Матеріальні баланси виготовлення керамічних виробів

Для ілюстрації порядку проведення розрахунків матеріального балансу керамічних виробництв представляємо два варіанти, які відображають найбільш розповсюджені технології виготовлення виробів грубої та тонкої кераміки, зокрема виробництва лицьової цегли та фарфору господарчо-побутового призначення.

Першим кроком при складанні матеріального балансу виробництва є вибір технологічної схеми, в якій досить детально представлені усі стадії підготовки кожного з сировинних матеріалів, а також етапи виготовлення технологічної суміші, формування напівфабрикату та термообробки виробів. Необхідними є також відомості щодо обраного складу шихти, хімічного складу сировини, а також втрат на різних стадіях технологічного процесу виготовлення виробів.

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ

Приклад 1. Розрахунок матеріального балансу підприємства по виготовленню грубої будівельної кераміки.

Завдання: розрахувати матеріальний баланс виробництва лицьової цегли методом пластичного формування. Вихідні дані:

· запланована річна продуктивність заводу – 30 млн. умовних одиниць на рік;

· основні сировинні матеріали та шихтовий склад керамічної маси: легкотопка полімінеральна глина – 70 %, аргіліт – 24 %, бій випалених виробів – 6 % (хімічний склад сировини буде наведений на відповідній стадії розрахунку). Для нейтралізації сульфатних солей, які містяться у глині, використовується ВаСO₃ в кількості 0,7 % понад 100 % шихти по сухій вазі;

· технологічна схема виробництва наведена на рис. 5.1;

· вологість сировинних матеріалів, які поступають у виробництво: глина – 19 %; аргіліт – 14 %, бій виробів – 0,5 %.

· формувальна вологість керамічної маси – 22 %, вологість сирцю після сушки – 2 %.

· дані щодо втрат на усіх стадіях технологічного процесу.

Нижче наведено порядок розрахунку.

Визначаємо масу цегли (т), яка відповідає заданій продуктивності виробництва (маса однієї цегли 2,8 кг):

= 84000 т

З урахуванням браку (3 %) при випалі напівфабрикатів на стадію випалу має надійти цегли:

= 86597, 94 т

Звідси брак при випалі напівфабрикату (Б₁) у натуральному виразі складає:

Б₁= 86597,94 – 84000 = 2597,94 т

При випалі напівфабрикатів у матеріалі відбуваються різні фізико-хімічні процеси, пов’язані з вигорянням органічних речовин, видаленням конституційної води з глинистих мінералів, які супроводжуються втратою маси виробів. Втрати маси залежать від втрат при прожарюванні кожної окремої сировини та від її кількості у шихті.

Шихтовий склад матеріалу наведений вище. Розраховуємо втрати при прожарюванні керамічної маси (в.п.п) з урахуванням в.п.п. полімінеральної глини та аргіліту, які становлять 6 % та 4,5 % відповідно:

в.п.п маси = 70 × 0,06 + 24 × 0,045 = 5,28 %.

З урахуванням втрат при прожарюванні маси на випал має надійти:

= 91425,2 т

У натуральному виразі втрати при прожарюванні маси становлять:

П₁ = 91425,2 – 86597,94 = 4827,26 т

На випал напівфабрикати надходять після сушки з остаточною вологістю 2 %, що також має бути враховано при визначенні маси виробів, які поступають у піч. Тоді з урахуванням остаточної вологості сирцю на випал надходитиме:

= 93291,02 т

Таким чином при випалі видалиться волога в кількості:

В₁ = 93291,02 – 91425,2 = 1865,82 т

На сушку сирець надходить безпосередньо після формування на вакуум-пресі. При сушці напівфабрикатів можуть виникнути деякі дефекти, які практично завжди мають місце при висушуванні виробів пластичного формування. Приймемо, що брак сушки (Б₂) становитиме 2 %. Тоді на сушку має надійти напівфабрикатів:

= 95194,92 т

Брак сушки у натуральному виразі складає:

Б₂ = 95194,92 – 93291,02 = 1903,9 т.

Відформовані напівфабрикати надходять на сушку з вологістю, яка дорівнює формувальній вологості маси (22 %) і висушуються до остаточної вологості 2 %. З урахуванням цього на сушку надійде така маса напівфабрикатів:

= 119603,87 т

Тоді при сушці видалиться вологи:

В₂ = 119603,87 – 95194,92 = 24408,95 т

Формування сирець відбувається на стрічковому вакуум-пресі (брак формування становить 1 %). З урахуванням цього виду браку на формування має надійти керамічної маси з вологістю 22 %:

= 120812 т

Таким чином, брак при формуванні (Б₃)у натуральному виразі складає:

Б₃ = 120812– 119603,87 = 1208,13 т

На формування у вакуум-прес керамічна маса потрапляє безпосередньо після глином’ялки (див. рис. 5.1). У глином’ялку надходить шихта після шихтозапасника, де вона вилежувалась протягом часу, необхідного для перебігання обмінних реакцій в шихті та надання їй однородності. У шихтозапасник шихта потрапляє після двовального змішувача, де сировина перемішувалась з додаванням невеликої кількості води. Після змішувача шихта виходить з вологістю 8 %.

Отже, у глином’ялку шихта надходить з вологістю 8 %, а після неї виходить керамічна маса з вологістю 22 %. Для того, щоби визначити кількість шихти, що має надходити у глином’ялку, виходячи з кількості маси з вологістю 22 %, необхідно здійснити перерахунок кількості матеріалу з однієї вологості на іншу (тобто з 22 % на 8 %):

= 102427,57 т шихти з вологістю 8 %.

Тоді для дозволоження шихти з 8 % до 22 % необхідно додати води:

120812 – 102427,57 = 18384,43 т

З урахуванням втрат шихти (0,5 %) і води (0,5 %) у глином’ялку повинно надійти:

- шихти з вологістю 8 %: = 102942,28 т

- води: = 18476,81т

Втрати шихти (П₂) з вологістю 8 % та води (П₃) у натуральному виразі становлять:

- шихти – П₂ = 102942,28 – 102427,57 = 514,71 т

- води – П₃ = 18476,81 – 18384,43 = 92,38 т

З урахуванням втрат шихти при її переміщенні у шихтозапаснику (1 %) до нього має надійти шихти з вологістю 8 %:

= 103982, 1 т

Втрати шихти у натуральному виразі (П₄) складають:

П₄ = 103982, 1 – 102942,28 = 1039,82 т

До змішувача шихта надходить з вологістю, яку їй надає підсушена сировина – глина та аргіліт. Глина підсушується у сушильному барабані до вологості 4 %, аргіліт – до вологості 3 %. Бій виробів не сушиться, тому що вологість бою за умови його зберігання у сухому приміщенні становить приблизно 0,5 %.

Вологість шихти, яка залежить від вмісту в ній сировини та вологості сировини після переробки, розраховується наступним чином:

W _шихти = 70 × 0,04 + 24 × 0,03 + 6 × 0,005 = 3,55 %

У кожній сумі перший множник – це вміст сировини у шихті у вісотках, другий – волога, яка приходиться на 1 % сировини.

Отже у змішувач шихта поступає з вологістю 3,55 %, а на виході із змішувача вона має вологість 8 %. Виходячи з цього, знайдемо кількість шихти, яка поступає на змішування:

= 99184,58 т шихти з вологістю 3,55 %.

Тоді кількість води, необхідна для дозволоження шихти з 3,55 % до 8 % становить:

103982, 1 – 99184,58 = 4797,52 т

З урахуванням втрат шихти (0,5 %) і води (0,5 %) у змішувач має надійти:

- шихти з вологістю 3,55 %: =99683 т

- води: = 4821,63 т.

Втрати шихти (П₅) та води (П₆) у натуральному вираженні становлять:

П₅ = 99683 – 99184,58 = 498,42 т

П₆ = 4821,63 – 4797,52 = 24,11 т

Після того, як вище була визначена кількість шихти, яка потрапляє у змішувач, можна визначити кількість кожного сировинного матеріалу у цій шихті. Виходячи з шихтового складу керамічної маси, у шихті буде міститися сировини:

- легкотопкої глини з вологістю 4 %:

99683 · 0,7 = 69778,1 т

- аргіліту з вологістю 3 %:

99683 · 0,24 = 23923,92 т

- бою випалених виробів з вологістю 0,5 %:

99683 · 0,06 = 5981 т

З урахуванням втрат бою виробів при його подрібненні, транспортуванні та дозуванні (0,5 %) на складі сировини його має бути:

= 6011,06 т

Втрати бою у натуральному вираженні становлять:

П₇ = 6011,06 – 5981 = 30,06 т

При розрахунках кількості легкотопкої глини та аргіліту, що має зберігатися на складі, слід пам’ятати, що ця сировина має високу природну вологість і підсушується у сушильному барабані. Як зазначалося вище, вологість глини та аргіліту, коли вони надходять у виробництво, становить відповідно 19 % і 14 %, а висушуються вони до 4 % і 3 %. Виходячи з цього, слід розрахувати кількість глини та аргіліту, яка буде потрапляти у сушильний барабан. Ця кількість становитиме:

для глини з вологістю 19 %: = 82699,97 т

для аргіліту з вологістю 14 %: = 26983,96 т

Тоді при сушці цієї сировини видалиться вологи:

- із глини В₃ = 82699,97 – 69778,1 = 12921,87 т

- із аргіліту В₄ = 26983,96 – 23923,92 = 3060,04 т

З урахуванням втрат глини та аргіліту при їх переробці до сушильного барабану (по 1 %) на складі сировини має знаходитися:

- глини з вологістю 19 %: = 83535,32 т

- аргіліту з вологістю 14 %: = 27256,53 т

Втрати глини (П₈)та аргіліту (П₉) у натуральному вираженні становлять:

П₈ = 83535,32 – 82699,97 = 835,35 т

П₉ = 27256,53 – 26983,96 = 272,57 т

При розрахунку матеріального балансу необхідно враховувати й усі допоміжні речовини, що використовуються при виготовленні продукції. В даному випадку для нейтралізації сульфатних солей, які містяться у глині, викорис-товується ВаСO₃ в кількості 0,7 % понад 100 % шихти по сухій вазі.

Для того, щоб розрахувати необхідну кількість карбонату барію, необхідно знати масу сухої шихти. Її можна визначити, виходячи з маси вологої шихти. Вище було розраховано, що кількість шихти з вологістю 3,55 % становить 99683 т. Тоді маса сухої шихти становитиме:

= 96144, 25 т

Виходячи з витрат ВаСO₃, необхідна кількість цієї речовини становитиме:

96144,25 т сухої шихти – 100 %

Х т ВаСO₃ – 0,7 %

Звідси Х = 673 т ВаСO₃

За своїм хімічним складом ВаСO₃ має втрати маси при прожарюванні 22,5 %, що у натуральному вираженні для розрахованої вище кількості ВаСO₃ становитиме:

П₁₀ = 673 × 0,225 = 151,43 т

Різницю між необхідною кількістю ВаСO₃ та втратами після прожарювання цієї речовини становить маса ВаО, яка буде входити у склад матеріалу і має бути додана до маси товарної продукції. Отже, маса ВаО становить:

ВаО = 673 – 151,43 = 521,57 т

На наступному етапі розрахунків для визначення нев’язки балансу необхідно скласти підсумкову таблицю за наступним зразком (табл.5.1).

За даними розрахунків нев’язка матеріального балансу становить:

= 0,083 %.

Значення нев’язки свідчить про високу точність проведених розрахунків.

На останньому етапі розрахунків для кожного виду сировини та допоміжних матеріалів визначаються витратні коефіцієнти на тону готової продукції, які використовуються при економічному обґрунтуванні проекту:

бій випалених виробів – т/т продукції

легкотопка глина – т/т продукції

Таблиця 5.1 - Прихід та витрата матеріалів при виробництві цегли

Прихід	Витрати
Найменування статті	Кількість матеріалу, т	Найменування статті	Кількість матеріалу, т
Сировина на складі: - бій виробів з вологістю 0,5 % - глина з вологістю 19 % - аргіліт з вологістю 14 %	6011,06 83535,32 27256,53	1. Товарна продукція (додатково ВаО у складі матеріалу)	521,57
2. Допоміжні матеріали: - ВаСО3 - вода для дозволоження шихти з 8 % до 22 % - вода для дозволоження шихти з 3,55 % до 8%	18384,43 4797,52	2. Зворотні втрати виробництва: - брак випалу виробів (Б1) - брак сушки виробів (Б2) - брак при формуванні (Б3)	2597,94 1903,9 1208,13
		3. Незворотні втрати виробництва: - втрати шихти з вологістю 8 % у глином’ялці (П2) - втрати технологічної води у глином’ялці (П3) - втрати шихти з вологістю 8 % у шихтозапаснику (П4) - втрати шихти з вологістю 3,55 % у змішувачі (П5) - втрати технологічної води у змішувачі (П6) - втрати бою виробів під час його підготовки (П7) - втрати глини при переробці (П8) - втрати аргіліту при переробці (П9)	514,71 92,38 1039,82 498,42 24,11 30,06 835,35 272,57
		4. Втрати маси за рахунок видалення вологи: - остаточна волога при випалі виробів (В1) - волога при сушці напів- фабрикатів (В2) - волога при сушці глини (В3) - волога при сушці аргіліту (В4)	1865,82 24408,95 12921,87 3060,04
		5. Втрати маси під час перебігання фізико-хімічних процесів при випалі: - втрати при прожарюванні маси (П1) - втрати при прожарюванні ВаСО3 (П10)	4827,26 151,43
Разом по статті:	140657,86	Разом по статті:	140774,33

аргіліт – т/т продукції

карбонат барію – т/т продукції

технологічна вода – т/т продукції.

На цьому розрахунок матеріального балансу виробництва лицьової цегли закінчено.

Приклад 2. Розрахунок матеріального балансу підприємства по виготовленню тонкої кераміки.

Завдання: розрахувати матеріальний баланс виробництва фарфорових ізоляторів. Вихідні дані та особливості виробництва, що проектується:

· Проектна потужність заводу складає 7000 тон фарфорових ізоляторів на рік (маса надана тільки для ізоляційної деталі без урахування ваги металевої арматури). Планується, що підприємство вироблятиме широку номенклатуру ізоляторів: лінійні підвісні ізолятори тарілчастого типу, лінійні штирові ізолятори та лінійні стрижньові ізолятори (разом 2000 т), опорно-стрижньові ізолятори, прохідні ізолятори для внутрішніх та зовнішніх установок та ізолятори-покришки (разом 5000 т).

· Керамічна маса для виготовлення ізоляторів має наступний шихтовий склад: глина Дружківська – 16 %, каолін – 34 %, пегматит – 30 %, кварцові відходи збагачення первинних каолінів – 17 %, фарфоровий бій – 3 %.

· Вироби обов’язково покриватимуться прозорою поливою. При середньо-статистичній товщині поливного шару на ізоляторі (0,2 мм) і середній товщині ізолятора (1 см) маса поливи на виробі становить 2 % від маси кераміки. Тоді загальна маса поливи для виробництва 7000 т ізоляторів становитиме:

7000 × 0,02 = 140 т,

а маса фарфорового матеріалу:

7000 – 140 = 6860 т.

Дані стосовно шихтового складу керамічної маси і поливи, вологості сировинних матеріалів і технологічних сумішей, а також норми технологічних втрат будуть наведені нижче на відповідних етапах розрахунків.

Враховуючи багатоетапність і складність технологічного процесу виготовлення електроізоляційної кераміки, в даному завданні доцільним буде складання двох окремих матеріальних балансів – для фарфорового матеріалу і для поливи. Результати цих розрахунків за окремими видами сировини в разі необхідності можуть підсумовуватися. Основою для складання балансів служать технологічні схеми виробництва фарфорових ізоляторів та поливи, наведені на рис. 5.2 і 5.3. Розрахунки виконуються з урахуванням втрат матеріалів на усіх етапах виготовлення виробів згідно технологічної схеми виробництва (у зворотному порядку). Почнемо з розрахунку матеріального балансу фарфорових ізоляторів.

На складі готової продукції має знаходитися 6860 т фарфорового матеріалу на рік. Ізолятори потрапляють на склад після їх вибраковки під час електромеханічних випробовувань. Приймемо, що при таких ретельних випробовуваннях брак становитиме 3 %. З урахуванням цього браку на виборку та сортування виробів має надійти:

= 7072 т

Брак виробів на цих стадіях у натуральному виразі становитиме:

Б₁ = 7072 – 6860 = 212 т

З урахуванням 3 % втрат при випалі напівфабрикатів необхідно мати перед випалом:

= 7291 т

Брак випалу таким чином становить:

Б₂ = 7291 – 7072 = 219 т

Рисунок 5.2 – Технологічна схема виробництва фарфорових ізоляторів

Продовження рисунка 5.2

Продовження рисунка 5.2

Закінчення рисунка 5.2

Рисунок 5.3 – Технологічна схема приготування поливи

Втрати при прожарюванні керамічного матеріалу (в.п.п.) залежать від втрат при прожарюванні сировини та її вмісту в шихті. Втрати при прожарюванні сировини, становлять, мас. %: для глини – 12; для каоліну – 13,5; для пегматиту – 0,21; для кварцових відходів – 1,5. Бій випалених виробів втрат при прожарюванні не має.

Виходячи з шихтового складу керамічної маси та втрат при прожарюванні сировини, загальні втрати маси, пов’язані з фізико-хімічними процесами, що відбуваються при випалі, будуть такими:

в.п.п _маси = 16 × 0,12 + 34 × 0,135 + 30 × 0,0021 + 17 × 0,015 = 6,83 %

З урахуванням цих втрат маса матеріалу, який поступатиме на випал становить:

= 7826 т

В натуральному вигляді втрати при прожарюванні маси складають:

П₁ = 7826 – 7291 = 535 т

З урахуванням остаточної вологості сирцю після сушки 2 % на випал у тунельну піч повинно потрапляти фарфорових напівфабрикатів:

= 7986т

Маса видаленої при випалі вологи: В₁ = 7986 – 7826 = 160 т

Сушка напівфабрикатів проводиться у тунельній сушарці. Цьому процесу передують технологічні стадії, послідовність яких залежить від виду ізоляторів і способу їх формування – пресування у гіпсових формах чи, наприклад, обточки. Тому на цьому етапі розрахунків доцільно розділити потоки напівфабрикатів в залежності від способу їх формування. У завданні зазначено номенклатуру виробів, з якої виходить, що методом формування у гіпсових формах будуть вироблятися лінійні підвісні ізолятори тарілчастого типу, лінійні штирові ізолятори та лінійні стрижньові ізолятори, що становить разом 2000 т (28,6 % від загальної кількості виробів). Методом екструзії заготівки з наступною обточкою вироблятимуться опорно-стрижньові ізолятори, прохідні ізолятори для внутрішніх та зовнішніх установок та ізолятори-покришки, маса яких разом становить 5000 т (71,4 % від загальної кількості виробів).

Отже, після сушки на випал буде надходити:

- фарфорових напівфабрикатів з вологістю 2 %, отриманих методом формування у гіпсових формах:

7986 × 0,286 = 2284 т;

- фарфорових напівфабрикатів з вологістю 2 %, отриманих методом екструзії і обточки:

7986 × 0,714 = 5702 т.

Далі розглядаються приклади розрахунку для випадку виготовлення фарфорових напівфабрикатів методом формування у гіпсових формах.

На підв’ялку заготівок без гіпсових форм та їх наступну сушку у тунельній сушарці має надійти заготівок з вологістю 12 %:

= 2544 т

При підв’ялці заготівок та їх сушці від вологості 12 % до 2 % видалиться вологи:

В₂ = 2544 – 2284 = 260 т

З урахуванням браку при сушці 1,5 % на сушку повинно поступати заготовок з вологістю 12 %:

= 2583 т

Брак сушки складає: Б₃ = 2583 – 2544 = 39 т

На підв’ялку заготівок у гіпсових формах та їх наступну оправку має надійти заготівок з вологістю 16 %:

= 2706 т

При підв’ялці заготівок від вологості 16 % до вологості 12 % видалиться вологи:

В₃ = 2706 – 2583 = 123т

Аналогічні розрахунки здійснюємо для фарфорових напівфабрикатів, отриманих методом екструзії і обточки.

На сушку у тунельній сушарці після зачистки та оправки має надійти заготівок з вологістю 12 %:

= 6350 т

При сушці заготовок від вологості 12 % до вологості 2 % видалиться вологи:

В₄ = 6350 – 5702 = 648 т

З урахуванням браку при сушці 1,5 % на сушку повинно поступати заготівок з вологістю 12 %:

= 6447 т

Брак сушки складає: Б₄ = 6447 – 6350 = 97 т

Після підсушки в умовах цеху на зачистку, оправку та підрізку з урахуванням 1 % втрат на цій стадії повинно надійти заготівок з вологістю 12 %:

= 6512 т

Брак на цій стадії складає: Б₅ = 6512 – 6447 = 65 т

Визначаючи кількість матеріалів, які надходять на формування напівфабрикатів, спочатку проведемо розрахунки для фарфорових напівфабрикатів, отриманих методом формування у гіпсових формах.

Після повторного вакуумування маси її вологість має становити 23 %. Кількість керамічної маси з такою вологістю становить:

= 2952 т

При підв’ялці сформованих заготівок до вологості 16 % видалиться вологи:

В₅ = 2952 – 2706 = 246 т

З урахуванням 3 % загальних втрат керамічної маси на стадіях повторного вакуумування, збивання кома, запресовки кома у форми та формування напівфабрикатів необхідно мати маси з вологістю 23 %:

= 3043 т

Втрати в натуральному виразі на цій стадії складають:

П₂ = 3043 – 2952 = 91 т

Аналогічно розраховуємо кількість маси, що надходить на формування фарфорових напівфабрикатів, отриманих методом протяжки і обточки. На обточку ізоляторної деталі подається маса з вологістю 17 %. З такою вологістю має надійти маси:

= 6904 т

Після підсушки обточених заготівок в умовах цеху з вологості 17 % до вологості 12 % видалиться вологи:

В₆ = 6904 – 6512 = 392 т

З урахуванням відходів маси при її обточці (10 %)на обточку має надійти маси з вологістю 17 %:

= 7671 т

Відходи маси при обточці у натуральному виразі становлять:

П₃ = 8122– 6904 = 767 т

Циліндричні заготівки надходять на підв’ялку з вологістю 21 %, тоді маси з такою вологістю необхідно мати:

= 8059 т

При підв’ялці заготівок з вологості 21 % до вологості 17 % видалиться вологи:

В₇ = 8059 – 7671 = 388 т

З урахуванням втрат при формуванні циліндричних заготівок на вакуум-пресах (1,5 %) на цю стадію має надійти маси з вологістю 21 %:

= 8182 т

Втрати при формуванні в натуральному виразі становлять:

П₄ = 8182 – 8059 = 123 т

Далі визначаємо кількість матеріалів, які беруть участь при виготовленні фарфорової маси. Для фарфорових напівфабрикатів, отриманих методом формування у гіпсових формах, маса валюшок з вологістю 24 % після їх вилежування у підвалі має становити:

= 3083 т

При повторному вакуумуванні маси видалиться вологи:

В₈ = 3083 – 3043 = 40 т

Вагова кількість коржів з вологістю 25 %після зневоднення шлікеру має становити:

= 3124т

При проминанні та частковому вакуумуванні коржів видалиться вологи:

В₉ = 3124 – 3083 = 41 т

З урахуванням 0,5 %втрат коржів при їх проминці на масом’ялках коржів з вологістю 25 % необхідно мати:

= 3140т

Втрати при маси при проминці в натуральному виразі становлять:

П₅ = 3140 – 3124 = 16 т

Аналогічні розрахунки здійснюємо для фарфорових напівфабрикатів, отриманих методом екструзії. Маса валюшок з вологістю 22 % після їх вилежування має становити:

= 8287 т

При екструзії заготовок у вакуум-пресах видалиться вологи:

В₁₀ = 8287 − ­­­ 8182 = 105 т

Вагова кількість коржів з вологістю 23 % після зневоднення шлікеру має становити:

= 8395 т

При частковому вакуумуванні коржів видалиться вологи:

В₁₁ = 8395 – 8287 = 108т

З урахуванням 0,5 %втрат коржів при їх промині на масом’ялках коржів з вологістю 23 % необхідно мати:

= 8437т

Втрати при маси при проминці в натуральному виразі становлять:

П₆ = 8437 – 8395 = 42 т

Далі необхідно визначити кількість матеріалів, які використовуються при приготуванні керамічного шлікеру з вологістю 50 %. Виходячи з того, що шлікер зневоднюється до різних значень вологості для виробів, які формуються методом пластичного формування у гіпсових формах і методом обточки, визначимо кількість шлікеру для кожного потоку виробів окремо.

Для виробів, що отримуються методом формування у гіпсових формах, вагова кількість шлікеру з вологістю 50 % становитиме:

= 4710т

Кількість води, яка видалиться при зневодненні шлікеру, становить:

В₁₂ = 4710 – 3140 = 1570 т

Для виробів, що отримують методом обточки, вагова кількість шлікеру з вологістю 50 % становитиме:

= 12993 т

Кількість води, яка видалиться при зневодненні шлікеру, становить:

В₁₃ = 12993 – 8437 = 4556т

Разом шлікеру з вологістю 50 % повинно бути:

4710 + 12993 = 17703 т

З урахуванням 0,5 % втрат шлікеру при його перекачуванні, збагаченні та зберіганні у мішалках його має бути:

= 17792т

Втрати шлікеру становлять:

П₇ = 17792 – 17703 = 89т

Визначення необхідної кількості сухих компонентів фарфорової маси.

Суха частина шлікеру з вологістю 50 % становить:

17792 × 0,5 = 8896т.

У складі керамічної маси (на суху речовину) міститься, мас. %: глини пластичної – 16; каоліну – 34; пегматиту – 30; кварцових відходів – 17; фарфорового бою – 3. Звідси у 8896 т буде міститися наступна кількість означених сухих компонентів:

глини пластичної 8896 × 0,16 = 1423,36 т

каоліну 8896 × 0,34 = 3024,64 т

пегматиту 8896 × 0,3 = 2668, 8 т

кварцових відходів 8896 × 0,17 = 1512,32 т

фарфорового бою 8896 × 0,03 = 266,88 т

Визначення необхідноїкількості технологічної води.

Це та кількість води, яка необхідна для розпуску глинистих компонентів маси і мокрого помелу кам’янистих матеріалів. Враховуючи вологість шлікеру (50 %) у 17792 т шлікеру буде міститися наступна кількість води:

Q_води = 17792 × 0,5 = 8896т.

В цій загальній кількості води можна визначити її частину, необхідну для мокрого помелу кам’янистих матеріалів, наступним чином.

Знехтувавши вологістю пегматиту (за причини дуже незначної вологості цього матеріалу) і враховуючи нульову вологість фарфорового бою, можна вважати, що ці матеріали завантажуються у млин сухими. Оскільки загальна кількість сухих пегматиту і фарфорового бою становить 2668,8 + 266,88 = 2935,6 т,то для отримання з цих матеріалів шлікеру з вологістю 50 % необхідно мати води:

- 2935,6 = 2935,6т

Кварцові відходи при завантаженні у млин мають вологість 5 %, що має бути враховано при визначенні кількості води для їх помелу. Для отримання шлікеру з вологістю 50 % з сухих кварцових відходів води необхідно мати:

- 1512,32 = 1512,32т

При вологості відходів 5 % їх вагова кількість, що буде надходити на помел, становитиме:

= 1591,92 т

У цій кількості кварцових відходів міститься вологи:

1591,92 – 1512,32 = 79,6т.

Отже на помел потрібно додавати води менше, ніж для сухого матеріалу, а саме:

1512,32 – 79, 6 = 1432,72 т

Збагачений каолін, що надходить на підприємство, характеризується низькою вологістю, якою можна знехтувати. Тоді для отримання каолінового шлікеру з вологістю 50 % із 3024,64 т практично сухого каоліну необхідно мати води:

− 3024,64 = 3024,64т

Пластична глина має природну вологість на рівні 15 % і не висушується при її розпуску. Волога у глині на стадії її розпуску має бути врахована наступним чином. Для отримання глинистого шлікеру з вологістю 50 % з сухої глини необхідно мати води:

− 1423,36 = 1423,36т

При вологості глини 15 % її вагова кількість, що буде надходити на розпуск, становитиме:

=1674,54т

В 1674, 54 т глини, що находить на розпуск, міститься вологи:

1674,54 – 1423,36 = 251,18 т.

Отже на розпуск вологої глини потрібно додавати води:

1423,36 – 251,18 = 1172,18т

Нарешті розраховуємо потребу в сировинних матеріалах для виготовлення фарфору. Приймаючи, що втрати фарфорового бою при його подрібненні складають 2 %, для забезпечення річної продуктивності заводу має бути фарфорового бою:

= 271,4 т

Втрати бою в натуральному вираженні складають:

П₈ = 271,4 – 267 = 4,4 т

Враховуючи, що вологість кварцових відходів складає 5 %, їх необхідно мати:

= 1592 т

Річна потреба кварцових відходів з урахуванням 3 % втрат при їх підготовці:

= 1641 т

Втрати кварцових відходів в натуральному виразі складають:

П₉ = 1641–1592 = 49 т

Знехтувавши незначною вологістю пегматиту (яка зазвичай становить до 1 %) і враховуючи 3 % втрат пегматиту при його підготовці, визначаємо річну потребу в сухому пегматиті:

= 2752 т

Втрати пегматиту в натуральному виразі складають:

П₁₀ = 2752–2669 = 83 т

Річна потреба сухого збагаченого каоліну з урахуванням його втрат (2 %) становить:

= 3087 т

Втрати каоліну в натуральному виразі складають:

П₁₁ = 3087 – 3025 = 62 т

Як було зазначено вище, при вологості глини 15 % її вагова кількість, що буде надходити на розпуск, становить» 1675 т. З урахуванням втрат вологої глини при її підготовці (1,5 %) глини необхідно мати:

= 1701 т

Втрати вологої глини в натуральному вираженні складають:

П₁₂ = 1701 – 1675 = 26 т

Далі необхідно здійснити розрахунок річної потреби у допоміжних матеріалах. При розпуску глинистих компонентів для розрідження шлікеру використовують електроліти, з яких частіше за все використовують органічну речовину танін у кількості 1 % по сухій вазі матеріалу. Глину та каолін розпускають в окремих млинах, тому і кількість таніну розрахуємо окремо.

Для розпуску 1423,36 т (» 1424 т) глини знадобиться таніну:

1424 – 100 %

Х – 1 %

Звідси Х = 14,24 т

Так само знаходимо кількість таніну, необхідну для розпуску 3024,64 т (» 3025 т) каоліну, яка складе 30,35 т. Разом таніну знадобиться:

14,24 + 30,35 = 44,59 т» 45 т.

При випалі напівфабрикатів танін як органічна речовина розкладатиметься та вигорятиме. Ці втрати слід віднести до статті фізико-хімічних втрат підсумкової таблиці.

На завершення розрахунку матеріального балансу виробництва визначають величину нев’язки балансу. У табл. 5.2 наведено прихід та витрати основних та допоміжних матеріалів.

Таблиця 5.2 – Прихід та витрата матеріалів

Прихід	Витрати
1) Сировина на складі: - дружківська глина – 1701 т - каолін – 3087 т - пегматит – 2752 т - кварцовий відхід – 1641 т - фарфоровий бій – 271,4 т 2) Технологічна вода: - вода для розпуску глини – 1172,2 т - вода для розпуску каоліну – 3024,6 т - вода для мокрого помелу кварцо- вих відходів – 1432,7 т - вода для мокрого помелу пегматиту і фарфорового бою – 2935,6 т 3) Допоміжні матеріали: - танін – 45 т	1) Товарна продукція – 6860 т 2) Брак виробництва: - брак при випробовуваннях (Б1) – 212 т - брак випалу виробів (Б2) – 219 т - загальний брак при сушці: (Б3+Б4) –136 т - брак зачистки,оправки та підрізки (Б5) – 65 т 3) Виробничі втрати: - загальні втрати маси при проминці коржів, отриманні заготівок та формуванні (П2+П3+П4+П5+П6) – 1039 т - втрати шлікеру (П7) – 89 т - втрати фарфорового бою (П8) – 4,4 т - втрати кварцових відходів (П9) – 49 т - втрати пегматиту (П10) – 83 т - втрати каоліну (П11) – 62 т - втрати глини (П12) – 26 т 4) Фізико-хімічні втрати: - втрати при прожарюванні маси (П1) – 535 т - випаровування вологи при випалі (В1) – 160 т - видалення вологи при вакуумуванні маси, зневодненні шлікеру, підв’ялці та сушці напівфабрикатів: (В2+В3+В4+В5+В6+В7+В8 +В9+В10+В11+В12+В13) – 8477 т - розкладання та вигоряння таніну – 45 т
Разом: 18062,5 т	Разом: 18061,4 т

За даними розрахунків нев’язка матеріального балансу виробництва фарфорових ізоляторів має дуже мале значення і становить:

= 0,006 %.

Наступним кроком розрахунку матеріального балансу виробництва електрофарфору є розрахунок балансу при виготовленні поливи, який здійснюється наступним чином.

Як було зазначено вище, на складі готової продукції безпосередньо на виробах має знаходитися 140 т поливи. Брак -при вибраковці ізоляторів під час випробовувань ізоляційних деталей та при електромеханічних випробовуваннях ізоляторів після їх зборки становить 3 %, брак при випалі матеріалу становить 3 %. З урахуванням цих видів браку поливи має бути (у вигляді покрить на виробах):

= 148,94т

Втрата поливи на цих стадіях у натуральному виразі становитиме:

Б₁ = 148,94 – 140 = 8,94 т

Втрати при прожарюванні (в.п.п) поливи залежать від її шихтового складу та в.п.п. сировинних матеріалів. Шихтовий склад поливи становить, мас %: глина Дружківська – 5; каолін Просянівський – 5; пегматит Єлісеєвський – 32; кварцові відходи – 27; доломіт – 9; фарфоровий бій – 22. Втрати при прожарюванні сировини становлять: для глини – 12 %, для каоліну – 13,5 %, для пегматиту – 0,21 %, для кварцових відходів – 1,5 %, для доломіту становлять 43,6 %. Бій випалених виробів втрат при прожарюванні не має. Звідси маємо:

в.п.п._поливи = 5 × 0,12 + 5 × 0,1351 + 32 × 0,0021 + 27 × 0,015 + + 9 × 0,436 + 22 × 0 = 5,67 %.

З урахуванням втрат при прожарюванні поливи її суха маса, яка буде поступати на випал, становитиме:

= 13т

В натуральному вигляді втрати при прожарюванні поливи складають:

П₁ = 157,89 – 148,94 = 8,95 т

Полива поступає на випал з остаточною вологістю 2 %. Маса вологої прозорої поливи, яка буде поступати на випал становитиме:

= 161,1 т

Тоді волога, яка видалятиметься на першій стадії випалу, становить:

В₁ = 161,1 – 157,89 = 3,21 т

При підсушці заготівок після глазурування брак на цій стадії становить 0,1 %.Тоді поливи з вологістю 2 % необхідно мати:

= 161,26 т

У натуральному вираженні брак становить:

Б₂ = 161,26 – 161,1 = 0,16 т

Поливна суспензія, яка наноситься на теплий виріб, має вологість 45 %. При нанесенні суспензії волога частково потрапляє у верхні шари виробу і частково випаровується, а, отже, вологість поливного шару зменшується приблизно на 50 %. На підсушку після глазурування буде надходити виріб з вологістю поливного шару» 22 %. Тоді на стадію підсушки після глазурування буде надходити поливи з вологістю шару 22 %:

= 202,61 т

Кількість води, яка видалиться при підсушці поливного шару поливи, становить:

В₂ = 202,61 – 161,26 = 41,35 т

Як було зазначено вище, поливна суспензія, яка наноситься на виріб, має вологість 45 %. Виходячи з цього, необхідно мати поливної суспензії:

= 287,34 т

Кількість вологи, яка увійде із поливної суспензії у верхні шари висушеного сирцю, становить:

В₃ = 287,34 –202,61 = 84,73 т

При нанесенні поливи втрати суспензії становлять 1,5 %. З урахуванням цього поливної суспензії необхідно мати:

= 291,7 т

Тоді втрати суспензії складають:

П₂ = 291,7 – 287,34 = 4,36 т

На стадії переробки та зберігання керамічної суспензії після помелу можливі втрати суспензії, які оцінюються у 3 %. З урахуванням цього суспензії необхідно мати:

= 300,72 т

Втрати суспензії в натуральному виразі складають:

П₃ = 300,72 – 291,7 = 9,02 т

Далі визначаємо кількість матеріалів для отримання поливної суспензії на стадії помелу сировини. В 300,72 т суспензії з вологістю 45 % міститься сухої речовини:

=165,4 т

Кількість технологічної води, яку необхідно додати на помел сировини при отриманні поливної суспензії, становить:

Т₁ = 300,72 – 165,4 = 135,32 т

Далі визначаємо кількість сухої сировини для виготовлення поливи. Виходячи з шихтового складу поливи, кількість сухих компонентів у 165,4 т сухої частини шлікеру становитиме:

глина Дружківська 165,4 × 0,05 = 8,27 т

каолін Просянівський 165,4 × 0,05 = 8,27 т

пегматит Єлісеївський 165,4 × 0,32 = 52,93 т

кварцові відходи 165,4 × 0,27 = 44,66 т

доломіт 165,4 × 0,09 = 14,89 т

фарфоровий бій 165,4 × 0,22 = 36,39 т

Уточнюємо кількість технологічної води, необхідної для помелу з урахуванням природної вологості сировини. Для отримання поливної суспензії деякі види сировини використовуються зі своєю природною вологістю. До такої сировини відноситься глина (вологість 15 %), кварцові відходи (вологість 5 %) та доломіт (вологість 8 %). Ця волога, яка вноситься означеною сировиною у суспензію, має бути врахована при визначенні кінцевої кількості технологічної води. Інша сировина має незначну вологість, якою можна знехтувати.

Таким чином, для отримання поливи з використанням Дружківської глини з природною вологістю 15 % необхідно мати:

= 9,73 т

У цій кількості міститься вологи:

9,73 – 8,27 = 1,46 т

Для отримання поливи з використанням кварцових відходів з природною вологістю 5 % необхідно мати:

= 47,01 т

У цій кількості відходів міститься вологи:

47,01 – 44,66 = 2,35 т

Для отримання поливи з використанням доломіту з природною вологістю 8 % необхідно мати:

= 16,18 т

У цій кількості доломіту міститься вологи:

16,18 – 14,89 = 1,29 т

Разом з вологими матеріалами у суспензію увійде вологи:

1,46 + 2,35 + 1,29 = 5,1 т.

Отже на помел потрібно додавати води менше, ніж для сухого матеріалу, а саме:

Т₁ – 5,1 = 135,32– 5,1 = 130,22 т

Нарешті розраховуємо потреби у сировинних матеріалах для приготування поливи. З урахуванням втрат при підготовці сировинних матеріалів та їх дозуванні на помел (3 %) для отримання поливи необхідно мати сировини:

глини Дружківської з вологістю 15 %:

= 10,03 т

практично сухого каоліну Просянівського:

= 8,52 т

практично сухого пегматиту Єлісеївського:

= 54,57 т

кварцових відходів з вологістю 5 %:

= 48,46 т

доломіту з вологістю 8 %:

= 16,68 т

фарфорового бою:

= 37,52 т

Втрати сировини при її підготовці в натуральному виразі становлять:

В₄ = (10,03 – 9,73) + (8,52 – 8,27) + (54,47 – 52,93) + (48,46 – 47,01) + (16,68 –

–16,18) + (37,52 – 36,39) = 5,27 т

Завершуючи розрахунок матбалансу виготовлення поливи, визначаємо величину нев’язки балансу. У таблиці 5.3 наведено прихід та витрати основних та допоміжних матеріалів, які необхідні для виготовлення поливи.

Таблиця 5.3 – Прихід та витрата матеріалів при виробництві поливи

Прихід	Витрати
1) Сировина на складі: - глина Дружківська – 10,03 т - каолін – 8,52 т - пегматит – 54,57 т - кварцовий відхід – 48,46 т - доломіт – 16,68 т - фарфоровий бій – 37,52 т 2) Технологічна вода: - вода для помелу сировини – 130,22 т	1) Товарна продукція – 140 т 2) Брак виробництва: - брак при випробовуваннях та випалі виробів (Б1) – 8,94 т - брак при підсушці напівфабрикатів після глазурування (Б2) – 0,16 т 3) Виробничі втрати: - втрати поливної суспензії при на несенні поливи (П2) – 4,36 т - втрати поливної суспензії при її зберіганні та обробці (П3) – 9,02 т - втрати сировини при підготовці поливи (В4) – 5,27 т 4) Фізико-хімічні втрати: - втрати при прожарюванні шару поливи (П1) – 8,95 т - випаровування вологи з поливи при випалі виробів (В1) – 3,21 т - випаровування вологи при підсушці напівфабрикатів (В2) – 41,35 т - випаровування вологи при нанесенні поливи на підігріті вироби (В3) – 84,73 т
Разом: 306 т	Разом: 305,99 т

За даними розрахунків нев’язка матеріального балансу становить:

= 0,003 %.

На наступному етапі розрахунків проводиться визначення витратних коефіцієнтів для основних та допоміжних матеріалів. За наведеними розрахунковими даними щодо матеріального балансу виробництва фарфорового матеріалу та поливи для кожного виду сировини та допоміжних матеріалів визначаються витратні коефіцієнти на тону готової продукції:

для глини Дружківської т/т продукції

для каоліну Просянівського т/т продукції

для пегматиту Єлисеївського т/т продукції

для кварцового відходу т/т продукції

для доломіту т/т продукції

для фарфорового бою т/т продукції

для таніну т/т продукції

для технологічної води т/т продукції

Отримані витратні коефіцієнти використовуються в економічному обґрунтуванні проекту при визначенні собівартості продукції.