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魏刚设计说明书
年产400万平方米墙砖工厂原料车间工艺设计
摘要
根据学校本科毕业设计要求，通过调研和查阅大量资料，并结合墙砖生产特点和环境保护要求，同时考虑了一定的长远发展规划，设计了一年产400万平方米墙砖工厂。
其中原料车间和原料库棚为重点设计，其它生产车间（含土建，水电，给排水，运输，环保等）为方案性设计。
文中详细介绍了设计依据、设计原则、设计方案和设计理念，对各车间工艺流程做了认真地比较和阐述，并进行了详细的物料衡算和设备选型衡算。
关键词：
工艺设计，原料车间，墙砖，工厂设计
TheDesignofInteriorwalltileRawMaterialProcessWorkshopwithanAnnualOutputof4,000,000Sq.-meter
ABSTRACT
WedesignInteriorwalltilefactory,whichoutputis1,500,000sq.-meterperyear.Thetechnicalprocessisthecoreoftheproject,thecalculationoftherawmaterialandselectionoftheequipmentwereincludedinthedirection.Thedesignofthewholefactoryandthenotechnicalpartwerealsodiscussed.Wechoosethebestofthetechnicalprocessduringthetimeofthedesign.Inaword,thedesignisveryrealize.
Thefactorydesignisaveryimportantlinkforatechnicalworkertomakeagoodbasisforthefuturestudyandworking.Itcanmakeustocomprehensivegoover,useandimproveourfinishingstudy,traintheabilityofthinking,analyzingandsalvingproblem,andreducethedistanceofthetheoryandpractice.
Thisprojectisprimarytothedesignofrawmaterialandglazeworkshop.Thesewereprocessedwithminutecalculationoftherawmaterialandtheselectionoftheequipment.Wealsodiscussforthedisposalofthewholefactory’sinchnographyandofferthedetailedinformationforthebuiding.Inthisproject,theartsandcraftsofmanufactureandtheequipmentareadvancedandfull-blown.
Keywords:
technicaldesign,Interiorwalltile,materialworkshop
前言
本次设计的容是设计“年产400万平方米墙砖工厂原料车间工艺设计”，以满足人们对建筑装饰用瓷日益增长的需要以及国际市场的需要。
设计中尽可能采用国外先进设备和成熟的生产工艺，因地制宜、节约投资、高效益、低成本。
1总论
1.1设计依据与设计原则
1.1.1设计依据
（1）墙砖行业现状和发展趋势
瓷生产在我国有着悠久的历史，近年来，我国瓷墙地砖产业快速发展，年生产量和出口量已居世界第一位，但是高档产品所占市场份额较少。
随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高和房地产业的发展，高档墙地砖的市场不断扩大，其中墙砖产品需求量也越来越大。
发展墙砖产业，对于优化我国瓷产品结构出口，满足国市场需求具有重要的意义。
为了改善环境，达到资源综合利用的目的，国对粘土实心砖作为墙体材料的限制越来越严格。
许多城市都提出了粘土实心砖退出墙材市场的时间表，另一方面，各地方部门也出台了多项优惠政策，用以扶持各种新型墙材的发展和应用。
为了填补粘土实心砖退出市场后形成的空白，各种新型墙体材料也不断涌现。
（2）科技大学本科毕业设计任务书。
1.1.2设计原则
（a）保证产品质量，提高产品档次；
（b）节约投资，保证经济效益；
（c）节约能源；
（d）注意改善工人工作条件，降低工人劳动强度；
（e）设计过程中严格执行国家方针、政策、标准和规。
1.2设计围和深度
以传统矿物原料高岭土、石英和长石等为主要原料，设计一年产400万平方米墙砖工厂原料车间，原料车间设计深度为扩大初步设计，其它生产车间为方案性设计。
主要设计容：
（a）全厂工艺流程设计；
（b）原料仓库工艺布置；
（c）原料加工车间工艺布置。
1.3建设规模与产品方案
（1）建设规模
年产400万平方米墙砖工厂原料车间工艺设计。
（2）产品方案
产品规格及方案见表1-1。
表1-1产品规格及方案
产品规格
产量∕万块
面积∕万平方米
成品单重∕kg
成品总重∕kg
300×450
2962.96
400
3
88900000
1.4车间组织、工作制度及人员编制
1.4.1工厂制度
（1）连续生产：
年工作日=365-设备检修时间；
（2）非连续生产：
年工作日=365-11-52-设备检修时间。
1.4.2各个工序主要设备的检修时间
各个工序主要设备的检修时间表见表1-2。
表1-2各个工序主要设备的检修时间表
序号
名称
检修时间∕天
1
球磨机
30
2
搅拌机
30
3
柱塞泵
10
4
振动筛
12
5
喷雾塔
30
6
电动葫芦
20
7
皮带运输机
20
8
压机
30
9
辊道窑
10
注：
（a）对于同一生产线取年检修时间最大的设备的时间作为年检修时间；
（b）设备换料时间不予考虑；
（c）辊道窑每两年检修一次，每次20天。
1.4.3车间组成
车间组成表见表1-3。
表1-3车间组成表
序号
工序名称
工作性质
班次∕次
年工作日∕天
1
原料预处理
非连续
1
276
2
配料
连续
3
335
3
原料车间
连续
3
335
4
成型车间
连续
3
335
5
烧成车间
连续
3
335
6
管理及服务
连续
3
335
7
辅助车间
连续
3
335
1.4.4人员配置
人员配置表见表1-4。
表1-4人员配置表
序号
岗位
班次∕天
每周工作天数
在册人员
1
配料
3
7
9
2
球磨
3
7
9
3
喷雾干燥
3
7
6
4
成型
3
7
8
5
干燥
3
7
8
6
素烧
3
7
16
7
施釉
3
7
4
8
釉烧
3
7
4
9
入窑
3
7
8
10
出窑
3
7
8
11
烧成
3
7
8
12
检查
3
7
60
13
釉浆制备
3
7
16
14
施釉准备
3
7
4
15
电工维修
3
7
8
16
机修
3
7
8
17
工段长
1
7
5
18
技术员
1
5
3
19
车间管理员
1
5
2
20
替班
15
合计
219
1.5原料供应情况及坯釉料配方
1.5.1原料供应情况
本着就地取材的合理利用资源的原则，本厂采用本地的原料，燃料采用城市煤气或重油。
1.5.2坯釉料配方及其化学组成
（1）坯料配方见表1-5。
表1-5坯釉料配方∕（wt％）
序号
原料名称
坯料
釉料
1
地豆石粉
16
2
混合砂
16
3
青龙石粉
18
4
塘步砂
8
5
高铝砂
7
6
新会砂
5
7
增城黑坭
10
8
台山白坭
6
9
台山啡坭
12
10
滑石粒
2
11
熔块釉
100
（2）原料化学组成见表1-6。
表1-6原料化学组成∕（wt%）
原料名称
SiO2
Al2O3
Fe2O3
TiO2
CaO
MgO
K2O
Na2O
烧失量
台山白坭
63.84
23.67
1.14
0.63
0.07
0.16
2.04
0.16
8.29
台山啡坭
60.35
25.04
1.92
1.09
0.09
0.26
1.06
0.16
10.03
增城黑坭
61.63
22.86
1.97
1.39
0.17
0.46
1.17
0.27
10.08
混砂
73.72
16.63
0.39
0.19
0.49
0.21
1.47
3.23
3.67
地豆石粉
73.21
15.10
0.42
0.21
1.36
0.26
3.80
3.48
2.16
青龙石粉
74.15
15.94
0.32
0.17
0.79
0.13
2.06
3.52
2.92
高铝砂
69.04
19.37
1.03
0.81
0.14
0.29
2.95
0.41
5.96
塘步砂
73.61
16.44
0.61
0.09
0.08
0.13
5.00
0.42
3.62
新会砂
74.31
17.18
0.67
0.12
0.11
0.36
2.29
0.29
4.67
滑石粒
60.81
1.55
0.52
0.26
1.84
29.36
0.56
0.33
4.77
表1-7100kg坯料烧失量及生坯单量计算表
台山白坭
台山啡坭
增城黑坭
混砂
地豆石粉
青龙石粉
高铝砂
塘步砂
新会砂
滑石粒
合计
配方
6
12
10
16
16
18
7
8
5
2
100
原料I.L/%
8.29
10.03
10.08
3.67
2.16
2.92
5.96
3.62
4.67
4.77
坯料I.L/%
0.4974
1.2036
1.008
0.5872
0.3456
0.5256
0.4172
0.2896
0.2335
0.0954
5.2031
生坯单重/kg
3/（1-5.2031%）=3.16
1.6技术经济指标
主要工艺技术指标见表1-8。
表1-8主要工艺技术指标
序号
指标名称
单位
指标
备注
1
成品中釉料比例
％
2
2
坯料总损失率
％
5
3
坯料球磨周期
h
16
4
坯料细度
％
1.5～2.5
250目筛余
5
成型合格率
％
98
6
干燥合格率
％
97
7
施釉合格率
％
98
8
烧成温度
℃
1230
9
烧成合格率
％
95
10
矿物原料利用率
％
98
全部为粉料进厂
11
化工原料利用率
％
100
全部为粉料进厂
12
素烧合格率
％
96
1.7劳动安全保护及三废处理
1.7.1劳动保护
（1）厂区安全设计
（a）厂公路，道路及装卸方式的设计；
凡涉及安全方面的问题，必须执行国家《工业企业厂运输安全规程》，人行道，车行道应平坦，畅通，夜间要有足够的照明设施，道路和道路的交叉线必须有明显的警告标志。
（b）厂的排水沟应设置盖板，沉淀池应设栏杆；
（c）原料，燃料，废料和成品等的堆场应便于通行，装卸；
（d）锅炉房、油库安全设计遵照有关响应设计规。
（2）车间安全设计
（a）车间的主要道路宽度应大于2m，操作通道应大于1.5m，且在地面设明显标志；
（b）车间成品、半成品及废料的暂时堆放区域应设明显标志，且应便于地面冲洗及不妨碍操作和通行；
（c）设备与建筑之间、设备和设备之间距离一般按设备、产品样本要求确定或遵守以下规定：
凡不常行的应大于0.8m，常通行的大于1.2m；
（d）在球磨机俯视投影边缘30mm出应设高为0.9m的护栏；
（e）各平台应便于安全操作，并设高度大于0.9m的护栏；
（f）泥浆池观察孔应有100~150mm的凸沿；
（g）车间工作地点光线应充足，采光部分不时遮蔽；
（h）车间工作地点的温度若常高于35℃设调温措施，低于5℃处设有采暖设备机械。
（3）设备与电气设备安全设计
（a）球磨机、泥浆泵，自动压砖机等有传送带，齿轮部分设有防护罩；
（b）压力机械施压部分都有安全装置；
（c）料库电压不得超过36V，球磨机的检修灯及潮湿环境工作所需引灯电压不超过12V；
（d）油泵房等采用防尘电气设备。
1.7.2三废处理
（1）工业粉尘的防治
（a）潮湿环境下用水浸湿物料或用水雾化粉尘，起到加湿和抑制作用，可有效地减少粉尘飞扬，用水量由工艺条件抑制，水力和水量要求稳定；
（b）密闭抽尘：
将生产设备置于一密闭罩中，并用较小的风量，从罩抽尘，罩产生负压，含尘空气外流，从而使工作区达到卫生标准；
（c）对于成型，施釉等不能采用密闭罩的工艺过程，采用外部抽尘；
（d）采用除尘装置，喷雾干燥塔，烟囱排除空气前须经除尘器除尘，设两次除尘装置：
旋风除尘器除尘，水浴除尘。
（2）废水处理
原料车间、锅炉房及机修车间所排出的废水不含有毒物质，只须将其中悬浮的粘土用Al2（SO4）3沉淀剂进行处理，即可排入排水管网。
（3）噪声防治
（a）球磨机尽量采用橡胶衬，并用空间吸声体，降低噪音；
（b）真空泵的排气口设有降低噪音装置；
（c）各类风机在楼层布置时应设有防尘措施，除尘系统的风机转速应小于3000r/min若噪音超标，应将其置于室外，喷雾塔风机应设隔声装置；
（d）配置绿化带同样可以降低噪声污染。
2工艺设计
2.1工艺流程的选择与论证
2.1.1坯料工艺流程选择
（1）坯料制备可以采用干法制备和湿法制备，其有不同的工艺流程如下：
（a）干法制备半干压粉料的流程：
原料配料→湿法混练→造粒→过筛→焖料→成型。
（b）湿法制备半干压粉料的流程：
原料配料→球磨（细碎）→浆池→喷雾干燥塔→料仓→成型。
（2）干法、湿法工艺优缺点的比较及流程说明
干、湿法两种工艺流程各有优缺点，对不同的产品的适用性也不尽相同。
两种流程比较见表2-1。
表2-1干、湿法流程比较
项目
干法
湿法
资产投资
厂房小，设备小
流程简单
不需浆池
厂房大，设备多
流程复杂
要浆池
能耗
耗能小
耗能大
工作环境
粉尘多
操作环境差
粉尘少
操作环境好
流动性
差
好
细度
非常细，但排气性能差，易分层
适中，且有一定级配，排气性能好
容重
小，空气多，压缩变化大，强度小
大，强度大
水分均匀性
不均匀
均匀
组成均匀性
不均匀
均匀
由表2-1中所列各项目的比较可以看出，采用湿法制坯料的工艺流程总体上说比干法制坯料的流程好，更适用于粉料的制备。
尤其是工人的工作环境和粉料的质量较好。
工人在粉尘较大的环境中长期劳作，会得“硅肺”；粉料的质量优劣直接影响到成品的质量与使用寿命。
综上所述，在本设计中采用湿法制备坯料的流程更好。
2.1.2釉料的制备工艺流程
釉料的制备工艺流程如下：
粉料→配料小车→电动葫芦→球磨（细碎）
施釉←二级浆池←过筛、除铁←一级浆池
在影响成品质量的诸多因素中，釉料的制备工艺流程时其中一个重要环节，它直接影响到瓷制品釉面的光泽度、透光度、白度、热稳定性、机械强度及抗化学腐蚀性等各种性能指标。
本次设计产品为仿古砖，其中含铁量对釉面影响很大，故工艺流程中设计二次除铁，以尽可能的除尽铁。
2.1.3造粒方法的选择
造粒就是在已经磨得的很细的粉料中加入粘合剂，做成流动性好、大小不同，有各种级配的颗粒过程。
目前常用的造粒方法有三种：
即普通造粒、加压造粒、喷雾造粒。
（a）普通造粒法：
指将料加入适量的粘结剂水溶液中，混合均匀后过筛，由于粘结剂粘结作用和筛子振动旋转作用，得到大小均匀的颗粒，该种方法适于少量试料，适用于实验室；
（b）加压造粒法：
将预混好的粘结剂的粉料制成块，然后粉碎过筛得到颗粒，这种造粒法造出的颗粒体积密度大，机械强度高，能满足各种大小件和各种异形件的成型要求，但产量少，劳动强度大，不适用于现代化的大规模生产；
（c）喷雾造粒法：
用喷雾器将料浆喷入造粒塔进行雾化，进入塔的雾滴和另一路进入塔的空气会合而干燥，雾滴的水分蒸发，使料形成干料粒。
这种方法所得料粒成球状；流动性好，由于形成“空心”，使其体积密度小。
喷雾造粒法适用现代化大规模生产．其优点是产量大，可以连续生产，劳动强度也大为降低，并为自动化成形工艺创造了良好的条件，且无粉尘污染，对工人有利。
因此，上述三种造粒法中，我们选择喷雾造粒法较合适。
2.1.4成型方法的选择
所设计项目为仿古砖的生产线，采用干压法。
干压法成型有以下优点：
成型过程简单，生产效率高，缺陷少，便于机械化，且坯体收缩小，致密度高，产品尺寸精确，对粉料可塑性工艺不高，劳动强度低。
2.1.5施釉方法的选择
施釉方法有浸釉法、喷釉法、淋釉法、刷釉法、荡釉法等湿法施釉。
另外，还有撒干粉等干法施釉。
本设计中采用湿法施釉，属淋釉法。
施釉线的采用，提高了整个过程的机械化程度，提高生产速度，降低了工人劳动强度。
本施釉线采用二次施釉，第一次施底釉，盖住坯体本色，第二次上面釉．由于低釉、面釉比重不同，使坯釉结合性更加良好，降低了烧成后裂釉的机率。
2.1.6烧成方法的选择
为了制定合理的烧成工艺，就必须对坯体在烧成过程中所发生的物理化学变化规律有深入的了解，坯体的烧成是一个由量变到质变的过程，所发生的物理化学变化分厂复杂，许多反映交错进行。
本设计采用单层辊道窑，产品需二次烧成。
以转动的辊子作为坯体运载工具的隧道窑。
每根辊子的端部都有小链轮，由链条带动自转，为传动平稳、安全、常将链条分若干组传动。
低温处的辊子用耐热合金钢制成，高温处则以耐高温瓷材料如刚玉瓷作为辊子。
辊道窑一般截面较小，窑温度均匀，适合快速烧成，但辊子材质和安装技术要求较高。
主要用于建筑卫生瓷制品的快速烧成。
是连续烧成的窑，瓷是放置在许多条间隔很密的水平耐火辊上，靠辊子的转动使瓷从窑头传送到窑尾，故而称为辊道窑。
二次烧成的优点是：
①坯体组分中氧化分解反应产生的气体已在素烧中排除，施釉后釉烧时不会产生“橘釉”、“气泡”等缺陷，有利于得到高品质的釉面及装饰效果。
②低温素烧后坯体多孔，吸水性增强，易于施釉，釉面平整光滑。
③素烧后坯体力学强度高，适于对施釉、装饰等工序进行机械化操作，降低半成品破坏率。
④素烧时坯体已产生部分收缩，二次烧时收缩减少，有利于减少变形。
⑤素烧后可对坯体进行拣选，剔除废品，可避免釉料损失，提高成品合格率。
二次烧成的缺点是能耗较高，坯釉中间层生长不良。
2.1.7工序简述
（1）原料处理及配料工序
本项目对原料经过检验后，用铲车由自动称量喂料机配料入球磨机研磨，其中用皮带运输机运输。
（2）泥浆制备工序
经皮带运输机送入球磨机湿法球磨，每磨周期为16h，出磨细度为万孔筛筛余2.5～3.5%，含水率44%，泥浆比重1.45～1.60g/cm3，磨好的泥浆过24目筛（过滤除去碎球石）进入一级浆池，经搅拌后，用隔膜泵送至二级浆池贮存备用。
（3）粉料制备工序
用NB-140-3柱塞泵将二级浆池中的泥浆抽至喷雾造粒塔，经干燥后的粉料过24目筛（振动筛）通过皮带运输机机进入腐室进行储存，储存时间达24小时以上。
（4）压机供料
腐室的粉料经皮带运输机，电磁振动筛分选后送至压机，压制成型。
2.1.8工艺流程
工艺流程见图2-1。
2.2主要工艺技术指标
（1）坯浆比重：
1.55g/cm3
釉浆比重：
1.4g/cm3
（2）球磨机装料比
坯料∶料∶球石∶水=1∶1.7∶0.8
釉料∶料∶球石∶水=1∶1.8∶0.5
（3）球磨时间
坯料球磨16小时。
釉料球磨40小时。
（4）球磨细度
坯料：
万孔筛余量2%～3%；
釉料：
万孔筛余量0.03%～0.05%。
2.3物料衡算
物料衡算按逆生产流程计算。
（1）成品规格：
mm单重：
3kg产量：
400万㎡
成品的总块数为：
万块
成品的总质量为：
万吨
（2）入窑烧成合格率是95%
入窑坯块数：
万块
入窑坯质量：
万吨
（3）施釉合格率是98%坯釉比为98∶2
釉坯单重=
kg
釉坯块数：
万块
釉坯质量：
万吨
（4）素烧合格率是96%根据烧失量计算得单重：
3.16kg
素烧坯块数：
万块
素烧坯质量：
万吨
（5）精坯合格率是97%
精坯块数：
万块
精坯质量：
万吨
（6）成型合格率是98%
成型坯块数：
万块
成型坯质量：
万吨
（7）喷雾造粒损失为2%
喷雾干燥塔年加工量：
万吨
（8）坯料总损失为5%
坯用球磨机年加工量：
万吨
（9）釉料总损失为3%
釉用球磨机年加工量：
万吨
物料衡算表见表2-2。
各坯原料所需量见表2-3。
2.4原料库棚计算
坯储料室选用7000×6000×2200/mm
库棚利用系数为0.9
每个储料室的储料量为7×6×2.2×0.9=84m3
坯库棚计算结果见表2-4。
2.5设备选型及衡算
2.5.1影响设备衡算的因素
表2-2物料衡算表（成品及半成品加工量）（干基）
产品名称
300×450
块数∕万块
2962.96
成品
单重∕kg
3
年加工量∕（万块∕年）
2962.96
年加工量∕（万吨∕年）
8.89
烧成合格率∕%
95
入窑（釉）坯
单重∕kg
3
年加工量∕（万件∕年）
年加工量∕（万吨∕年）
9.36
釉坯合格率∕%
98
釉（精）坯
单重∕kg
2.94
年加工量∕（万件∕年）
年加工量∕（万吨∕年）
9.36
素烧合格率∕%
96
素烧坯
单重∕kg
3.10
年加工量∕（万件∕年）
3315.17
年加工量∕（万吨∕年）
10.48
精坯合格率∕%
97
升级会员 