年产150万平米玻化砖厂生产工艺及关键车间设计设计说明书.docx
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年产150万平米玻化砖厂生产工艺及关键车间设计设计说明书
序言
本次课程设计的题目是“年产150万平米玻化砖厂生产工艺及关键车间设计”，主要内容包括厂址的选择，全厂配料计算，物料衡算以及设备选型计算。
根据所计算的结果为依据，设计重点厂房的工艺设备布置、全厂总平面布置，然后画出相应的图纸。
希望通过本次课程设计的实践过程来巩固自己专业课所学的知识，培养自己独立查阅资料，独立自学能力，提高自己与同学的合作能力。
第一章厂址选择
1.1建厂地址选择的主要因素
工厂的建厂地址，首先是由国家计划部门及有关部门根据国民经济发展的情况、资源利用以及工业的布局等条件进行确定的。
确定建厂地址还应考虑以下方面的因素：
（1）原材料的来源。
（2）燃料、动力供应的条件。
（3）产品运输距离及与消费区（产品集散地）接近的程度。
（4）设厂地点与协作企业、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。
1.2厂址具体位置选择原则
（1）厂址需要靠近原料基地或销售地区。
（2）要考虑燃料来源，选择合理的燃料对工艺技术、产品质量、燃料销售、产品成本有重大影响。
（3）厂址应具有丰富的水源和电力资源，陶瓷厂每年需要大量的原料，方便的运输，合适的运费，保证工厂的正常生产。
（4）厂址面积和外形应符合构筑物的整体布局，满足工厂生产流程的要求，且尽量能为工厂的改建、扩建留有余地。
（5）厂址应有自己的动力系统和排污排水系统等。
（6）厂区应用平坦的地面，以及为保证排除地面水所需的坡度，厂区不应有矿藏、地下文物、古河、古井或废弃矿坑等。
（7）应考虑卫生、防火、防湿等方面的要求，陶瓷厂必须建在生产有毒气体粉尘企业的上风向和居民区的下风向。
（8）厂区主要建筑和构筑物的地平标高应比洼地高出0.5米。
（9）厂址土壤条件良好，不需要修建昂贵的地基即可构建建筑物和安装机械设备。
1.3具体厂址的选择
根据以上条件，可将工厂建在阜阳经济技术开发区内的工业园内，在经济学上，工厂建在这里有三大优势：
一是交通优势，京九铁路纵贯全境，与商阜、漯阜、青阜、阜淮四条铁路和在建阜六铁路在境内构成“米”字型框架，与陇海、京广、京沪等铁路干线接轨，使阜阳成为六路交汇、十一线引入的全国六大路网性铁路枢纽之一。
阜阳编组站是京九线上最大的铁路枢纽，“米”字形铁路枢纽，“井”字形高速公路网，纵横交错的公路网，星罗棋布的淮河水系。
全天候的民用机场，加上即将开工的商阜杭高速铁路，共同构建了四通八达的立体交通网。
在这个立体网内，铁路年发送旅客900万人，运送货物3000万吨；公路年发送旅客2.2亿人，运送货物2.4亿吨；港口年吞吐量超过508万吨，皖北唯一的机场阜阳机场2011年旅客吞吐量达到17.23万人人次。
这些优势除合肥、徐州、郑州外，周边已没有城市企及。
阜阳正在成为名副其实的综合性交通枢纽，加之地处半径200公里范围内的地理中心，为阜阳发展成为区域中心城市奠定了坚如磐石的基础。
二是资源优势是境内煤炭、天然气资源蕴藏丰富；三是区位优势，以阜阳为中心，以100公里为半径的范围内尚未发育出一个中心城市，阜阳正处于周边大城市围空区的中心，有很强的辐射能力，具有成为中心城市的地理优势。
1.3.1阜阳气候条件
阜阳四季分明，雨量适中，光照充足。
阜阳市位于淮北平原西部，安徽省西北方，地处亚热带和暖温带的过渡区域，属暖温带半湿润季风气候。
年均气温15摄氏度左右，无霜期220天，年均降水910毫米左右。
1.3.2存在的问题
土地承力有限，对重型设备如球磨机、喷雾干燥塔、压机等基础要加固，不宜建多层厂房。
第二章全厂配料计算
2.1配料计算
2.1.1配料选择原则
陶瓷制品所采用的原材料品种繁多，不同原料对制品的性能影响很大，所以原料的选择尤为重要，一般应注意以下几点：
（1）原料的化学成分的组成稳定，原料能够满足产品的质量求和工作要求。
（2）原料要运输方便，价格合理，运费低廉。
（3）原料要储量丰富，能满足工厂连续生产的需要。
2.1.2原料的选择
根据查阅资料所得的配料可选膨润土、滑石、长石、粘土、石英为主，还可以加入少量氧化铁、氧化钙等成分调整和改善陶瓷的性能。
具体原料的化学组成见下表。
化学组成
I.L.
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
其他
合计
坯料
5.56
59．67
18.64
3.11
4.21
2.51
6.20
100
膨润土
4.65
72.32
14.11
0.78
2.10
3.13
2.70
99.79
滑石
4.32
64.58
0.40
0.11
0.22
30.76
-----
100.39
长石
-----
63.26
21.19
0.58
0.13
0.13
14.41
99.7
粘土
11.16
58.48
28.40
0.80
0.33
0.51
0.31
99.99
石英
-----
99.45
0.24
0.31
-----
-----
-----
100
氧化铁
-----
-----
93.00
-----
----
-----
-----
93.00
碳酸钙
44.00
-----
-----
-----
56.00
-----
-----
100
2.1.3原料的计算的原则
（1）将原料干燥基化学组成换算成灼烧基（不含灼减量）的化学组成。
如所给定的坯料组成中有灼减量，也须同样换算成不含灼减量的各氧化物的百分组成。
（2）列表计算。
（3）计算原料的百分含量。
2.1.4原料的计算过程
（1）原料灼烧基化学成分（%）见下表
化学组成
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
其他
坯料
63.18
19.74
3.29
4.46
2.66
6.67
膨润土
75.8
14.8
0.82
2.21
3.28
2.84
滑石
67.5
0.42
0.11
0.23
32.15
-----
长石
63.26
21.19
0.58
0.13
0.13
14.41
粘土
65.6
31.9
0.90
0.37
0.57
0.35
石英
99.45
0.24
0.31
-----
-----
-----
碳酸钙
-----
-----
-----
100.0
-----
-----
（2）列表计算
化学组成
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
其他
坯料
63.18
19.74
3.29
4.46
2.66
6.67
膨润土4%
3.03
0.59
0.03
0.09
0.13
0.11
余量
滑石2.53/32.15=7.87%
60.15
5.31
19.15
0.03
3.26
0.01
4.37
0.02
2.53
2.53
6.56
-----
余量
长石6.56/14.41=45.45%
54.84
28.80
19.12
9.65
3.25
0.26
4.35
0.06
0
0
6.56
6.56
余量
粘土9.47/31.9=29.69%
26.04
7.73
9.47
9.47
2.99
0.27
4.29
0.11
0
0
0
0
余量
石英18.31/99.45=18.41%
18.31
18.31
0
0
2.72
0.06
4.18
0
0
0
0
0
余量
氧化铁2.56/93=2.75%
0
0
0
0
2.56
2.56
4.18
0
0
0
0
0
余量
碳酸钙4.18/100=4.18%
0
0
0
0
0
0
4.18
4.18
0
0
0
0
（3）计算原料干燥基的百分含量
灼烧基比例（%）
干燥基比例（%）
原料百分比（%）
膨润土
4.00
4.20
3.50
滑石
7.87
8.23
6.86
长石
45.52
45.52
37.94
粘土
29.69
33.42
27.85
石英
18.41
18.41
15.34
氧化铁
2.75
2.75
2.29
碳酸钙
4.18
7.46
6.22
119.9
100.02
2.2物料衡算
2.2.1工艺技术指标
工艺技术各项指标如下表
生产任务（万m2）
150
工作日（天）
330
产品规格（mm）
800×800×10
砖密度（Kg/m3）
1.4×103
单块重量（Kg/块）
9
单块砖面积（m2）
0.64
每年方米片数（块/m2）
1÷0.64=1.5625
年产片数（块/年）
150×104÷0.64=
年总产量（Kg/年）
×9=
抛削量（%）
6
料：
球：
水
1：
1.8：
0.55
泥浆比重（g/cm3）
1.65
泥浆含水率（%）
35.5
喷雾干燥粉料水分（%）
7
电解质加入量（%）
0.5
2.2.2坯料物料衡算
序号
考虑因素
指标
计算过程
1
检选包装损失
1%
1÷（1-1%）=1.0101
2
抛光破损率
1%
1.0101÷（1-1%）=1.0203
3
抛光磨削率
6%
1.0203÷（1-6%）=1.0854
4
烧失
5%
1.0854÷（1-5%）=1.1426
5
烧成合格率
98%
1.1426÷98%=1.1659
6
干燥损失
1%
1.1659÷（1-1%）=1.1777
7
压机成型损失
3%
1.1777÷（1-3%）=1.2141
8
粉料储运损失
1%
1.2141÷（1-1%）=1.2264
9
喷雾干燥损失
3%
1.2264÷（1-3%）=1.2643
10
浆料运输损失
0.5%
1.2643÷（1-0.5%）=1.2706
11
过筛除铁损失
1%
1.2076÷（1-1%）=1.2835
12
回收化浆量
90%
【1.2643×3%+1.2141×3%+1.2264×1%】×90%=0.0780
13
出磨量
1.2835-0.0780=1.2055
14
配料球磨损失
1%
1.2055÷（1-1%）=1.2177
15
原料含渣率
2%
1.2177÷（1-2%）=1.2425
16
原料含水率
2%
1.2425÷（1-2%）=1.2680
17
原料进厂运输损失
2%
1.2680÷（1-2%）=1.2938
2.2.3确定各工序产量或所需量
序号
工序名称
单位
年产所需量
日产量
1
检选包装
块
×1.0101=
7174
2
抛光
块
×1.0203=
7247
3
入窑
块
÷98%=
7395
4
干燥
块
÷99%=
7469
5
压机成型
块
÷97%=
7700
6
球磨量
Kg
×1.2177=
77836
7
原料进厂量
Kg
×1.2938=
82700
8
出磨料浆量
Kg
×1.2055×（1+0.55）=
9
过筛除铁浆料
Kg
×1.2835×（1+0.55）=
10
贮浆量
m3
÷（1.65×103）=25433
77
11
进喷雾干燥塔浆量
Kg
×1.2643×（1+0.55）=
12
出塔粉料
Kg
×1.2643÷93%=
86897
13
塔内水蒸发量
Kg
-=
38365
14
进料仓粉料量
Kg
×1.2264÷93%=
84293
15
化浆量
Kg
×0.0780×（1+0.55）=
7728
2.2.4确定坯料配方各原料用量
坯料配方
含量（%）
球磨量（Kg）
进厂量（Kg）
年
日
年
日
100
77836
82700
膨润土
3.5
2724
2895
滑石
6.86
5340
5673
长石
37．94
29531
31377
粘土
27.85
21677
23032
石英
15.35
11948
12695
氧化铁
2.29
1782
1894
碳酸钙
6.22
4841
5144
第三章设备选型计算
3.1主机设备确定依据
陶瓷厂的主机有破碎机、球磨机、喷雾干燥机、成型机械等。
理论设备数量计算公式为:
M理=Q/（FH）
式中M理----设备的理论数量，台
Q----制品的加工数量，吨/年或件/年
F----设备的生产力，吨/小时或件/小时
H----设备的年时基数，小时
实际上采用的设备数量应该比理论上计算出来的设备多些，以保证设备的生产能力有富余，不至于经常处于过分紧张状态。
此外还可以在一定程度上缓和生产的暂时不平衡现象。
3.2设备选型
（1）地磅称
用途：
原料进厂时称量，选一台
其主要技术性能参数如下：
型号
2GZ-20
最大称量
20t
生产厂家
长沙衡器厂
（2）铲车
用途：
用于原料运输，选2台。
其主要技术性能参数如下：
型号
DC-20A
额定载荷
2500Kg
额定斗容
1.4m3
卸料高度
2600mm
牵引力
5600Kg
自重
8200Kg
生产厂家
厦门叉车厂
（3）WL型喂料机
用途：
大量原料的称量，包括衡量器和喂料机两部分。
日球磨量为77.8吨，选用5台20吨的球磨机，由于每台球磨机的上下料时间大概都为两小时，所以总的上料时间大概也为18小时，因为上料应在白天，所以得选2台喂料机。
其主要技术性能参数如下：
型号
WL/20
喂料时间（min/次）
40～60
料箱容积（m3）
20
电机功率（kw）
7.7
外形尺寸（mm）
7000×2730×3200
全机重量（t）
6
生产厂家
石湾陶机厂
载机速度（m/min）
0.65
（4）皮带运输机
用途：
原料的运输。
本设计选用单向传动10个
型号
带宽（mm）
电动机功率（kw）
带速（m/s）
输送能力（t/h）
TD
900
4.5
0.5～1.25
67\88\110
（5）波状挡边皮带运输机
用途：
把原料从低处运往高处。
在电子喂料机与加料平台，喷雾干燥塔与料仓，坯料过筛与料仓等地方在车间布局较紧密的情况下，物料要提升到一定高度，传统的做法是用波状挡边运输机，而物料中因为含有水分和电解质，容易引起料斗的腐蚀和损坏，从而在原料中引入铁锈等杂质。
故本设计中选用DJ系列波状挡边皮带运输机。
（6）球磨机
用途：
用于物料的粉磨，混合制浆等。
日球磨坯料（干料）量为：
77836kg，球磨周期为20小时，选用20吨料球磨机。
计算过程：
77836×10-3×20÷（24×20）=3.24（台）取5台，其中备用1台，选用5台其主要技术参数如下表：
型号
QMP3200×6000
电机功率（KW）
132
装料量（t）
20
全机重量（t）
27.8
筒体尺寸（mm）
3200×6000
外型尺寸（mm）
8600×5600×4550
筒体转速（r/min）
12.5
生产厂家
佛山市陶瓷机械总厂
（7）搅拌池和搅拌机
1）放浆池
用途：
用于球磨机球磨出来的料浆。
日放浆量÷（1.65×103）=72.38（m3），球磨周期；20小时，备用系数1.2选用平桨搅拌机，所需放浆池个数为72.38×1.2÷40=2.17，取3个。
其主要技术参数如下表：
型号
Ø3600
电机功率（KW）
5.5
桨叶直径（mm）
3600
全机重量（Kg）
840
池深度（mm）
2900
外型尺寸（mm）
1600×1200×880
桨叶转速（r/min）
14
池有效容积（m3）
40
池直径（mm）
4100
生产厂家
唐山轻机厂
2）贮浆池
用途：
用于存放过筛除铁后的料浆。
日贮浆量77m3选用100m3的浆池。
备用系数1.2则77÷100×1.2=0.92取2个。
平桨搅拌机性能技术如下表：
型号
Ø5500
电机功率（KW）
11
池深度（mm）
4000
外型尺寸（mm）
1435×780×1117
桨叶转速（r/min）
10
池有效容积（m3）
100
池直径（mm）
6000
生产厂家
佛山市陶瓷机械总厂
3）化浆池
用途：
用于处理废坯和回笼泥。
日化浆量7728Kg，泥浆比重1.65t/m3则7728×10-3÷1.65=4.7m3，选用有效容积为5m3的螺旋搅拌机2台。
其主要技术参数如下表：
型号
TCØ750
电机功率（KW）
5.5
池深度（mm）
2000
外型尺寸（mm）
2800×750×2460
桨叶转速（r/min）
165
池有效容积（m3）
5
内圆直径（mm）
2000
生产厂家
景德镇陶瓷机械厂
（8）振动筛和磁选机
用途：
用于泥料的过筛除铁。
选用宜兴陶瓷厂生产的SF2134×914型振动筛。
每日按21小时工作量计，年产量Kg，过筛除损失系数铁1.2835，泥浆含水率为35.5%，年工作日为330天，取设备的生产能力为8t/h则21093.75×1.2835÷（1—35.5%）÷330÷21÷8=0.76，取2台，其中1台备用，筛网规格可根据需要定，这里选上层60目下层100目。
磁选机用自制槽式除铁器替换即可。
其主要技术参数如下表：
型号
SF2134×914
电机功率（KW）
1.5
筛筐边长（mm）
2134×914
振动频率（HZ）
26
主机电压（V）
380
生产能力（t/h）
4～8
运行方式
连续
励磁功率（KW）
0.64
运行升温（0C）
55
平均磁通密度（GS）
16000
（9）QBY型气动隔膜泵
用途：
用于陶瓷行业的泥料、釉浆的输送。
选用佛山市陶瓷机械总厂生产的QBY型气动隔膜泵，选用6台。
其主要技术参数如下表：
型号
QBY-10
最大扬程（m）
8～9
公称压力（Kg/cm2）
6
输送距离（m）
80～100
最大流量（m3/h）
0～1
外形尺寸（mm）
925×710×1069
最大吸高（m）
4～5
机重（Kg）
7
（10）柱塞泵
用途：
用于将泥料从工作罐打入喷雾干燥塔，日干燥泥浆Kg，日工作量按21小时计，则×10-3÷1.65÷21=3.62（m3/h）
选用唐山轻机厂生产的NB—140—5型柱塞泵2台，每个工作罐用2个，其中个备用，其主要技术参数如下表：
型号
NB—140—5
工作压力（Mpa）
0.5～2
柱塞每min往返次数
38.3
泥浆吸入高度（m）
4
配用电机（kw）
15
外形尺寸（mm）
2146×1292×1950
最大压力（Mpa）
2.5
油压系统最高压力（Mpa）
12.5
输送能力（L/h）
4500～9000
冷却水耗用量（L/min）
20
单机重量（t）
1.73
（11）工作罐
用途：
用于喷雾干燥塔的临时贮浆，以保证喷雾干燥塔内的泥浆喷吐的稳定。
做成4m3的工作罐，选平桨搅拌机，其主要技术参数如下表：
型号
Ø630
电机功率（KW）
5.5
池深度（mm）
1700
外型尺寸（mm）
1435×780×1117
桨叶转速（r/min）
165
池有效容积（m3）
5
池直径（mm）
2300
生产厂家
湖南陶瓷机械厂
（12）喷雾干燥塔
用途：
用于粉料的造粒。
塔内日水蒸发量为：
38365Kg，每天以21小时计则38365÷21=1827（Kg/h），选用每小时水蒸发量为2000Kg的喷雾干燥塔2台，其中1台备用。
其主要技术参数如下表：
型号
2000
料浆含水量（%）
35～50
内径（mm）
6500
粉料含水量（%）
1～8
高度
（mm）
圆柱部分
7000
进气温度（0C）
450～550
圆锥部分
5500
排气温度（0C）
85～100
雾化器形式
压力雾化
单位耗热量4.18KJ/Kg水分
800～850
容积（m3）
300
蒸发率Kg/h
2000
料浆压强（Mpa）
2
生产厂家
唐山轻机厂
（13）压机
用途：
用于压制坯体。
日需压坯量7700块，现用KD3800A型全自动压砖机，这种压机是科达公司推出的大吨位压机，取每分钟冲压3次，压机每天工作21小时计，则需压机台数为：
7700÷21÷60÷3=2.03，取3台。
其主要技术参数如下表：
型号
KD3800A
填料深度（mm）
≤50
公称压制力（KN）
3800
压制频率（次/min）
≤18
运梁最大行程（mm）
180
每循环压制片数
1
立柱净距离（mm）
2000
最大顶出力（KN）
240
主缸最大压力（Mpa）
34
最小闭合高度（mm）
470
液压系统压力（Mpa）
16
液压油量（L）
1300
电机功率（KW）
132
冷却水压（Mpa）
0.4
重量（t）
102
冷却水量（L/min）
120
压缩空气气压（Mpa）
0.15～0.2
生产厂家
广东科达机电股份有限公司
（14）卧式干燥器
用途：
用于干燥压机压制出来的坯体。
日干燥量7469块，则每小时干燥量：
7469×0.64÷24=199.2（平米/小时）选用佛山市陶瓷机械总厂生产的RD系列辊道干燥窑，其主要技术参数如下表：
型号
RD71
有效长度（m）
71.4
内有效宽度（mm）
2100
层数
1
辊棒直径（mm）
32～40
干燥时间（min）
45～70
最高干燥温度（0C）
180
热源
窑炉余热或热风炉
产量（m2/h）
110～170
生产厂家
佛山市陶瓷机械总厂
（15）辊道窑
各参数确定：
烧成周期45分钟，年工作330天，生坯尺寸为880×880×11（mm），砖坯间中心距为1000mm，砖坯间距为120mm，并排3块入窑，成品率为98%，则窑长计算：
窑长=（年产量×烧成周期）÷[330×24×60×成品率×每排片数×每米排数×（1-检选损失）×（1-抛光破损率）×成品单片面积]；
窑长=（×45）÷[330×24×
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