省略 如采用的粘土容易在水中分散 则可采用粘土直接水化的工艺 即不 经过球磨二直接进入搅拌池调成泥浆 再和其他浆料充分混合后使用 而硬质 粘土 则必须经过球磨才能达到细度要求 原料中的杂质 应根据其对产品质量影响程度采用相应的处理方法 如原 料中较多的云母 则要考虑精致去云母等 粘土中含砂量过高且波动大 需设 淘洗工序 而含砂量低的粘土可不必淘洗 原料的塑性过低可采用风化 加强 粉碎 真空练泥 陈腐等工序以套高原料的可塑性 可塑性过高需渗入瘠性物 料或将粘土预烧后使用 有的粘土原料含水率过高 如大于 7 不宜采用电子 称自动配料 可将该粘土烘干处理货掺适量干料以降低含水率 原料的干燥性 能和烧结性能决定干燥烧成工艺和设备的依据 3 2 2 产品品种及质量要求 产品的品种和重量要求 直接影响到原料加工程度 坯料的配方及生产方 法 为获得均匀优质的瓷坯 目前国 内外广泛采用湿法制泥流程 这即利于 除铁和原料件的均匀缓和 有保证泥料达到要求的细度 球磨后的浆料都要经 过多次过筛和除铁 3 2 3 建厂规模及技术装备水平 工厂投资 规模 品种和技术装备情况 也会影响流程选择 投资较多的 大型工厂 应尽可能采用机械化水平高的技术和大型 高效的设备但需进行经 济核算 对于投资少 产量规模小的中 小型工厂 应注意因地制宜 适当的 照顾到机械化程度 并未今后的发展留有余地 产量小而品种多的工厂 为灵 活分化产品品种往往不得不采用一些间歇作业的设备 而产量大品种较单一的 工厂 或同一工厂中国批量较大的产品应考虑到生产过程的机械化和自动化 3 2 4 建厂地区气候条件 建厂地区的气候特点也会对流程有影响 如大型毛坯在气候温暖的地区可 以采用自然阴干 而寒冷的地区则应采用人工干燥 15 62 第 4 章 原料性质与配方 4 1 矿物原料的性质 4 1 1 粘土类矿物原料及其性能 1 粘土类矿物原料分类 8 1 按地址成因分类 一次粘土 二次粘土 2 按构成粘土的主要矿物分类 高岭石类粘土 蒙脱石类粘土 伊利石类粘土 水铝英石类粘土 叶腊石类粘土 3 3 按耐火度分类 耐火粘土 耐火度在 1580 以上 中等易熔粘土 耐火度在 1350 1580 之间 易熔粘土 耐火度在 1350 以下 2 粘土类矿物原料性能 1 可塑性 粘土的可塑性是指粘土与适量的水结合后所形成的泥团 在 一定外力作用下产生变形而不开裂 当外力去掉后仍保持其不变的性能 可塑 性是粘土原料最重要的工艺性能之一 是粘土能够制成各种陶瓷制品的成型基 础 2 结合性能 在陶瓷生产中 粘土的结合性能比可塑性更具有现实意义 结合性能的测定是在粘土中加入标准砂后 制成试条 测定干燥后的弯曲强度 3 其它性能 主要包括干燥性能 烧结性 耐火性 粘土的离子交换性 粘土的膨胀性 粘土的分散性 粘土的凝聚性 稠度 粘性 触变性等 3 影响可塑性的因素 影响可塑性的主要因素有粘土矿物的类型 粘土的颗粒度和颗粒分布 粘 土颗粒的形状 粘土颗粒的离子交换能力和液相 及分散介质 的性质等 1 粘土矿物的类型 粘土矿物的类型不同 其可塑性差异很大 2 粘土颗粒的大小和形状 可塑性同粘土矿物颗粒大小和形状有密切关 系 颗粒越小 分散度越高 比表面积越大 吸附的结合水量越多 颗粒间的 附着点就增多 产生形变后形成新的附着点的可能性也会增大 这就有利于可 塑性的改变 3 粘土颗粒的离子交换性 粘土具有的阳离子交换能力 黏土的交换阳 离子主要吸附在的羟基的基面上和晶体边缘存在的氢氧离子上 这种被吸附的 阳离子 在水溶液中又可被其他相同电荷的阳离子所置换 因而称为交换离子 黏土矿物种类不同 阳离子交换能力也不同 蒙脱石类黏土比高岭石类黏 土的离子交换能力要大得多 因而可塑性也要强的多 叶腊石类黏土矿物没有 显著的阳离子交换能力 也几乎没有可塑性 黏土中有机物的含量和结晶程度也影响其阳离子交换能力 4 分散介质的性质 分散介质的性质对可塑性有一定影响 表面张力和 粘度高的介质均有利于提高可塑性 这是由于这些分散介质粘附在黏土颗粒表 面 形成黏土薄膜 增大了颗粒间的作用力 4 1 2 长石类矿物原料 长石是卫生陶瓷生产中普遍使用的熔剂型原料 是卫生陶瓷厂三大原料之 一 长石能降低陶瓷产品的烧成温度和石英等原料高温溶化后所形成的玻璃态 物质构成釉的主要成分 长石融化后形成的液相能填充坯体的孔隙 减少气孔 率 增大致密度 提高坯体的机械强度 透光性能和机械性能 此外长石原料 作为瘠性物质 可以提高坯体的疏水性 从而提高干燥速度 4 1 3 硅质原料 凡以二氧化硅为主要成分 其含量与杂质含量等符合工业要求的岩石或砂 子都叫硅质原料 自然界的硅质原料以石英族矿物为主 含微量长石 泥质和 铁质等杂质 4 1 4 其他矿物原料 其他矿物原料主要包括钙镁质矿物原料 含锆矿物 含锂矿物 含硼矿物 硫化物和硫酸盐 稀土金属原料 4 2 陶瓷原料中各种氧化物的作用 1 二氧化硅 SiO2 SiO2是坯料和釉料的主体 主要由石英 高岭土 长石等原料引入 SiO2 17 62 在陶瓷坯料中的主要作用 部分与粘土 或长石 中的 Al2O3在高温生成针网状的 莫来石成为胎体的骨架 以提高成品的机械强度 另部分则与长石等原料中的 碱金属 碱土金属氧化物在高温下形成玻璃物质 填充于胎体骨架之间 从而 使成品致密 它能提高坯体机械强度和制品的透明度 还有一部分未能参与上 述反应的则为游离状态的 SiO2 亦起骨架作用 亦可避免坯体在玻化时产生弯 曲 变性缺陷 SiO2在烧成和冷却过程会发生晶型转变 体积变化大 因此 在坯料配方时要适量控制 不宜用量过大 否则易使成品的热稳定性降低 2 氧化铝 Al2O3 Al2O3是陶瓷坯釉中的主要成分 主要由高岭土 瓷土或长石引入 Al2O3 在坯料中主要与 SiO2在高温下生成莫来石 起着骨架作用 并能提高烧成温度 扩大坯料的烧结范围 提高成品的机械强度 化学稳定性和热稳定性 还可提 高瓷器白度 如含量低于 15 时 则降低烧成温度 并缩小烧结范围 易造成 制品变形和热稳定性降低 3 三氧化二铁 Fe2O3 Fe2O3是一种红褐色或猪肝色的着色氧化物 熔点 1560 因为它的着色 作用很强 在不同的烧成气氛下能使制品呈黄 青 灰 红等色 严重影响瓷 器的白度 故视为有害物质 在普通瓷器坯料中 其含量宜小于 1 细瓷坯料 中宜小于 0 5 尤其是瓷釉中 白釉 宜小于