Анализ современного состояния научных разработок и рынка в сфере производства керамики и изделий из нее

Введение

керамика завод изделие

Керамика - материал из неорганических неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, образуемый под воздействием высокой температуры (обжиг).

Слово происходит от др. греч. - кЭсбмпт - глина. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг, а также изделия из такого материала. Cовременное использование этого термина связано с включением его в область всех неорганических, неметаллических материалов.

Керамические материалы обычно непрозрачны, но в последнее время создана керамика специальной структуры, обладающая высокой прозрачностью Самая ранняя керамика использовалась как посуда из глины или из смесей её с другими материалами. В настоящее время керамика применяется как индустриальный материал (машиностроение, приборостроение, авиационная промышленность и др.), как строительный материал, художественный, как материал широко используемый в медицине, науке. В 20-ом столетии созданы новые керамические материалы широко применяемые в полупроводниковой индустрии, в электронном оборудовании, в фотографии (линз керамических,фотосенсоров), в медицине (стоматологии, ортопедии), лазерной технике и др. областях. В последнее время интенсивно развивается новое направление в области керамики - нанопорошковые керамические технологии (см. нанопорошковые керамические материалы), обладающие непредсказуемыми, новыми физикомеханическими свойствами.

 

 

Анализ современного состояния научных разработок и рынка в сфере производства керамики и изделий из нее

 

Построение зелёной цепи поставок завода «Керама Марацци» (г.Орел)

 

Способ производства керамической плитки

 

Керамику производят из различного сырья, обжигают в печах разных типов, готовые изделия имеют разнообразную форму, размеры и цвет. Впрочем, процесс изготовления керамических изделий в целом един для всех ее видов, хотя при производстве облицовочной и напольной плитки, санитарно-технических изделий, хозяйственно-бытовой и технической керамики часто проводят многократный обжиг.

В общем случае, сырьевые материалы смешивают, затем полученной смеси литьем, прессованием или протяжкой придают заданную форму. Для улучшения качества смешения и формования используется вода, которая испаряется в сушилках. Далее изделия либо загружают в печь вручную (особенно в случае печей периодического действия), либо помещают на вагонетки и проталкивают через непрерывно действующую туннельную или роликовую печь. В производстве керамзита применяют вращающиеся печи. При обжиге необходимо точно регулировать перепад температур, чтобы обеспечить правильный режим термообработки. После обжига требуется контролируемое охлаждение, при котором изделия остывают постепенно, не изменяя структуру. Готовую продукцию упаковывают и хранят на складе до отгрузки потребителям.

Керамическая плитка (или кафельная плитка) - продукт производственного процесса, цикл которого является типичным для большинства керамических изделий.

Этот процесс состоит из нескольких этапов, во время которых производится переработка и обработка сырья и получается готовое изделие - керамическая плитка.

Выделяют три основных технологических цикла, которые охватывают производство плитки всех видов. Первый цикл имеет отношение к производству неглазурованной плитки. Второй включает в себя производство глазурованной плитки двойного обжига. Это означает, что кафель подвергается двум видам термической обработки: для укрепления основания и для стабилизации глазури и орнамента, которые наносятся на обожженное основание. Третий технологический цикл представляет собой производство глазурованной плитки одинарного обжига. В этом случае глазурь и орнамент наносятся на высушенное (но не обожженное) основание, которое впоследствии проходит только один этап термической обработки: затвердевание основания и стабилизация глазури происходят одновременно во время "одинарного" обжига.

Сырье

В качестве сырья для производства керамической плитки используются смеси различных материалов.

. Глинистые материалы - обеспечивают пластичность влажной массы, необходимую для формовки заготовок плитки.

. Кварцевое сырье (в основном кварцевый песок) - выполняет структурную функцию, или, иными словами, образует "скелет" керамического изделия. Это необходимо для того, чтобы ограничить и контролировать изменение размеров изделия, неизбежное при сушке и обжиге.

. Фельдшпатовые и/или карбонатные материалы - благодаря содержащимся в них полевым шпатам (алюмосиликаты натрия, калия, кальция и т. д.) или карбонатам (в частности, кальция) при обжиге помогают добиться нужной вязкости, которая обеспечивает стекловидную и плотную структуру готового изделия.

Приготовление смеси

Приготовление смеси состоит из нескольких операций, обеспечивающих получение однородного материала, нужную зернистость и содержание воды, необходимое для последующей формовки. На этом этапе производства получают порошок с содержанием воды 4-7% для формовки прессованием или массу с содержанием воды 15-20% для производства экструдированной плитки.

В любом случае этап приготовления смеси состоит из трех операций:

·   измельчение,

·   смешивание-гомогенизация,

·   увлажнение.

При приготовлении порошка для прессования могут использоваться две технологии: сухое измельчение сырья с последующим доведением уровня влажности до нужных значений с помощью увлажнителей и влажная технология, при которой сырье измельчается в воде, после чего шликер (жидкая глина) сушится методом распыления. Выбор той или иной технологии зависит от типа массы и от характеристик самого изделия.

Формовка

Более 95% испанской плитки производится методом прессования. При прессовании порошкообразная масса с содержанием влаги 4-7% сдавливается в двух направлениях, как правило под давлением порядка 200-400 кг/см2. Происходит перемещение и частичная деформация гранул, благодаря чему даже необожженная плитка приобретает соответствующую плотность и прочность.

Другие виды изделий (обожженные изделия, клинкер) производятся преимущественно методом экструдирования. В этом случае исходная масса содержит влагу от 15 до 20% в зависимости от типа изделия. Полоса, выходящая из экструдера, режется на соответствующие размеры.

Сушка

Сушка имеет важное значение, так как на этом этапе из изделия удаляется вода, необходимая для формовки. Условия сушки играют большую роль для обеспечения целостности изделия, поэтому процесс тщательно контролируется во избежание образования деформаций, растрескиваний и прочих дефектов. На сегодняшний день в производстве керамической плитки наиболее распространены сушильные установки с сушкой горячим воздухом. Такая установка обеспечивает диффузию влаги, то есть ее выход на поверхность изделия и ее дальнейшее испарение и удаление. Быстрое действие установки обеспечивается хорошим теплообменом, качественной вентиляцией и относительно высокой температурой воздуха, при которых производится осушение.

Глазури и глазурование

Плитка бывает глазурованная и неглазурованная. У глазурованной плитки верхний, относительно тонкий слой имеет стекловидную структуру, то есть поверхность плитки отличается от ее основания и создает определенный визуальный эффект (цвет, глянец, орнамент и т. д.), а также ряд механических свойств (твердость, водонепроницаемость и т. д.), которые не может обеспечить основание плитки. Неглазурованная плитка имеет однородную структуру по всей толщине.

Глазурь представляет собой смесь различных минералов и соединений (каолин, фритты, песок, различные окислы, красящие пигменты), наносимую на поверхность изделия и расплавляемую. При последующем охлаждении расплавленная масса затвердевает, образуя стекло. Приготовление глазури заключается в дозировании различных материалов и их измельчении в воде. При этом получается готовая к применению взвесь с содержанием воды 40-50%. Глазурь может наноситься или на обожженную поверхность (при двойном обжиге), или на высушенную поверхность - при одинарном обжиге. Для нанесения глазури применяется различное оборудование (конусные или фильерные автоматы, ковшовые или трубчатые дозаторы, дисковые распылители, аэрографы).

Обжиг

Процедура обжига придаёт плитке необходимые механические характеристики, а также свойства химической инертности. Приобретение таких характеристик - результат химических реакций и физических изменений, происходящих в плитке и в глазури (если плитка глазурованная). Обжиг производится в печах непрерывного действия, которые представляют собой туннель, по которому плитка перемещается на специальных транспортерах, сначала подвергаясь предварительному нагреву, а затем нагреваясь до температуры обжига, которая в зависимости от типа изделия может достигать от 900 до 1250°С и более. После пребывания на участке обжига в течение 40-70 минут плитка перемещается далее по туннелю, постепенно охлаждаясь до температуры, которая обеспечивает ее безопасную выгрузку из печи. Во время обжига происходят различные реакции, от результата которых зависят характеристики изделия. После охлаждения керамическая плитка приобретает высокую механическую прочность.

Сортировка

Обжиг - последний этап технологического цикла изготовления кафельной плитки. На выходе из печи мы получаем готовое изделие.

Прежде чем поступить на участок упаковки и далее на склад, плитка тщательно сортируется с целью:

отбраковать изделия с дефектами;

отделить кафель первого сорта от плиток более низких сортов;

сгруппировать плитки каждого сорта в торговые партии соответственно размерности ("калибру") и цветности ("тону").

 

Рекомендации по повышению энергоэффективности производства и цепи поставок

 

Технологические отходы

Цели и способы уменьшения отходов производства (возникающего при производстве керамических изделий шлама и твердых отходов) представлены мерами по оптимизации производственного процесса, переработке отходов и повторному их использованию. Как правило, для уменьшения отходов эти меры и приемы применяют в комплексе.

Снижение отходов производства при помощи комплекса мер, сводящихся к следующему:

• возврат не подвергнутого смешению сырья

• возврат в технологический процесс боя изделий

• использование твердых отходов в других отраслях промышленности

• автоматизированный контроль процесса обжига

• оптимизация садки.

Шлам (отходы продукта, составляющие пылевые и мелочные его части, получаемые в виде осадка при промывке какого-либо рудного материала):

Повторное использование шлама путем установки систем его оборота или применения его для других изделий.

Шум:

Снижение уровня шума с применением комплекса мер, сводящихся к следующему:

• герметизация оборудования

• виброуплотнение оборудования

• использование звукоизоляции и низкооборотных вентиляторов

• размещение окон, дверей и шумных участков вдали от соседей

• звукоизоляция окон и стен

• уплотнение окон и дверей

• проведение шумных работ (в т. ч. на улице) только в дневное время

• надлежащее техническое обслуживание

Таким образом, для повышение ресурсоэнергоэффективности производства керамической плитки и создания зеленой цепи поставок необходимо особое внимание обратить на процесс подготовки и осуществления производства. Для оптимизации данных бизнес-процессов необходимо применить следующие меры, оказывающие положительное воздействие на экоэффективность предприятия.

·   cнижение организованных выбросов пыли при нанесении глазури распылением до 1 - 10 мг/м3 (среднее значение за 30 мин) путем применения рукавных фильтров или слоистых фильтров на основе расплавленного полиэтилена.

·   cнижение организованных выбросов пыли при распылительной сушке на действующих предприятиях до 1 - 30 мг/м3 (среднее значение за 30 мин) при помощи рукавных фильтров и до 1 - 50 мг/м3 - при помощи циклонов в сочетании с сепараторами мокрой очистки (в случае, если возможно повторное использование промывных вод).

·   cнижение организованных выбросов пыли с горячими отходящими газами 5 - 50 мг/м3 (среднесуточное) путем использования электрофильтров или сепараторов мокрой очистки.

·   cнижение выбросов газообразных веществ (HF, HCl, SO2) с дымовыми газами путем введения кальцийсодержащих добавок.

·   повторное использование сточных

·   повторное использование шлама:

·   снижение количества твердых отходов производства в виде отработанных гипсовых форм путем применения следующих индивидуальных или комплексных мер: замена гипсовых форм полимерными, замена гипсовых форм металлическими, применение вакуумных мешалок для гипса, повторное использование отработанных гипсовых форм в других отраслях промышленности.

·   отказ от решений очистки «на конце трубы», избавление от загрязнителей в источнике их появления

·   снижение уровня шума

 

 

Выводы по курсовой работе

 

В данной курсовой работе было исследовано производство керамической плитки, выявлены «узкие места» относительно энергоресурсоэффективности, предложены рекомендации по разработке и оптимизации «зеленой ЦП»

Обратные потоки отходов в «зеленых» ЦП стимулируют технологические и организационно-управленческие изменения по всей ЦП для модификации и реструктуризации потребностей, а также для создания «экологически чистого» производства. Центром ответственности за разработку и эксплуатацию «зеленой» ЦП являются головные предприятия производители готовой продукции.

Ресурсоэнергоэффективность и экологическая безопасность - новые, современные понятия для цепей поставок, которые позволяют не только минимизировать вред для окружающей среды, но и максимально уменьшить расход всех видов энергии для производства единицы продукции. В конечном итоге это приводит к экономии, снижению издержек и повышению прибыли и конкурентоспособности организации.

 

 

Введение

керамика завод изделие

Керамика - материал из неорганических неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, образуемый под воздействием высокой температуры (обжиг).

Слово происходит от др. греч. - кЭсбмпт - глина. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг, а также изделия из такого материала. Cовременное использование этого термина связано с включением его в область всех неорганических, неметаллических материалов.

Керамические материалы обычно непрозрачны, но в последнее время создана керамика специальной структуры, обладающая высокой прозрачностью Самая ранняя керамика использовалась как посуда из глины или из смесей её с другими материалами. В настоящее время керамика применяется как индустриальный материал (машиностроение, приборостроение, авиационная промышленность и др.), как строительный материал, художественный, как материал широко используемый в медицине, науке. В 20-ом столетии созданы новые керамические материалы широко применяемые в полупроводниковой индустрии, в электронном оборудовании, в фотографии (линз керамических,фотосенсоров), в медицине (стоматологии, ортопедии), лазерной технике и др. областях. В последнее время интенсивно развивается новое направление в области керамики - нанопорошковые керамические технологии (см. нанопорошковые керамические материалы), обладающие непредсказуемыми, новыми физикомеханическими свойствами.

 

 

Анализ современного состояния научных разработок и рынка в сфере производства керамики и изделий из нее