年产300万普通瓷质砖陶瓷工厂设计.docx

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年产300万普通瓷质砖陶瓷工厂设计

第一章绪论

在建筑装饰装修中，陶瓷砖因其施工方便，强度高，使用寿命长，耐水性好，易打理，价格适宜等特点而得到广泛采用。

陶瓷砖的背面有各种凹凸条纹，用以增强其与砂浆的结合力。

陶瓷砖的正面有平面、光面、凹凸条纹面等。

根据正面施釉与否分为有釉砖和无釉砖两种。

砖面以色釉可以改善砖的外观，呈现出色彩丰富、绚丽缤纷的几何图案，砖面施以透明釉、渗透釉的可以改善砖的性能，如耐污染、吸水率等。

用于铺地的陶瓷砖多做成正方形砖。

表面施以色釉的地砖（因为经过长时间的摩擦会磨穿釉层透出坯体的缺陷）正在逐渐淡出市场，只占据低端市场——农村市场的一部分。

目前的地砖绝大部分是通体砖（瓷质砖），而不再分成釉面与坯体层。

在原料中混入一定量的色素，可以做出表面呈现一种或多种颜色彩色斑点的通体地砖。

采用渗花工艺可以将色釉渗透到砖表面以下相当深的层次，图形美观大方、艺术效果极佳。

瓷质砖的配料均匀、结构足够致密、硬度足够高时，即可做表面抛光处理，制出抛光砖。

用于铺贴外墙的陶瓷砖做成长方形砖的绝大多数，做成正方形的也有。

早期的外墙砖其坯体层的材质为炻质或细炻质，为提高其强度，许多企业已采用炻瓷质甚至瓷质。

外墙砖的表面有平面、凸点面、仿石面等。

用于铺贴内墙的陶瓷砖，大多数其坯体的材质仍是陶质。

早期的152mm×152mm或150mm×150mm的内墙砖目前市场上已经很少见到，绝大多数的为长方形砖。

随着陶瓷生产工艺、生产技术的迅猛发展，使陶瓷砖的花色品种越来越多，其装饰装修效果越来越好。

1.1瓷砖分类

国家分类标准：

瓷质砖吸水率小于等于0.5%

炻质砖吸水率大于0.5%小于等于3%

细炻质吸水率大于3%小于等于6%

炻质砖吸水率大于6%小于等于10%

陶质砖吸水率大于10%

依用途分：

外墙砖、内墙砖、地砖、广场砖、工业转等

依成型分：

干压成型砖、挤压成型砖、可塑成型砖

依烧成分：

氧化性瓷砖、还原性瓷砖

依施釉分：

有釉砖、无釉砖

依吸水率分：

瓷质砖、炻质砖、细炻砖、炻质砖、陶质砖

依品种分：

釉面砖、通体砖（同质砖）、抛光砖、玻化砖、瓷质釉面砖（仿古砖）

1.2工厂设计

为新建、扩建或改建工厂进行的规划、论证和编制成套设计文件，工厂设计是一项技术与经济相结合的综合性设计工作。

1.2.1工厂设计全过程

前期准备、设计、施工驻厂、试运转、试生产。

1.2.2设计阶段（初步设计和施工设计）

现场调查研究、按期提交设计说明书、图纸（施工图），满足订货和施工要求。

1.3项目建议书

编制项目建议书是第一项工作。

是项目拟建单位或业主根据国民经济发展规划、行业发展规划和地区社会经济、产业发展规划以及本单位的具体情况，经初步调查研究，提出的基本建设项目立项建议。

是轮廓设想和投资意愿，项目建议书内容经有关部门批准立项后才能进行下一步的可行性研究。

项目建议书的内容主要包括以下几个方面

（1）项目建设的目的和意义，即项目提出的背景和依据、投资的必要性及经济意义；

（2）产品需求初步预测；

（3）产品方案和拟建规模；

（4）工艺技术初步方案（如原料路线、生产方法、技术来源）；

（5）主要原料、燃料、动力的供应；

（6）建厂条件和厂址初步方案；

（7）公用工程和辅助工程的初步方案；

（8）环境保护；

（9）工厂组织和劳动定员；

（10）项目实施初步规划；

（11）投资估算和资金筹措方案；

（12）经济效益和社会效益的初步估算；

（13）结论与建议。

1.4可行性研究

是项目前期准备阶段的核心工作内容。

项目可行性研究和评估的结论关系到项目的投资决策，又是项目上马以后实施过程中进行管理工作的重要指导性文件盒项目竣工时的主要依据。

可行性研究报告:

总论、概况、前途、设计能力、品种、质量要求、消费等；原燃料性质及供应、厂址选择、技术方案、环保、经济效果评价、人员组织。

1.4.1可行性研究的步骤

市场预测、建厂条件、厂址、原燃料、水源、电源、半工业试验、设计方案和生产方法论证、环保劳保安全防护、项目建议进度、经济分析。

1.4.2可行性研究的依据

（1）根据国民经济的社会发展长远规划及行业和区域发展规划进行可行性研究。

（2）根据市场供应状况及发展变化趋势。

（3）根据国家计划部门批准的项目建议书。

（4）根据可靠的地理、自然、气象、地质、经济、社会等基础资料。

（5）根据与项目有关的工程技术方面的标准、规X、指标等

（6）根据国家公布的关于项目评价的有关参数。

1.4.3可行性要就的步骤

（1）筹划组织

（2）调查研究、获取资料

（3）优化和选择方案

（4）详细研究

（5）编写可行性报告

（6）筹集资金

1.5设计内容和设计阶段

1.5.1设计内容

工艺、土建、电力、给排水、通风、采暖、技术经济综合设计。

1.5.2设计阶段

初步设计、技术设计、施工图设计

1.6设计依据

根据提出年产300万m2瓷质砖的设计目标、设计任务书、国家有关的具体标准、陶瓷工厂设计规划要求、陶瓷厂设计经济指标进行全场设计。

1.7设计原则

（1）设计时贯彻执行国家有关政策，结合国内情况和以上列出的各项标准、各项技术指标，做到切合实际、技术先进、经济合理。

（2）综合利用当地丰富的陶瓷原料资源，开发利用设计新产品，提高产品质量。

（3）综合利用当今生产陶瓷砖的先进技术和国内一流设备，提高生产机械化，自动化和现代化的水平。

（4）保护环境，以“防止为主、防治结合、综合利用”为方针，采用先进设备和技术，使污染物尽可能的消失的生产中。

（5）优化职工娱乐设施的建设。

1.8设计X围

本工程设计X围按年产300万m2瓷质砖的生产规模，进行物料、能源、资金的平衡计算。

利用配料、粉磨、干燥混料、成型、烧成、拣选、包装等一系列工艺制度，并进行全厂总品面布局设计。

1.9建设规模和产品方案

1.9.1质量标准

结合国家标准普通瓷质砖可依据XX石板材物理和外观质量要求。

表1—1质量标准

Table1—1qualitystandards

类名称优等品一等品合格品

别

镜面光泽（表面具有镜面光泽60—9050—8040—70

能清晰反映）

物表观密度（g/cm3）20—2.5

理吸水率不大于（%）0.75

性干燥抗压强度不小于（MPa）43.00

能抗弯强度不小于（MPa）10.00

有

正翘曲不不但

面不

外裂纹允明影

观响

沙眼许显使

用

凹陷

缺色斑

陷污点

正面棱缺陷长＜8mm宽≤3mm一处

正面角缺陷长≤3mm宽≤3mm一处

1.9.2设计规模

本设计300万m2的普通瓷质砖厂

1.9.3设计规格

本设计结合国家标准和广大消费者对瓷质砖的需要设计的主要规格有

600*600*10800*800*10两种

1.10建设进度安排的建设

根据附近周边地区类似此种项目实施进度情况，在保证瓷质砖的市场和资金有保证的情况下，合理的安排项目进度。

1.10.1建设前期

完成项目的可行性研究与询价、可行性报告、完成项目的设计、并力图为公司登记注册等全部的法律手续。

1.10.2建设期

根据项目日程完成土建并同时引进设备和利用国内配套设备，随后完成设备安装后试产。

1.10.3达产期

试产后继而投产达到设计能力即年产300万m2目标的计划安排

1.11生产方法

1.11.1原料配比

利用颚式破碎机将白云石和石灰石粗碎，利用上传动盘转干磨矿机将白云石和石灰石中碎成粒径为30mm的料，用铲车将原料运输至配料秤，其他原料均使用粉料。

1.11.2粉料制备

本设计是将基料和色料分别采用湿法球磨。

喷雾干燥制粉工艺，并用CMC和水玻璃作络合剂，采用盘式球磨机将粉料大颗粒化，混合采用连续式混料机混合。

1.11.3成型施釉

采用干法施釉。

釉料采用压力式喷雾干燥塔制粉，在利用液压机成型时，利用喷胶装置撒一层薄粉完成施釉成型个施釉，动作迅速，并利用闭路电视监控。

1.11.4烧成

控制合理的烧成制度

第二章技术经济

2.1设计依据和X围

2.1.1设计依据

300万m2瓷质砖设计任务书和中标公司XX黎明路桥重工XX和佛陶集团提供的设备等综合因素。

2.1.2设计X围

包括企业组织、全厂定员、投资、产品成本和利润估算。

2.2企业组织

2.2.1企业组织与原则

有效性原则、管理幅度原则、统一指挥原则、责权对等原则、协调原则。

2.2.2企业组织系统简图

表2—1企业组织系统简图

Table2—1businessorganizationsystemdiagram

2.2.3工作制度

（1）通常采用的生产班制

原料堆场、粗碎加工为一班制，中碎、除铁过筛压滤、练泥、轮碾造粒、成型干燥、修坯、施釉、丝网印花为二班制，烧成、彩烤、锅炉房、油泵房、煤气站、配电站为三班制。

表2—1班制有效时间

Table2—1theeffectivetimeshift

班制一班制二班制三班制

有效工作时间714—1521—22

表2—2工作制度

Table2—2worksystem

岗位工作制度总人数岗位工作制度每班人数

经理办白班（班制）总经理1伙食班白班5

副总经理2

财务处白班3资料室白班2

工会白班3水泵房三班四倒4

房产部白班3配电室三班四倒3

小车办白班4公共事业部白班4

保卫科三班四倒8生产计划部白班4

中心化验室白班6大车办白班5

开发部白班4质检部白班5

总工办三班四倒4人事部白班2

销售部白班10

（1）确定年工作日

通常取用经验数据为：

锅炉房350d（1台锅炉）360d（有备用情况下），球磨设备350d，连续式烧成设备或彩烤设备为330d（或335d），间歇式生产设备（如成型机，原料加工粗、中碎设备等）306d

2.3厂房及设备投资估算

2.3.1厂区面积及投资估算

表2—3厂区面积及投资估算

Table2—3factoryareaandinvestmentestimation

项目面积（m2）造价（元/m2）

总面积21450征地价400

生产车间15401600

原料堆场1376200

原料仓库10001400

成品堆场800200

煤气站800600

煤粉堆场2000600

煤灰堆场2000200

生活办公50002000

广场道路硬化面积1000400

绿化面积800400

围墙长度11400（m）200（元/m）

因在实际建设中会面临其它意外情况，如建筑物需要重建、扩建等，预设资金10000万元。

2.3.2原料成本估算

表2—4原料成本估算

Table2—4Estimatedcostofrawmaterial

原料名称单价（元/t）原料量（t、Kg）总价（元）

瓷石粉12012160.091459211

长石粉20043963.398792678

石英粉2609353.9132432017

XX土12028119.883374386

白云石80116.299030.2

钾长石400290.71116284

脉石英260159.8941571.4

滑石粉85050.8743239.5

氧化锌1500050.87763050

CMC26000248.46458400

总计23490140

单位每平方米原料成本：

V=23490140/3000000=7.83元/m2

2.3.3电力预算

煤气站动力5Kw*325d*24h*0.4=156000元/年

照明36Kw*325d*8h*0.8=74880元/年

原料厂动力1Kw*325d*0.5h*0.4=6500元/年

原料段动力150Kw*325d*8h*0.4=156000元/年

成型制粉动力2500Kw*325d*12h*0.4=3900000元/年

烧成动力25Kw*325d*24h*0.8=156000元/年

生活用电100Kw*325d*6h*0.8=156000元/年

合计4605380元/年

2.3.4设备预算

表2—5主要装备一览表

Table2—5listofmajorequipment

设备名称数量参考价格（万元）备注

PE—150×25010.6

颚式破碎机

1530型上传动11.6

干矿机

电子秤110

叉车13

铲车19

台秤4

DHY型系列快速40.6

环链电动葫芦

带式输送机43

QM3200*6000间934标称加料量20t

歇湿磨机

泥浆池91.5

NBB—250/6型泥40.5

浆泵

BCY14—1B柱塞泵23

2YK1545振动筛21

喷雾干燥塔1100

CLT/A90型旋风收45

尘器

热风炉23

TH型斗式提升机31.6

ICS—300—XB514

皮带机

料仓52

DEZ型电磁振动筛91.2

750*3500双轴搅11.6

拌机

LH—2016型立式2400

烘干机

辊道窑2500

贮坯器1600

1000型修边机120

胶膜裹轮机110

地中衡16

混合煤气发生炉130

竖管冷却装置220

洗涤塔110

除硫塔110

钠离子交换机24

离等式清水泵21.4

变压离心通风机12

D100—32离心鼓11.6

上述只是部分主要设备，生产中还要购置其它辅助设备为上述装备预置

2.3.5各工段耗水量和生活办公用水预算

煤气站30000t/年

原料段6000t/年

成型段44400t/年

电工段120t/年

修边段1440t/年

空压机段3600t/年

物检室360t/年

料场720t/年

锅炉房600t/年

生活办公10000t/年

总计97240t/年单价：

1元/吨

总价Y=97240元

2.3.6其它消耗

空压机油1t/年4000元/t4000

液压油30t/年4000元/t120000元

窑炉棍子1500根/年400元/根600000元

热电偶25根/年2000元/根50000元

修边磨盘100片/年400元/片40000元

修边同步带20条/年800元/片16000元

合计830000元/年

第三章厂址位置选择与厂房布置原则

3.1厂址位置的确定

（1）厂址位址的确定必须考虑到主导风向，即厂址应在居民区的下风向（下风侧）。

地下资源、水源及水患，电力供用以及距离居民区远近等条件。

厂址要尽量接近当地工业区、城镇原有建筑，并利用当地市场及行政设施。

（2）运输路线的配合对陶瓷厂来说是至关重要的。

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和港口码头。

若中、小型工厂需采用铁路运输时，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。

运输线路的进厂方向，要与工厂总平面位置相适应。

（3）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（基本地耐力最好在0.196MPa以上），地下水位置低（最好距离地面5m以上）；以及地下水对水泥钢材的腐蚀程度应低。

此外，在初步设计过程中，还应掌握当地气象的资料（如气温、降雨、降雪、风向、风力等）。

3.2厂房布置的原则和要求

厂房布置包括平面布置和立面布置，主要决定于生产流程和设备布置。

它必须满足工艺要求，便于组织生产流水线。

同时也符合国家的防火、卫生标准。

陶瓷厂的厂房一般采用钢筋混凝土结构，厂房柱网布置和层高应尽量做到符合建筑模数要求。

3.2.1厂房布置方式

厂房布置通常采用集中式布置和分散式布置两种形式。

集中是布置即将主要生产车间（或工段）放在一个联合车间内；分散式布置即将各主要生产车间（或工段）分别设计成独立的厂房，用输送设备将各主要生产车间（或工段）连接起来。

陶瓷厂的厂房布置，两种方式均可采用。

主要决定于产品品种、生产规模、工艺流程、生产方式以及机械化装备水平等。

如采用喷雾干燥造粒工艺、高效自动成型、自动码坯、人工干燥（利用余热）等机械化自动化程度较高的陶瓷墙地砖厂，多采用集中布置方式，即将喷雾干燥、成型、施釉、烧成布置在联合式厂房内。

这样，设备布置紧凑，半成品运输线路短捷。

但必须考虑干燥和烧成厂房的散热条件，而机械化程度低，间歇作业（如注浆成型）以及南方炎热地区常采用分散式布置。

原料加工部分由于粉尘多，噪音大，也可设计独立的厂房。

3.2.2厂房的平面布置

厂房的平面布置与厂房的面积和柱网布置（跨度和柱距）有关。

（1）生产区域的划分，在进行车间平面布置之前，应根据总图的要求及给定的车间面积。

或根据车间的生产任务，按类似生产厂的面积指标确定本车间的面积和形式。

绘制车间区域规划图（简称区划图）。

（2）生产线的组织，生产线的组织对车间布置有很大意义。

生产流水线式一种先进的有效的生产组织形式。

它的任务是尽可能做到生产加工过程不间断的从一个工作位置移到另一个工作位置。

并保证生产周期最短，工作位置的负荷率高。

生产流水线应根据生产过程的拍长（或节奏）来组织，拍长就是每个工序所需要的操作时间。

流水线上的工作位置或设备应和拍长成拍比。

这样流水线上各种设备数量将成简单整数比，从而可以从一个工作位置运送到另一个工作位置，采用连续的或少量的运输批方式进行生产。

（3）厂房面积的组成

厂房面积主要包括以下几方面：

设备本身和生产操作所需的面积；设备安装和检修所需面积；其他设施所需的面积，如变电室、控制操作室、隔音室及采暖、通风、收尘用的面积。

生产管理及生活用室所需的面积，如车间办公室、化验室、更衣室、浴室、厕所等；辅助面积，如电工房、机修间，材料室等；

各种通道、楼梯所需的面积。

（4）平面布置的原则和要求

首先应符合总平面布置的基本原则和要求；合理规划厂房出入门口、通道。

楼梯和过桥的位置。

厂房大门尺寸要考虑方便运输工具的进出。

其最低高度不得低于2米。

3.2.3厂房的立面布置

厂房的立面布置即空间布置，主要是确定厂房的层数和高度。

（1）厂房的建筑形式，厂房建筑形式有单层和多层。

采用单层或多层应根据生产工艺的特点、厂区面积的地质条件等经过技术经济比较而定。

建筑物的层高主要由设备高度、检修安装要求、操作条件、采光通风等要求而确定。

（2）立面布置的原则和要求

在考虑厂房层高时，不仅要考虑设备本身的高度，而且要注意基础要求的高度，设备顶部凸出物的高度，工人在操作和维护时所需的高度。

此外还应特别注意建筑结构（楼板、梁）本身的高度对厂房净空高度的影响，故在进行立面布置前，首先应了解梁的位置及梁、楼板截面尺寸。

综上因素分析我们可把陶瓷厂选定与XX郊区，这里满足以上各项水文地质条件的要求，且交通便利，是晋煤和焦煤外输的主要通道之一，位置极佳。

第四章工艺及物料衡算

4.1设计的依据及X围

设计依据：

年产300万m2普通瓷质砖的工艺和要求工艺设计中新选的设备配套情况，物料平衡计算。

设计的X围：

按年产300万m2的普通瓷质砖的生产规模，对全厂进行综合平衡计算，主要包括制粉、制釉、成型、干燥、施釉、烧成、修边、挑选、包装等生产工程的设计。

4.2全厂生产平面组成

图4—1全厂生产平面组成

Figure4—1thepositionofthewholeplantproduction

4.3车间工段关系

4.3.1车间工段关系图

图4—2车间工段关系

Figure4—2workshopsectioninrelation

4.4产品配方计算确定

4.4.1各种原料对配方的作用

（1）石英：

作为瘠性原料加到陶瓷坯料中，可对泥料可塑性起到调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。

在烧成时，石英的加热膨胀可以部分地抵消坯体的收缩影响，当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的粘度，而未溶解的石英颗粒，则构成坯体骨架，可以防止坯体发生软化变形等缺陷。

在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响，合理的石英颗粒能大大的提高瓷器坯体的强度，否则效果相反。

同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。

（2）长石：

在陶瓷原料中是作为熔剂使用的，长石在高温下熔融，形成粘稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度。

熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。

液相中氧化铝和二氧化硅互相作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予坯体的力学强度和化学稳定性。

长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。

冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，并有助于瓷坯的力学强度和电器性能的提高。

同时作为瘠性原料在生坯中还可以缩短坯体的干燥时间，减少坯体的干燥收缩和变形等。

（3）XX土：

其为硬质粘土岩，高岭石含量90%以上，XX土与煤层共生，含有机质丰富，悬浮性好，煅烧时质白、杂质少、其主要成分为SiO2和Al2O3，使用时应注意到XX土能提高烧成温度烧成时间，所以要综合考虑，一般使用不是太多。

（4）白云石：

白云石是优质的制釉原料，一般呈白色，并具有玻璃光泽，再差热曲线分布图中，我们会发现在800℃左右和950℃左右时低谷，这是因为MgCO3在800℃分解，CaCO3在950℃左右分解，白云石可以降低釉的全熔温度，促使石英的溶解和莫来石的生成，由于在高温时热分解有洁净釉中气泡，使其中的小气泡汇成大气泡而排除，因此白云石光学效果和艺术效果很好。

（5）滑石粉：

是陶瓷生产过程中的优质原料，滑石粉色泽呈白色或黄、浅灰、浅绿，表面有细鳞片的光泽，滑石可以降低烧成温度和膨胀系数，提高釉的透明度。

（6）瓷石矿：

是传统原料，其矿物组成大致为石英40%—70%、绢云母15%—30%、长石5%—30%、高岭土0—1%。

其可塑性好，结合强度不大，但其干燥速度快，使用瓷石可以减少配方的过程，降低成本，使操作变为简单化。

（7）ZnO：

它在陶瓷釉中多便用在中温和高温釉料中，它是一种助溶剂，用量小于3%时则与铅丹是同等的助熔效果，用量多时会熔体的粘度及熔融温度提高，所以能扩大釉的熔融X围，降低有的热膨胀系数，提高釉的弹性模量，防止釉裂。

4.4.2原料的选择原则

因地制宜，就地取材，以降低成本为目的，且满足工艺性能，保证产品质量。

在满足需要时采用优化组合，应选用成本较低的配方

选择的原料，要考虑到生产需要，也要考虑到厂区的情况，应尽量降低生产成本，使用粉料和易加工料，选用的原料药稳定，矿山贮藏量大，原料厂家尽量稳定。

表4—1原料化学成分（%）

Table4—1chemicalrawmaterial

名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OIL

长石72.9214.080.120.580.3110.451.250.33

石英96.60.110.123.02

XX土43.2539.440.270.2416.07

瓷石粉74.512.40.40.30.510.81.8

4.4.3坯体配方计算

（1）经过多次计算和调整确定坯料配方如下

长石47%粘土30%瓷石粉13%石英粉10%

（2）坯料的化学成分组