年产1800万件日用陶瓷厂坯料车间工艺设计.doc

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学号：

201008010430

HEBEIUNITEDUNIVERSITY

毕业设计说明书

GRADUATEDESIGN

设计题目：

年产1800万件日用陶瓷厂坯料车间工艺设计

学生姓名：

许甫尧

专业班级：

10材料4班

学院：

材料科学与工程学院

指导教师：

郑占申教授

2014年06月04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

Abstract

ThisdesigniscombinedwiththecurrentsocialandeconomicbackgroundandChina'sbasicnationalconditions.Itisalsobasedontheenvironmentalprotectionandthemarketdemand.Thisisasurveymadeafterthedesignfordaily-useceramicsfactoryWiththedepthunderstanding.FactoryislocatedinShenyang，theannualoutputisexpectedto18000000.Firstly，accordingtothecalculationofmaterialbalance，determinetherawmaterialstofinishedproductsintheprocess，allkindsofrawmaterials，auxiliarymaterials，fuelandpowerrequirementandtheyard，warehousearea.Secondly，accordingtotheequipmentselectionresultsselectingmainequipmentsuchasballmill，pulppool，hopper，filter，dryingkilnandkilnetc..Theproductionprocessismadeupbytherawmaterials，moldingandfiringthreepartsmainlyincludingbilletandglazepreparation，molding，drying，glazing，firing，checkthepackagingsection.Thenweaccordingtotheproductionprocessandtheequipmentforprocessdesignandlayoutofthedeterminationoftheindependenttypeworkshoplayoutandmainworkshoparea.ThisdesignoftheblankworkshopoftheSanitaryceramicsfactoryisbasedonthetraditionaldesignprinciples.Thedesignandlayoutusethemodernandscientificapproachwhichwilleffectivelyincreaseeconomicefficiencyandreducelaborintensity.ThisdesignreviewedthedevelopmentandthepresentsituationoftheSanitaryceramics,selectedtherawmaterialandprocessflow,andcompletedtheformulacalculation,thewholeplantmaterialbalancecalculations,theequipmentselectionandthedesignoftheblankworkshop.Inmasterofrawmaterialpropertiesandonthebasisofthecompletionofformulacalculation,thedesignworkedouttheareaofthematerialsstockyard,anddeterminedthemechanicalequipmentselection.Throughtheselectionofthemainprocessparametersandtheunbalancefactor,thedesignfurtherrefinedthecalculationandselectiontomeetthedesignrequirements.Thelayoutsoftheprocesstherawmaterialwarehouseandtheslurrypreparationplantfullyshowninthedrawings.Mainlyincludestheballmill,mudpools,crusherandelevator,etc.Finally,showtherawmaterialwarehouseandtheslurrypreparationplantonthedrawing,theequipmentmainlyinvolvestheballmill,thecrusherandascendmachine,etc.

Keywordsdaily-useceramics;processdesign;thecalculationofbalance;theequipmentselection

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

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

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。

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：

domesticceramics

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】？

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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