Технология производства корундоциркониевых огнеупоров для выстилки дна ванн стекловаренных печей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание    применение, свойства, сырье                                                                                             Введение                                                                                                              7                         1.Аналитический обзор                                                                                      8                                           1.1.Обзор рынка огнеупоров стекольной промышленности                          8       1.2.Основные характеристики корундоциркониевых огнеупоров                 8   1.3.Анализ службы производимых изделий                                                     10                               1.4.Теоретические основы процесса коррозии                                                 16                                    1.5.Основные потребители корундоциркониевых изделий                            17 2.Технологическая часть                                                                                    19                                                                                   2.1 Технологическая схема производства                                                         19                                                                       2.2. Описание технологической схемы                                                             19                                                   2.3. Подбор необходимых компонентов                                                           20                                                          2.4. Материальный баланс производства                                                          22                                                    2.5. Подбор основного технологического оборудования                                27                                  3.  Патентный поиск                                                                                            30                                                                             4.  Теплотехническая часть                                                                                 32                                                                   4.1. Краткое описание теплотехнического агрегата                                         32                                                  4.2. Расчёт горения топлива                                                                                33                                                                             4.3. Материальный баланс туннельной печи                                                     39                                                        4.4. Расчет теплового баланса                                                                             41                                                               4.4.1. Тепловой баланс зон подогрева и обжига                                                42                                                         4.4.2. Тепловой баланс зоны охлаждения                                                           46                                                          4.4.3. Сводный тепловой баланс печи                                                                 50                                                           4.5. Определение термического коэффициента полезного действия печи     50          5.  Строительная часть                                                                                          51                                                                                         6.  Автоматизация и автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУТП)                                                               52                                                         6.1. Регулирование расхода высушенного порошка на входе в пресс             54                6.2.  Запуск электродвигателя смесителя                                                           54                                                                 6.3. Датчики уровня                                                                                              54

6.4. Регулирование  расхода раствора ЛСТ                                                        55

6.5. Регулирование соотношения  расходов природного газа и  воздуха         55

6.6. Датчики температуры                                                                                   56                                                                 6.7. Заказная спецификация на приборы КИП и средства автоматизации     57                7. Охрана труда и окружающей среды                                                               59                                           7.1. Введение                                                                                                         59                                                                         7.2.  Характеристика опасных и вредных производственных факторов, присущих выбранному способу производства                                                 64                                 7.3.Мероприятия, принятые в проекте для обеспечения безопасности технологического  процесса                                                                               68                                                                        7. 4. Организация пожарной безопасности  и взрывобезопасности проектируемого производства                                                                           70                                                 7.5.Меропиятия обеспечивающие нормальные санитарно-гигиенические условия производственной среды                                                                     73                                                         7.6.Охрана окружающей среды                                                                         75                                                                               8. Стандартизация                                                                                               76                                              9.Экономическая часть                                                                                       77                                                                     9.1 Организация производственного процесса                                                77                                                            9.1.1 Режим работы проектируемого объекта                                                  77                                                        9.1.2 Расчет фонда времени работы оборудования в год                                78                                                9.2. Расчет сметной стоимости проектируемого объекта                                79                                             9.2.1 Расчет сметной стоимости зданий и сооружений                                   79                                          9.2.2 Расчет сметной стоимости оборудования                                                81                                            9.3. Расчет численности работающих                                                                84                                                 9.3.1 Составление баланса рабочего времени одного среднесписочного рабочего                                                                                                                85                                                                                                     9.3.2 Расчет численности основных производственных рабочих                   85                                  9.3.3 Расчет численности ИТР, служащих и МОП                                           88                                                9.4. Расчет фонда оплаты труда основных и вспомогательных рабочих         89       9.5. Расчет проектной себестоимости продукции                                             94                       9.6.Технико-экономические показатели и определение экономической эффективности проектируемого производства                                              101                         Выводы по проекту                                                                                          103                                                              Список использованных источников                                                             104                                         Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   В дипломном проекте разрабатывается технология производства корундоциркониевых огнеупоров для выстилки дна ванн стекловаренных печей.     

   Технология  основана на производстве изделий  методом полусухого прессования  с приготовлением гранулированного  пресс - порошка с использование операции распылительной сушки.

    Метод  полусухого прессования позволяет  увеличить механическую прочность  сырца, придать точные геометрические  размеры и уменьшить толщину  сырца. 

   Обжиг  производится в туннельной печи, это позволяет автоматизировать процесс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Аналитический  обзор

1. Обзор рынка огнеупоров стекольной промышленности

   Многообразие  условий эксплуатации огнеупорных  материалов вызывает необходимость  применения изделий, значительно  отличающихся по свойствам. Стремление к улучшению эксплуатационных характеристик ведет к разработке новых огнеупорных материалов, которые вследствие применения высокотемпературных сырьевых материалов, внедрения новой технологии существенно отличаются от традиционных огнеупоров химическим и минеральным составом, а также механическими и термическими свойствами. Доля используемых в стекольной промышленности огнеупоров незначительна. В разных странах она составляет от 2 до 7% всех потребляемых огнеупоров. Стоимость огнеупоров, используемых в стекольной промышленности, составляет до 5-10% стоимости всех потребляемых огнеупорных изделий. Это связано с относительно большим использованием высококачественных материалов и специальных изделий, значительно превосходящих по стоимости традиционные огнеупоры. Чтобы разработать технически и экономически обоснованную раскладку огнеупоров в стекловаренных печах, необходимо хорошо знать эксплуатационные свойства огнеупорных материалов [28].

     Огнеупорные  материалы используются в качестве  футеровки тепловых агрегатов, эксплуатируемых при высоких температурах.

1.2. Основные  характеристики корундоциркониевых  огнеупоров

  Корундоциркониевые  огнеупоры способствуют повышению  производительности стекловаренных  печей. При использовании корундоциркониевых  огнеупоров в стекловаренных печах учитывают объёмные изменения в интервале температур 1000-1300 °С, связанные с модификационными превращениями двуокиси циркония. По этой причине термостойкость таких огнеупоров значительно ниже, чем корундовых материалов[4].

    Для производства корундоциркониевых огнеупоров, наиболее применяемых в стекольной промышленности, используют технический глинозем, ортосиликат циркония и двуокись циркония. Добавкой Na₂O регулируют количество и состав стекловидной фазы в этих изделиях. Вследствие высокого содержания стекловидной фазы и существенного различия в плотности расплава и затвердевшего материала в отливках корундоциркониевых огнеупоров образуются значительные усадочные раковины. Оптимальные эксплуатационные свойства огнеупора обеспечивает совместная кристаллизация в материале бадделеита и корунда.

Область применения:

• Ванные и вращающиеся печи плавки фритты
• Стекловаренные печи (выстилка дна, насадки регенераторов)

Форма и размеры

• плиты (600x300x75, 600x150x75, 400x300x50, 400x150x50 И др.);
• брусья (600x300x250,600x400x250,500x300x250, 500x400x250 идр.);

                                                                                                 Таблица 1

Физико-химические характеристики корундоциркониевых изделий

Наименование  показателя	Al2O3, % , не менее	ZrO2, %, не менее	Fe2О3, % , не более	Плотность кажущаяся, г/см2, не менее,	Пористость  открытая, %, не более	Предел прочности  при сжатии, Н/мм2, не менее	Термостойкость (1000°C - воздух), теплосмен, не менее	Темпера тура начала деформа ции под нагрузкой, °С, не менее
Норма	70,0	5,0	0,3	3,1	15,0	80,0	10	1600

  Рисунок 1 Футеровка  стекловаренных печей

       Основным технологическим агрегатом  в производстве большинства промышленных  стекол является стекловаренная  печь. В настоящее время ванные стекловаренные печи являются высокопроизводительными крупногабаритными тепловыми установками площадью 500-700 м² при длине 50-60 и ширине 10-12 м² в производстве листового стекла. Объём стекломассы в печах листового стекла достигает 500-600 м³, (тоннаж 1200-1600 тонн), суточная производительность 600-800 тонн при удельном съеме стекломассы с 1 м² варочной площади 2-2,3 т\сут. Максимальная температура варки стекла в современных печах 1550-1600°С. Для футеровки крупной печи листового стекла расходуется 3-4 тыс. тонн различных огнеупорных материалов.

1.3. Анализ службы  производимых изделий

   Анализ  службы огнеупорных материалов  в промышленных ванных стекловаренных  печах показал, что срок непрерывной  эксплуатации печи лимитируется  не общим состоянием огнеупорной кладки, а разрушением ее отдельных конструктивных элементов, к числу которых относятся стены варочного бассейна в зонах варки и максимальных температур; проток; дно варочного бассейна; верхнее строение в зонах варки и максимальных температур; свод варочной части печи; насадки регенераторов в зонах варки и максимальных температур.

    Кладку  большинства конструктивных элементов  стекловаренных печей выполняют  из плавленолитых огнеупорных  материалов различного состава.  Использование именно этих материалов обеспечивает существенный рост всех эксплуатационных показателей стекловаренных печей, резкое повышение их тепловой и технологической эффективности. При широком использовании в кладке плавленолитых огнеупоров с высокой теплопроводностью резко увеличиваются потери тепла в окружающую среду. В этих условиях тепловая изоляция не только обеспечивает экономию топлива, но и способствует уменьшению активности поперечных конвекционных потоков стекломассы со снижением скорости разрушения стен варочного бассейна; уменьшению количества сжигаемого топлива и объема образующихся дымовых газов способствует меньшему износу стен пламенного пространства, свода, горелок и насадок регенераторов  [6].

      Практически все эксплуатационные  показатели стекловаренных печей определяются составом и свойствами плавленолитых огнеупоров. В России производство бадделеитокорундовых (бакоровых) плавленолитых огнеупоров бакор-33, бакор-37 и бакор-41 организовано на специализированном ЗАО НТЦ “Огнеупоры” (Щербинский завод электроплавленых огнеупоров).

   Разработка  корундоциркониевых изделий тесно  связана с интенсификацией процесса  стекловарения, с созданием новых  способов варки стекла и принципиально  новых конструкций стекловаренных  печей. Для этого постоянно  разрабатываются новые типы корундоциркониевых изделий с улучшенными эксплуатационными свойствами. В настоящее время их доля в общем расходе огнеупоров достигла 15-20% в стекловаренных печах традиционных конструкций и до 50% в электрических стекловаренных печах, при этом следует подчеркнуть преобладающее использование корундоциркониевых изделий в наиболее изнашивающихся элементах кладки.

        Бассейн ванной печи представляет  собой реактор, заполненный стекломассой, состоит из дна, стен и различных  встроенных конструктивных узлов, выполняющих функции его разграничения на зоны с различной температурой стекломассы. В зависимости от типа стекла, температуры варки и варочной производительности кладку отдельных конструктивных элементов бассейна выполняют из различных огнеупорных материалов. Дно бассейна выкладывают на решетку из металлических балок. Дно бассейна выполняют из коррозионностойких огнеупоров и примыкающих к ним снаружи теплоизоляционных материалов. Для выстилки дна используют чаще всего цирконийсодержащие материалы. Преимущественно бадделеитокорундовые огнеупоры в виде цельнонаполненных плит толщиной от 70 до 120 мм. Их укладывают на шамотные брусья без раствора либо на цирконийсодержащих мертелях. Кладка неизолированного дна выполняется в 2 либо в 3 слоя из различных огнеупорных материалов. При кладке изолированного дна используют до 6 различных слоев [6].