Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSITATEA „BABEŞ-BOLYAI” CLUJ-NAPOCA
FACULTATEA DE ŞTIINŢA MEDIULUI
Specializarea: ISBE
PROIECTAREA UNEI LINII TEHNOLOGICE DE FABRICARE A DINŢILOR ARTIFICIALI
DIN PORŢELAN
CLUJ-NAPOCA 2010
1
Cuprins
CAPITOLUL I - PREZENTAREA GENERALA………………………………4
Dintele..………………………………………………………………………4
Agentii de flux……………………………………………………………….5
Fondantii……………………………………………………………………..5
Contractia maselor ceramice dentare………………………………………5
Dilatarea maselor ceramice dentare………………………………………..5
Duritatea maselor ceramice dentare………………………………………..5
Rezistenta…………………………………………………………………….5
Culoarea maselor ceramice dentare………………………………………..6
Estetica lucrarilor protetice…………………………………………………6
Biocompatibilitatea…………………………………………………………..7
CAPITOLUL II - STUDII PRELIMINARE……………………………………….8
STUDII DE PROIECTARE..........................................................................8
2.1. Studiul de marketing (SM)............................................................8
2.2. Studiile de prefezabilitate şi fezabilitate.......................................82.3. Studiul de profil si amplasament………………………………..12
CAPITOLUL III – PROIECTAREA TEHNOLOGICA………………………….16
3.1. Chimismul procesului……………………………………………16
3.2. Calculul retetei…………………………………………………....17
3.3. Schema de operatii………………………………………………..20
3.4. Bilant de materiale………………………………………………..22
3.5. Descrierea materiilor prime…………………………………...…27
2
3.6. Descrierea procesului tehnologic……………………………… 29
CAPITOLUL IV - PROIECTAREA DE DETALIU…………………………..…..32
4.1. Alegerea şi predimensionarea unor utilaje..................................32
4.1.1. Banda transportoare…………………………….……32
4.1.2 Moara cu bile………………………………………..….34
4.1.3. Omogenizator………………………………………..…36
4.2. Lista cu utilaje şi echipamente necesare………………………….39
CAPITOLUL V - ELEMENTE DE HAZARD ŞI RISC ÎN INSTALAŢIA PROIECTATĂ...............................................................................40
CAPITOLUL VI - ASPECTE ECOLOGICE ŞI DE PROTECŢIA MEDIULUI......41
6.1. Impactul asupra solului........................................................................41
6.2. Impactul asupra aerului.......................................................................41
6.3. Impactul asupra apei............................................................................41
CAPITOLULVII - ELEMENTE DE CALCUL ECONOMIC……………………..42
3
Capitolul IOBIECTIVELE PROIECTULUI. ISTORICUL PROCESULUI. STUDIU DE
LITERATURĂ. PREZENTAREA GENERALA
Dintele este un organ mic, dur, cu rol in mestecarea alimentelor. Fiecare dinte este constituit din radacina, implantata intr-o alveola mandibulara sau maxilara si o coroana care este partea aparenta, de forma variabila; coroana si radacina sunt separate de un segment mai ingust numit colet.
Partea centrala a dintelui este ocupata de pulpa dentara, formata din vase si nervi si acoperita de dentitia ( ivoriu), la randul sau acoperit de ciment la nivelul radacinii si de smalt la nivelul coroanei.
Sunt 4 categorii de dinti: incisivii ( 4-4), caninii ( 2-2), premolarii ( 4-4), molarii ( 6-6).
Dintii temporari sau de lapte sunt in numar de 20, apar intre 6- 30 luni si sunt inlocuiti la 6- 7 ani cu cei 32 dinti definitivi.
In literatura de specialitate se discuta foarte mult pe marginea termenului de “portelan dentar” , datorita cantitatii mici de caolin ce intra in compozitia acestor mase, cantitate in reala tendinta de scadere, pana la disparitie, in masele ceramice dentare moderne, fapt ce determina indepartarea acestora de portelanurile adevarate, apropiindu-le mai mult de sticle. Din acest motiv, poate sunt mai indreptatiti cei care folosesc termenul de “mase ceramice dentare”.
Avand insa, in vedere ca forma clasica de masa ceramica, utilizata in practica stomatologica, era apropiata de portelanul adevarat industrial si ca din aceasta forma clasica au derivat in decursul timpului, masele ceramice dentare moderne, s-a mentinut in continuare in limbajul curent termenul de “portelan dentar”.
Majoritatea autorilor dau urmatoarea formula pentru portelanurile dentare clasice: 4-5% caolin, 81% feldspat, 14- 15% cuart. Plecand de la aceste formule, masele ceramice moderne sunt modificate prin scoaterea completa a caolinului si introducerea altor substante: 89,50% feldspat, 3.8% cuart, 5% sodiu carbonic
Compozitia portelanurilor dentare difera de cea a portelanurilor industriale, in ceea ce priveste proportia materiilor prime utilizate in realizarea acestora. Componentii de baza sunt: caolinul, feldspatul, cuartul, care se folosesc in proportii diferite la realizarea diferitelor tipuri de portelan. Pe langa acesti componenti de baza, in componenta portelanurilor dentare se mai adauga o serie de alte substante, ca: fondanti metalici, agenti aditionali sau de flux.
4
Agentii de flux reprezinta unele substante aditionale folosite in scopul obtinerii unei modificari, in sensul micsorarii temperaturii de ardere si al scaderii coeficientului de expansiune termica.
Fondantii folositi sunt boraxul, oxidul de Pb, carbonatul de sodiu, carbonatul de potasiu, adugate cu scopul coborarii temperaturii de ardere, toate acetea fiind substante cu o temperatura de topire sub 800 ˚C.
Cu ajutorul oxizilor metalici se realizeaza gama de culori ale portelanurilor dentare.
Contractia maselor ceramice dentare este un mare dezavantaj ale acestor materiale de constructie protetica. Factorii care influenteaza contractia sunt: granulatia masei ceramic dentare, contractia de ardere si tehnica de condensare.gradul de contractie al maselor ceramice poate fi redus folosind granule de marimi si forme diferite. La masele ceramice formate din granule de o singura dimensiune, spatiul liber dintre ele este 45% din volumul total. Spatiul liber se reduce la 25% daca sunt folosite granule de 2 diensiuni, si la 22% cand sunt folosite granule de 3 dimensiuni. Spatiile ibere dintre partucule se reduce mult prin introducerea arderii sub vid. Metodele de condensare amintite in literatura de specialitate: spatularea, vibrarea, magneatizarea, aplicarea periei, presarea, combinraea a doua sau mai multe tehnici au scopul dea inlatura apa din pasta de portelan. Viteza de inlaturarea a apei este un factor important in condensare, ce influenteaza indirect contractia ulterioara a masei ceramice dentare arse.
Dilatarea maselor ceramice dentare . masele ceramice dentare sunt livrate ca mase separate pentru colet. Pentru a fuziona fara tensiuni, coeficientul lor de dilatare trebuie sa fie cat mai apropiat. La fel se intampa si in cazul maselor ceramice dentare arse pe metal. Fiecare masa are o temperatura “de echilibru” a acidului salicilic liber si al oxizilor de metal. O masa ceramica dentara nu mai poate ajunge la echilibru daca este racita brusc. Astfel apar tensiunile in structura, ce duc la fisuri.
Duritatea maselor ceramice dentare este mai mare decat duritatea smaltului dentar. Duritatea este considerata, din aceasta cauza, un dezavantaj al maselor ceramice dentare. Poate fi determinata prin aplicarea scarii Mohs, dupa care masele ceramice denatare au o duritate de 6,5 si diametrul de 10.
Rezistenta reprezinta o proprietate mecanica importanta a maselor ceramice dentare. Prin rezistenta se intelege marimea fortei pe care o dezvolta un material in vederea impiedicarii desprinderii unei parti din masa respectiva.
Rezistenta la tractiune nu reprezinta importanta practica pentru lucrarile ceramice dentare. Este o rezstenta mica, datorata defectelor de sprafata ale materialelor ceramice.
5
Rezistenta la presiune reprezinta rezisenta unui corp pe care o poate opune fortele de presiune, forte ce actioneaza vertical. Aceasta rezistenta este mult superioara fortelor mesticatorii, precum si rezistentei la tractiune si indoire. Rerzistenta maselor eramice dentare este in mare masura dependenta de compozitia si structura interna, de prezenta golurilor si bulelor de aer, care scad rezistenta maselor ceramice dentare. Condensarea, procedeul de ardere si modul de racire influenteaza rezistenta.
Rezistenta la indoire sau rupere este mica. Pentru a intari ceramica dentara a fost introdus oxidul de aluminu. Rezistenta creste astfel de 2-3 ori.
Culoarea maselor ceramice dentare este necesar sa aiba stabilitate in timp. Pentru obtinerea diferitelor nuante de dentitie naturala , se introduc pigmenti rezistenti la temperaturi inalte. Aceste nuante sunt obtinute cu ajutorul oxizilor metalici:
- Oxizi de cobalt- pentru nuante de albastru- Oxizi de titan- pentru nuante de galben
- Oxizi de fier- pentru nuante de rosu
- Oxizi de crom – pentru nuante de verde
- Oxizi de nichel- pentru nuante de cenusiu
Pentru obtinerea nuantelor de roz se foloseste aurul coloidal.
Pentru obtinerea nuantelor de culoare dorita, oxizii metalici pot fi introdusi in compozitia masei inainte de fritare, dupa obtinerea pudrei de portelan sau prin procedeul de corectare a culorii, folosit, mai ales, pentru redarea unor pete care se gasesc pe dintii naturali.
Pigmentii ceramici pentru mase sunt compusi chimici ai unor metale care formeaza silicati, alumino- silicati, aluminati, borati, suspensii etc., colorate caracteristic,ce castiga tot mai mult teren in acest doemniu.
Estetica lucrarilor protetice
Pentru obtinerea unor refaceri estetice este importanta folosirea lumninii si a umbrei. Restaurarile dentare pot minimiza umbrele dintilor vecini cu scopul de a crea un aspect care sa se potriveasca cu formele acestora. Manipularea umbrelor poate sa faca placuti din punct de vedere estetic, dintii artificiali mai putin reusiti.
6
Nuanta reprezinta definirea culorii in raport cu culorile spectrale. La persoanle tinere nuanta tinde sa fie aceeasi la toti dintii existenti, dar odata cu inaintarea in varsta survin variatii de nuanta cauzate de factori intrinseci si extrinseci.
Saturatia reprezinta intensitatea nuantei. Se poate modifica usor prin oxidare, albire, si creste odata cu varsta.
Luminozitatea reprezinta cantitatea de alb sau negru dintr-un dinte. Un dinte deschis are luminozitate ridicata, iar unul inchis are luminozitate scazuta. Este cel mai important factor in redarea nuantei.
Opacitatea reprezinta proprietatea unui obiect de a reflecta lumina care este difuzata pe el. In restaurarile estetice se aplica un strat de material opac pentru a impiedica transparenta materialelor subiacente ( ex: metalul in restaurarile metalo- ceramice).
Transluciditatea este proprietatea obiectelor de a absorbi lumina. Caracterul translucid confera naturalete unei reconstructii dentare artificiale.
Perceptia si iluzia au rol important in realizarea dintilor artificiali si tin de inclinatiile intelectuale si artistice ale celui care modeleaza. Prin iluzie se poate schimba dimensiunea si forma unui dinte.
Biocompatibilitatea. Expunerea excesiva la floruri poate degrada chimic suprafetele ceramice smaltuite. Toxicitatea elementelor filtrabile din masele ceramice este foarte redusa. Prin introducerea in practica a sticlelor ceramice se reduce acumularea de placa pe suprafetele acestora, inclusiv pe smaltul dintelui natural, datorita suprafetelor foarte netede, a tensiunii superficiale foarte scazute si a respingerii electrostatice a sticlelor ceramice turnate.
Materiile prime din care sunt realizate masele ceramice dentare au niveluri foarte scazute de radiatii.
Lucrarile realizate din ceramica au o mare stabilitate fata de agentii chimici existenti in cavitatea bucala, deci nu sunt influentate in nici un fel de mediul bucal.
7
Capitolul IISTUDII PRELIMINARE
STUDII DE PROIECTARE
2.1. Studiul de marketing (SM) Este un studiu de piaţă ce urmareste evoluţia producţiei, a consumului, a preţurilor de
vânzare pentru un anumit produs, într-un anumit teritoriu sau pe plan mondial.
Lucrarile protetice presupun folosirea coroanelor ceramice dentare , „ coroane de portelan”. Este o metoda noua folosita in Romania, care are nenumarate avantaje estetice.
2.2. Studiile de prefezabilitate şi fezabilitate - conţin o analiză preliminară a posibilităţilor de a realiza instalaţia în condiţiile concrete
ale unei anumite zone geografice- se estimează condiţiile asigurării cu materii prime, tehnologiile disponibile, posibilităţile
de desfacere Studiul de prefezabilitate conţine:
1. Date generale, care conţin:- denumirea investiţiei: Linie tehnologica de fabricare a dintilor artificiali din portelan
- proiectantul: Naghiu Raluca- Doina
- ordonatorul principal de credite: -
- investitorul: S.C. Dintoci S.R.L.
- amplasamentul: Aiud, Jud. Alba
- fundamentarea necesităţii şi oportunităţii investiţiei: Tenul pentru amplasament deja exista, distanta de transport este convenabila, iar cererea este tot mai mare pentru produs. In urma cercetarii de piata, estimez ca prin tehnologia si toate conditiile avute pentru realizarea investitiei, in cativa ani va fi posibila extinderea si pe export.
2. Date tehnice ale investiţiei• suprafaţa şi situaţia juridică (proprietate/închiriat/concesionat)a terenului pentru
amplasament: terenul amplasamentului se intinde pe o suprafata de 5000 m2 si apartine S.C. Dintoci S.R.L.
8
• caracteristicile geofizice ale terenului pentru amplasament : terenul pe care va fi amplasamentul este un teren scos din circuitul agricol, nu prezinta alunecari de teren
• principalele utilaje pentru dotarea construcţiilor: siloz, moara cu bile, omogenizator,cuptor tunel, presa hidraulica, uscator camera, banda transportoare, amestecator biconic.
• utilităţile principale de care beneficiaza institutia sunt: electricitate, gaz metan, apă, canalizare, telefonie fixa, internet.
• utilitatile secundare, care sunt produse în interiorul fabricii, sunt: apa recirculată.
3. Finanţarea investiţiei se va face 100 % din surse proprii.4. Părţile desenate- plan de amplasament în zonă
9
Studiul de fezabilitate – reia o bună parte din capitolele studiului de prefezabilitate dezvoltându-le şi apărând capitole noi (descriere tehnologică, date referitoare la forţa de muncă ocupată, deviz general de investiţie, etc.)
1. Studiul de soluţie tehnologică( S.S.T.)Tehnologia de fabricare a dinţilor artificiali din porţelan în general, comună cu cea a
maselor ceramice. Aceştia se fasonează prin presare. În funcţie de modul de obţinere a pulberilor ceramice se disting două variante tehnologice. [A.Dinescu, L.Gagea, L.Surdeanu, Utilajul şi tehnologia produselor ceramice. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1980]
Varianta A – uscarea pastelor ceramice. În cadrul acestui procedeu se obţine barbotina care apoi urmează fazele: sitare, deferizare, deshidratare, malaxare, uscare, granulare, obţinându-se în final pulberea ceramică.
Varianta B – pulberea ceramică de obţine direct prin uscarea barbotinei în atomizor.
Se alege această ultimă variantă deoarece presupune realizarea mai întâi a unei frite din care se obţine barbotina care va fi uscată direct în atomizor.
Avantajele fritării:
- rol în micşorarea contracţiilor din timpul arderii;- previne degradarea în depozit;- iniţiază reacţiile chimice între componente- reducerea ciclurilor de ardere şi uscare;- formarea unor compoziţii mai uniforme;- reducerea temperaturii de topire cu 80-1000C
Pe de altă parte, avantajele atomizării sunt:
- calitatea superioară a pulberilor;
- număr mai mic de operaţii în fluxul tehnologic;
- consumuri energetice mai reduse;- costuri de investiţie mai mici.
10
Materii prime plastice
Caolin
Apă Materii prime degresante
Feldspat; Cuarţ; Cenuşă de oase
Dozare Dozare Dozare
Deleiere Măcinare
Sitare Sitare
Schema bloc de obţinere a dinţilor artificiali din porţelan.Varianta A
11
Agitare Agitare
Dozare
gravi-volumetrică
Omogenizare
Sitare
Deferizare
Stocare barbotină
Deshidratare/filtrare
Malaxare
Uscare
Granulare
Depozitare
Fasonare
Uscare
Ardere
Control CTC
Ambalare
Depozitare
Feldspat ApăCaolin Cuarţ Cenuşă oase
Dozare DozareDozareDozareDozare
Omogenizare uscată
Fritare
Răcire bruscă
Uscare
Depozitare
Schema bloc de obţinere a dinţilor artificiali din porţelan
Varianta B
2.3. Studiul de profil şi amplasamentStudiul de profil şi amplasament stabileşte capacitatea instalaţiei, profilul de producţie,
tipul produselor chimice şi amplasamentul într-un anumit teritoriu.
Intreprinderea este situata la ieşirea din oraşul Aiud, pe partea dreapta a DN1, Alba- Cluj la cca. 300 m de cel mai apropiat cartier de locunite, situate la N- V. Este un fost teren agricol.
Terenul pe care va fi construita fundatia este alcatuit din nisi psi bolovanis. Adancimea fundatiei va fi de aproximativ – 2 m.
Alegerea amplasamentului optim se face urmărindu-se principalele criterii:
a) asigurarea cu materii prime;
In zona judetului Alba resursele naturale sunt bogate in produse minerale deci s-ar obţine importante economii legate de încărcarea, transportul şi depozitarea acestora.
12
Măcinare umedă
Sitare - Deferizare
Atomizare
Stocare barbotină
Depozitare pudră
Fasonare
Uscare
Ardere
Control CTC
Ambalare
Depozitare
Dozare
Omogenizare
Activităţile legate de aprovizionarea cu materii prime implică: analiza şi evaluarea furnizorilor existenţi pe piaţă, selectarea pe baza cerinţelor (cantitative şi calitattive) de materii prime şi materiale a furnizorilor.
Pentru linia tehnologică de fabricare a dinţilor artificiali, firma îşi propune asigurarea cu materii prime astfel:
- feldspat, cuart si caolin de la exploatarea miniera de la Ocolis- cenuşa de oase – de la Ceres Servimpex S.R.L.
b) asigurarea cu utilităţi; (de unde sunt)
Utilităţile de care beneficiaza investitia sunt: primare: abur, apă industrială, energie electrică
secundare: apă recirculată, apă demineralizată, aer comprimat, azot, oxigen, frig
Investiţiile destinate asigurării cu utilităţi primare deţin 30-40% din investiţia totală.
c) desfacerea produselor chimice;
- este important în cazul în care produsele obţinute reprezintă materii prime/semifabricate pentru alte instalaţii
- altfel nu este un criteriu determinant
d) căi de acces şi mijloace de transport; (transport rutier, căi ferate sau maritim) Accesul in zona amplasamentului se poate face prin căi de acces rutiere.
e) natura terenului;
- se analizează rezistenţa terenului în zoolovanisna respectivă
- în funcţie de rezistenţa admisibilă (a) la fundare avem teren de
Categoria I – foarte bun pentru fundare la adâncimi de 2 – 4 m(a = 3 – 4 kg/cm2 – format din pietriş, bolovăniş, marnă, nisip)
Categoria II – teren bun pentru fundare la adâncimi de 2 – 4 m(a = 1,5 – 2,5 kg/cm2 – format din argilă, nisipuri fine)
Categoria III – teren slab de fundare; cu pericol de tasări (a < 1.5 kg/cm2 – format din mâluri, turbă, umpluturi)
13
S-a executat o sectiune transversala, in urma careia s-a putut stabili stratificarea terenului de baza dupa cum urmeaza:
• intre 0- 1 m bolovanis
• intre 1- 1,6 m pietris si nisip
• intre 1,6- 4 argila si nisipuri fine
• intre 4- 13 marnă
Suprafata pe care va fi amenajata incinta a fost decopertata de solul vegetal si inlocuita cu un strat de pietris si bolovanis.
Din studiile efectuate, stratul de apa subterana a fost intalnit la o adancime de 8 m, cu limita inferioara la 10 m. Acest strat nu va influenta lucrarile de constructie ale amplasamentului.
f) condiţiile climaterice şi seismice;
f1) conditii climaterice
În zonă predomină şisturile mezo şi catamorfice: gnais, paragnais- uri, amfibolite,
micaşisturi şi cuarţite. De asemenea se întâlnesc frecvent roci nisipo- argiloase cu rezistenţă
mecanică redusă. Zona este caracteristică climatului temperat- continental, cu veri călduroase şi
ierni relativ friguroase, cu precipitaţii scăzute ca urmare a efectului de fohn ce se resimte din
cauza Munţilor Apuseni.
Temperatura medie plurianuală este de 8.5˚C cu valori maxime medii de 20˚C şi minime
de -30˚C.
Cantităţile medii anuale de precipitaţii sunt relativ reduse, totalizand cca. 500 mm.
Durata medie anuală a stratului de zăpadă este de 38 zile.
Viteza medie anuală a vantului variază între 2.5 şi 4.5 m/s.
f2) conditii seismice
La nivel european, seismicitatea Romaniei poate fi caracterizata drept medie, dar avand particularitatea ca seismele cu focarul in sursa subcrustala Vrancea pot provoca distrugeri pe arii intinse incluzand si tarile invecinate.
14
Hazardul seismic din Romania este datorat sursei seismice subcrustale Vrancea si mai multor surse seismice de suprafata (Banat, Fagaras, Dobrogea, etc.).
Gradul de seismicitate in Transilvania este 5.
g) Poluarea şi factorii ecologici; evacuarea efluenţilor;
Legile internaţionale şi cele interne sunt uneori hotărâtoare în luarea deciziei finale de amplasare a instalaţiei
Efluenţii obţinuţi din procesele de fabricaţie sunt diverşi şi în toate stările de agregare.
Problemele pe care le ridică sunt: evacuarea, stocarea, arderea sau distrugerea acestora în funcţie de natura chimică şi cantitatea anuală ce se obţine.
Gazele reziduale sunt dirijate către coşuri de dispersie/instalaţii de ardere cu flacără.
Apele reziduale rezultate sunt conduse spre epurare chimică sau biologică în funcţie de componenţii ce urmează a fi îndepărtaţi.
Rezidiile solide sunt depozitate.
h) Calificarea personalului.
Operarea şi întreţinerea instalaţiilor chimice necesită personal cu o bună calificare profesională. Pregătirea lor este de durată şi duce la cheltuieli mari.
Din acest punct de vedere amplasarea într-o zonă cu tradiţie industrială de profil este de dorit.
Terenul pe care va fi construit amplasamentul este format din pietris si bolovanis. Fundatia va fi la aproximativ – 2 m. Structura de rezistenta este din beton armat pe schelet metalic.
Suprafata construita va avea 7.600 m2.
15
Capitolul IIIPROIECTAREA TEHNOLOGICĂ
3.1. CHIMISMUL PROCESULUI
Arderera este cea mai importantă şi totodată cea mai dificilă operaţie pe care o implică procesul de fabricare a porţelanului dentar.
Masele ceramice dentare de fuziune înaltă au temperatura de topire cuprinsă între 1290 – 13700C.
Ţinând cont de această temperatură se pot descrie transformările care au loc în timpul arderii
Până la 3000C are loc eliminarea ultimelor resturi de apă de fasonare zeolitică sau adsorbită.
Între 300 – 9000C are loc eliminarea apei de constituţie din mineralele argiloase (Caolinit Al2O3.2SiO2.2H2O => Al2O3.2SiO2 + 2H2O la 450-5500C)
Hidroxizii de fier şi cei de aluminiu conţinuţi ca impurităţi se descompun generând oxizi mai întâi în stare amorfă cu reactivitate mare, apoi dacă nu au reacţionat cristalizează în formele de temperatură înaltă.
Foarte periculoase sunt transformările polimorfe ale cuarţului. De ele se ţine seama pe diagrama de ardere prevăzându-se creşteri lente de temperatură în domeniul cuarţ - Cuarţ.
Transformările dintr-o fază în alta au loc la anumite temperaturi ( Cuarţ, la 8700C - tridimit, la 14700C - cristobalit si în topitură (sticla silice) la 17130C.
Transformările cuarţ-tridimit-cristobalit au loc cu ruperea legăturii.
La aprox. 10000C feldspatul dizolvă prin reacţie în fază solidă. Prin reacţia în fază solidă a silicei amorfe cu ortoza şi albitul din feldspat apar primele topituri eutectice între feldspat şi silice.
Compoziţia topiturilor devine din ce în ce mai acidă K2O.Al2O3.9SiO2 -> K2O.Al2O3.(12-13)SiO2. Topitura dizolvă treptat alţi oxizi aflaţi ca impurităţi (Na2O, CaO, MgO, TiO2) modificându-şi uşor compoziţia.
Aceste topituri sunt primele începuturi ale fazei vitroase dar ele au ca efect creşterea rezistenţelor mecanice şi scăderea rapidă a porozităţii aparente a ciobului, precum şi începutul contracţiei la ardere.
16
Tot la aprox.10000C începe descompunerea făinii de oase.
La temp.> 11000C se intensifică topirea feldspatului. Are loc o creştere avansată a fazei lichide.
La temp.> 12000C începe acţiunea de dizolvare la limita granulară a particulelor de cuarţ.
Între 1200 – 1250 faza vitroasă creşte, are loc micşorarea avansată a porozităţii.
Între 1250 şi 1350 creşte capacitatea de dizolvare a topiturii care se îmbogăţeşte în SiO2
şi Al2O3
3.2.CALCULUL REŢETEI
Compoziţia oxidică a masei este:
Oxizi SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O P2O5
% 63,68 17,80 0,5 0,03 6,11 0,20 5,04 2,74 3,90
Compoziţia oxidică a materiilor prime
Materii
Prime
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O P2O5 P.C.
Feldspat68,81 18,89 0,34 - 1,37 0,21 6,29 3,39 - 0,70
Caolin Aghireş
53,15 29,70 2,25 0,33 0,66 0,22 0,39 1,07 - 12,23
Cuarţ Uricani
99,5 0,10 - - 0,10 0,10 - - - 0,20
Cenuşă de oase
1,07 - 0,03 - 54,25 - 1,25 0,05 42,53 0,82
Se notează cu :
17
x – fracţia masică de feldspat
y – fracţia masică de caolin
z – fracţia masică de cuarţ
u – fracţia masică de cenuşă de oase
Se vor scrie ecuaţii pentru cantităţile de oxizi prezenţi în masă
(având 4 materii prime , se aleg 4 oxizi)
Pt.SiO2 63,68 = 68,81.x + 53,15.y + 99,5.z + 1,07.u
Pt.Al2O3 17,80 = 18,89 x + 29,7 y + 0,1 z
Pt.Na2O 5,04 = 6,29 x + 0,39 y + 1,25 u
Pt.P2O5 3,90 = 42,53 u
După rezolvarea sistemului se obţin soluţiile următoare:
x = 0,7765 ; y = 0,1053 ; z = 0,045 ; u = 0,0951
fracţiilor masice = x + y + z + u = 1,022
1,022 părţi amestec .................................. 0, 7765 părţi feldspat
100 părţi amestec .................................. X
X = 76,18% feldspat
1.022 parti amestec……………………..0, 1053 parti caolin
100 parti amestec……………………….Y
Y = 10,33% caolin aghireş
1,022 parti amestec………………………0,045 parti cuart
100 parti amestec………………………… Z
Z = 4,4% cuart Uricani
1,022 parti amestec………………………...0,0951 parti cenusa
18
100 parti amestec…………………………..U
U = 9,09% cenusa de oase
În funcţie de aceste procente se recalculează compoziţia oxidică a materiilor prime care intră în obţinerea masei crude.
Feldspat
68,81 SiO2 …….. 100%
x………………...76,18 % x = 52,42
Caolin
53,15 SiO2………….100%
y………………..10,33% => y = 5,5
Cuart
99,5 SiO2……..100%
z……………….4,4 % => z = 4,37
Cenusa
1,07 SiO2………… 100%
u……………….9,09% => u = 0,097
Pentru celelalte materii prime se calculeaza identic.
Pentru Al2O3 => x = 14,39
y = 3,68
z = 0,0044
Pentru Na2O => x = 4,79
y = 0,04
u = 0,11
Pentru P2 O5 => u = 3,86
19
Se calculează pt cele 4 materii prime si se trece in tabel. Masa crudă se obţine prin însumarea datelor pe verticală)
Materii
prime
% în masă
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O P2O5 P.C.
Feldspat 75,5352,42 14,39 0,25 - 1,03 0,15 4,79 2,57 -
Caolin Aghireş
11,74 5,50 3,068 0,26 0,03 0,07 0,02 0,045 0,04 -
Cuarţ Uricani
4,1 4,37 0,0044 - - 4,1 4,1 - - -
Cenuşă de oase
8,8 0,097 - 2,64 - 4,77 - 0,11 0.11 3,86
Masa crudă
100 62,387 17,462 3,15 0,03 9,97 4,27 4,945 7,08 3,86
3.3. Schema de operatii
3.3
U= 4% 0,5%
1.8%
20
Feldspat Caolin Aghireş Apă
Dozare
Fritare
Omogenizare
Cuarţ Uricani Cenuşa de oase
Dozare Dozare Dozare Dozare
U= 4%
2%
U = 0,5%
pigment
1% (P7)
U = 40%
0,5% (P6)
U = 40%
4% (P5)
U = 7%
21
Răcire bruscă
Uscare
Depozitare frită
Dozare
Măcinare umedă
Sitare - deferizare
Omogenizare
Stocare barbotină
Atomizare
Depozitare pudră
3% (P4)
U = 7% 2% (P3)
U = 0,5% 0,07% (P2)
D
4% (P1)
B
3.4. BILANŢUL DE MATERIALE
N = 11
P = 500 + 11 x 100 = 1600
P = 1600 / 266 = 6
266 – nr. de zile lucratoare
Depozitare P = A = B = 6
22
Fasonare
Uscare
Ardere
Sortare
Ambalare
Depozitare
A
B
A
Ambalare C = B = 6
Sortare D = C + P1 ; P1 = 0,04.D
D = 6,25
Ardere E = D + U1 + P2
E – format din materian anhidru (E’) şi apă E = E’ + U1 E’ = E - U1
U1 = UE – UD = 0,005E – 0 D = 0,005E
P2 = 0,0007 E
E = 6,31
Uscarea semifabricatului crud
F = E + U2 + P3
U2 = 0,07 F – 0,005 E
P3 = 0,02 F
F = 6,93
Fasonare G = F + P4 P4 = 0,003G
G = 7,14
Depozitare pudră G = H = 7,14
Atomizare I = H + U3 + P5 UI = 0,4 I ; UH = 0,07 H
Stocare I = J
I = H + 0,4 I – 0,07 H + 0,04 H
23
Depozitare
I = 11,55
J = 11,55
Omogenizare J = K = 11,55
Sitare L = 11,6
Măcinare umedă
L’
1%
P7
U = 40% L
L’ = M + W1 + N
M = materii prime
W1 = apa
N = cenuşa de oase
L’ = L + P7 P7 = 0,01L’
L = K + 0,005 L => K = L – 0,005 L => L = K / 0,995 => L = 11,6
L’ = L / 0,99 = 11,72
Materialul (L’) conţine fază solidă în proporţie de 60% şi apă 40%
= 7,03 t/zi solid anhidru
= 4,69 t/zi apă
În cantitatea de material solid uscat materiile prime trebuie să respecte prescripţiile
reţetei de fabricaţie
24
Măcinare umedă
100 t mat.solid ............... 75,53 t feldspat .............. 11,74 t caolin ................ 4,1 t cuarţ ........... 8,8 t cenuşă
7,03 t ............... x ................... y ................. z ............ v
x = 5,3 t/zi feldspat
y = 0,82 t/zi caolin
z = 0,28 cuart
v = 0,61 t/zi cenuşa de oase = N
Dar frita (feldspat + caolin + cuarţ = 7,03 t/zi) intră la măcinare cu o umiditate U = 0,5%
100 t material umed ............. 99,5 t material uscat (anhidru) ............ 0,5 t apă
M ............. 7,03 t material anhidru ...... W t apă
M = 7,6 t/zi frită
W = 0,03 t/zi apă
Deci apa necesară a fi adăugată la măcinare pentru obţinerea umidităţii de 40% va fi:
W1 = - W = 4,66 t/zi apă
(se face o verificare dacă s-a calculat corect)
Dozare N = L’ = 11,72
Depozitare frită O = N = 11,72
Uscare
Atentie! Aveti o diferenţă de umiditate U = 3,5%
Q = O + 0,35 Q + 0,02 Q = 18,6
Răcire bruscă
Q = R = 18,6
Fritare
S = R +0,018 S => S = 18,94
25
Omogenizare
T=S+0,04T+0,005T
T=19,83
Dozare cenuşa de oase 0,61 T/ZI
Dozare apă 0,03 T/ZI
Dozare cuarţ Uricani 0,28 T/ZI
Dozare caolin de Aghireş 0,82 T/ZI
Dozare feldspat 5,3 T/Z
Bilanţ de materiale pe operaţiile fluxului tehnologic
Nr.crt. Denumirea operaţieiIntrat Ieşit Pierderit/zi t/zi % t/zi
1 Dozare feldspat 5,3 - - -2 Dozare caolin Aghireş 0,82 - - -3 Dozare cuart 0,28 - - -4 Dozare apa 4,66 0 P=100 4,665 Omogenizare 19,83 18,94 P=0.5
U=4
0,89
6 Fritare 18,94 18,6 P=1.8 0,347 Racire brusca 18,6 18,6 - -8 Uscare 18,6 11,72 P=2
U=4
6,88
9 Depozitare frita 11,72 11,72 U=0.5 010 Dozare 11,72 11,72 - -11 Macinare umeda 11,72 11,6 P=1
U=40
0,12
12 Sitare- deferizare 11,6 11,55 0,5 0,0513 Omogenizare 11,55 11,55 - -14 Stocare barbotina 11,55 11,55 - -15 Atomizare 11,55 7,14 P=4
U=40
4,41
16 Depozitare pudra 7,14 7,14 - -17 Fasonare 7,14 6,93 P=0.3 0,21
26
18 Uscare 6,93 6,31 P=2
U=7
0,62
19 Ardere 6,31 6,25 P=0.07
U=0.5
0,06
20 Sortare 6,25 6 P= 4 0.2521 Ambalare 6 6 - -22 Depozitare 6 6 - -
Productivitatea
3.5. Descrierea materiilor prime
Feldspatii sunt considerati drept cei mai raspanditi silicati din scoarta Pamantului. Sunt componentii multor roci eruptive si metamorfice. Dupa compozitia chimica, se impart in:
Feldspaţi ortoclazi sau potasici Feldspaţi plagioclazi (feldspaţi calco-sodici)
Feldspaţi de potasiu si bariu, numiti si hialophani
Pentru masele ceramice prezinta importanta feldspatii ortoclazi, care se gasesc foarte rar in stare pura, apar sub forma unor cristale de amestec.
Feldspatul constituie componentul principal al portelanurilor dentare, iar proportia feldspatului fata de celelalte ingrediente face ca aceste mase ceramice sa difere foarte mult de portelanurile industriale. Are rolul de matrice in masele ceramice dentare, pentru argila si cuart. Feldspatul este acela care da portelanului transluciditate.
Caolinul se gaseste in natura sub forma unei roci argiloase de culoare alba. Există două forme de zăcăminte (depozite) de caolin:
1. Caolinul primar din depozite hidrotermale reziduale, granitul si riolitul vor fi în situ (pe loc) prin acţiunea chimică a apelor de suprafaţă, sau cele subterane degradate.
2. Caolinul secundar, ia naştere din caoline primare depozitate, care prin procesele de eroziune sunt transportate cu alte roci şi vor fi depuse sub formă de depozite lenticulare. Unele caoline secundare iau naştere prin procesele hidotermale de degradare, procesele chimice produse de apele subterane a arcozelor (un sediment cu un procent de peste 25 % feldspat).
27
Zăcăminte mai impotante de caolin sunt in Germania, Anglia, SUA, Japonia, China si India..Rezervele estimate de caolin pe Glob sunt 14,2 miliarde de tone, caolinul exploatat în anul 2003 a fost 46,6 milioane de tone, rezerva existentă de caolin ar ajunge pe o perioadă de 300 de ani. Caolinul pur este alb, are o mare refractaritate, iar ca materie prima ceramica, este folosit pentru a da plasticitate materialului in fazele initiale de prelucrare.
Caolinul este adaugat portelanului ca un liant ce reactioneaza cu fluxul, si asigura rigiditatea produsului. Este insa puternic opac, de aceea este folosit in proportie din ce in ce mai mica in compozitia portelanurilor dentare. Cantitatea de caolin ce intra in compozitia portelanurilor dentare variaza intre 3- 50%.
Cuartul este un SiO2 cristalizat, unul dintre cele mai raspandite minerale, atat in stare pura cat si ca componenta a multor roci.. se gaseste in granit, porfir, gnais. Dintre nisipuri, cele monominerale au un continut de peste 95% cuart. Poate fi transparent sau opac, densitate de 2.65 si o duritate de 7 p scara Mohs. Cuartul folosit pentru portelanurile dentare trebuie sa fie cat mai pur, pentru a evita culoarea produsului ars. Acesta da masei ceramice rezistenta, contribuie la transluciditatea ei si-I mentine forma in timpul arderii, datorita temperaturii de fuziune foarte inalte. La anumite temperaturi, cuartul sufera transformari, inregistreaza o crestere in volum, actionand in sens contrar fata de caolin si feldspat, care contracta masa odata cu cresterea temperaturii.
Cenuşa de oase se obţine prin calcinarea la 9000C a oaselor animale şi apoi măcinarea lor fină. Sursa geografică exactă a multora din tipurile de oase folosite în industria ceramică nu este cunoscută. Unele surse de oase sunt recunoscute ca fiind neutilizabile (de exemplu cele de cal), iar oasele de bou sunt cele mai bune.
Una din cele mai importante proprietăţi ale oaselor naturale folosite în industria ceramică este raportul masic constant al celor doi componenţi majori care rămân după ce oasele au fost calcinate. Totalul acestora prezent în cenuşa este de 96%. Raportul molecular între calciu şi fosfor este uşor peste cel din hidroxiapatită şi deci oasele naturale sunt faţă de alte materii pentru ceramică, un material foarte pur.
Impurităţile naturale prezente în cenuşa de oase:
- Mg care reprezintă 1% din masa cenuşii exprimată în oxizi;- Na prezent în diferite concentraţii;- Alumino-silicaţii – influenţează condiţiile de ardere;- Materiale colorante (de ex.Fe în formă liberă, metalică), materialele feruginoase fiind
cauza unor pete.Experienţele au arătat că oasele calcinate care au rezultate bune în ceramică au
următoarele proprietăţi:
28
- pierderi la ardere < 1%; tipic 0,7%;- densitate în vrac > 1g/cm3, tipic 1,14 – 1,3 g/cm3;- absorbţia umidităţii sub 0,25%, tipic 0,15%- oxizi ai metalelor alcaline Na şi K prezenţi în proporţie de 0,61,2% în care Na este de
aproximativ 20 de ori mai abundent cenuşa de oase are rol de degresant la temperatura obişnuită şi este fondant propriu-zis,
la ardere, deoarece la temperaturi de peste 10500C începe să se înmoaie, iar la 12000C se topeşte.
Pigmenţi ceramici pentru mase. Aceştia sunt compuşi chimici ai anumitor metale, care reacţionează la temperaturi înalte cu materialele ceramice sau sticloase, formând silicaţi, aluminosilicaţi, boraţi, boro-silicaţi, alumino-boro-silicaţi, soluţii solide de silicaţi sau suspensii ale unor metale nobile, colorate caracteristic.
Condiţiile ce se impun pigmenţilor ceramici pentru mase:
- să reziste, fără descompunere la temperaturi cu cca. 1000C mai mari decât temperatura de tratament termic a masei;
- să posede o bună rezistenţă chimică faţă de constituenţii masei la temperaturile ridicate de ardere.
- Să fie cât mai puţin influenţaţi de atmosfera din cuptor;- Să aibă o refractaritate asemănătoare cu a produsului pentru a nu schimba comportarea
lui la ardere;- Să aibă o mare putere de colorare, pentru a putea fi adăugaţi în concentraţii mici; numai
astfel proprietăţile de modelare a masei nu vor fi afectate.Concentraţiile în care se utilizează aceşti pigmenţi sunt extrem de mici şi anume: 0,01 –
0,2% deoarece culorile trebuie să fie deschise pentru a fi asimilate unor reflexii. ( A. Barbulescu, S. Teodorescu, Chimia- fizica a silicatilor, Bucuresti, 1978)
3.6. Descrierea procesului tehnologic a) Depozitarea materiilor prime
Materiile prime, cât mai pure, livrate în saci se depozitează pin stivuire pe paleţi în condiţii ferite de umiditate şi praf, lipsite de posibilităţi de impurificare. Capacitatea depozitului este calculată astfel încât să asigure o rezervă de materii prime de cel puţin două luni de producţie.
Toate materiile prime se vor recepţiona. Recepţia este cantitativă şi calitativă.
b) Prepararea friteiMateriile prime – feldspat, caolin, cuarţ şi apă – se cântăresc cu o precizie cât mai
mare , se introduc într-un container preluat cu un electropalan care le va transporta la amestecătorul biconic. Aici se menţin minim 30 de minute. După obţinerea amestecării optime a
29
componenţilor amestecătorul biconic se deschide şi amestecul se goleşte tot într-un container în vederea transportării la cuptorul de fritare.
Cuptorul rotativ de fritare funcţionează discontinuu, alimentarea se face în şarje. Fritarea durează 5-6 ore la temperatura de cca.12000C.
Topitura formată se goleşte într-un vas cu apă rece când se obţine frita. Aceasta se va usca unt-un uscător.
c) Prepararea barbotinei de atomizareMăcinarea are ca scop realizarea unei compoziţii granulometrice optime. Frita obţinută
împreună cu cenuşa de oase şi apa, dozate conform reţetei se introduc în moara cu bile, împreună cu corpurile de măcinare. Săptămânal încărcătura c bile se completează cu bile mari, deoarece în decursul măcinării bilele se reduc ca dimensiune şi trec în şarjele măcinate.
Măcinarea se realizează discontinuu în şarje. Amestecul de materiale împreună cu pigmentul se menţin în moară un timp determinat (6 – 12 ore).
După expirarea timpului prevăzut, moara se opreşte, se aduce cu gura în sus şi din conţinutul ei se ia proba de laborator. Dacă rezultatul corespunde cu valorile stabilite în fişele tehnologice, măcinarea se consideră încheiată. În caz contrar, moara se închide şi operaţia de măcinare se continuă până când, noi determinări evidenţiază valori ale parametrilor în limitele stabilite. Amestecul măcinat se trece printr-o sită vibratoare în vederea reţinerii particulelor necorespunzătoare şi a eventualelor impurităţi de fier.
Omogenizarea
Barbotina finală, de atomizare, se obţine prin omogenizarea amestecului măcinat într-un vas cu secţiune circulară, prevăzut cu un agitator.
Agitatorul funcţionează continuu, tot timpul menţinerii barbotinei în omogenizator. Aici se controlează greutatea litrică, rezidiul pe sită şi fluiditatea.
Barbotina omogenă se transportă, cu pompe cu piston, în bazinele de macerare unde se păstrează, sub agitare continuă, până când se pompează la atomizare cu ajutorul pompelor cu piston.
d) Atomizarea – obţinerea pudrei de presarePrincipiul uscării prin atomizare constă în pulverizarea unui lichid sub presiune şi
uscarea în contact cu gaze calde. Pulverizarea barbotinei se realizează prin intermediul unor duze cu diametre calibrate, asigurându-se pudrei o curbă granulometrică optimă, pentru obţinerea unei compactităţi cât mai avansate, la presare.
30
Gazele calde sunt introduse în partea superioară, cu o temperatură de 500-6000C, iar barbotina este pulverizată în contracurent. Pudra obţinută este colectată la partea inferioară a atomizorului de unde prin intermediul elevatorului cu cupe este trecută în silozul de depozitare.
În silozuri pudra se păstrează cel puţin 24 de ore în vederea asigurării uniformizării umidităţii dintre interiorul şi exteriorul granulelor, precum şi dintre particulele mari, mai umede şi cele mici, mai uscate. În caz contrar faza de presare este compromisă datorită apariţiei defectelor caracteristice.
e) Presarea – fasonarea semifabricatului crudSe realizează în matrice metalice rigide având cuiburi pentru fiecare piesă. Ciclul de
presare cuprinde secvenţele: umplerea matriţei cu pudră ceramică dozată volumetric, presarea propriu-zisă şi evacuarea semifabricatului presat.
Pulberile au o umiditate de 7% (semiuscate), deoarece s-a dorit obţinerea unor pulberi cu dimensiuni variate pentru realizarea unei compactităţi mai mari.
f) Uscarea produselor semifabricateAre drept scop îndepărtarea apei introdusă cu scopul de a-i conferi masei calităţile
necesare fasonării. Uscarea este necesară pentru mărirea rezistenţei mecanice şi pentru evitarea degradării produselor datorită evaporării bruşte a apei în prima zonă a cuptorului. Uscarea se poate face în orice tip de uscător. Se propune un uscător tunel.
g) Arderea produselorEste o fază deosebit de importantă a procesului tehnologic, de rezultatul căreia depinde
calitatea produselor. Arderea se efectuează în cuptor de tip tunel cu role, produsele fiind aşezate în casete. Ea are ca scop formarea masei ceramice caracteristice şi a glazurii. Ca urmare a proceselor fizice şi chimice care au loc între componenţii masei, în timpul arderii, se produce sinteza compuşilor cristalini şi formarea fazei lichide caracteristice masei de porţelan. Compoziţia fazală formată la ardere, imprimă produsului proprietăţi specifice printre care: impermeabilitate la lichide şi gaze, rezistenţe chimice înalte, rezistenţe mecanice mari, duritate ridicată, luciu caracteristic.
h) Sortarea produselor se face conform normelor în vigoare. Produsele se descarcă manual din cuptor şi se aşează pe o bandă care le transportă la locurile unde se examinează. Sortarea se face manual. Examinarea se face cu ochiul liber sub o sursă de lumină adecvată. Produsele care nu prezintă calităţile necesare se îndepărtează.
i) Ambalarea. Depozitarea. ExpediereaDinţii artificiali se livrează în garnituri. Ei se ambalează în cutii compartimentate, din
material plastic prevăzute cu o bandă de ceară în care sunt fixaţi dinţii. Pe fiecare garnitură sunt marcate semne care desemnează tipul, mărimea, forma şi culoarea. Cutiile se stivuiesc pe paleţi în depozite de unde se vor expedia către beneficieri.
31
Capitolul IV
PROIECTAREA DE DETALIU
4.1. Alegerea şi predimensionarea unor utilaje
4.1.1. Banda transportoare
Determinarea lățimii benzii (B)
Q=kα.k.v.ρm.(0.009.B-o.5)2 (t/h) =˃ B=111 x [Q /( kα.k.v.ρm)]½ +55
Feldspat
ρm=2.59 t/m3 , v=2m/s , kα= 0.85 , k=2
Q=2.042 t/zi (cant de feldspat din bilant)
- flux discontinuu – 8 h/zi , iar alimentarea durează 30 min (0.5 ore)
=˃ Q= 2.042/0.5=4.084 t/ h
B=111 x [4.084/( 0.85 x 2 x 2 x 2.59)]½ +55= 111 x (4.084/8.806) ½ + 55=111 x
0.6804+ 55=75.5 + 55= 130.5 mm
Latimea este prea ingusta si se va opta pentru valoarea minima standardizata B= 400
mm
Determinarea puterii de antrenare
Na=1.5 x 10-4 Q x LH + 2.7 x 10-3 Q x H + c x LH x v
Q== 4.084 t/h
tgα= =H/LH , L=H/sinα , H=3m
LH= H/tgα= 3/0.3249=9.234 m
32
L= H/sinα = 3/0.309= 9.708 m
Se rotunjeste LH= 10m
Na=1.5 x 10-4 x 4.084 x 10 + 2.7 x 10-3 x 4.084 x 3 + 0.012x 10 x 2=0.280 KW
Calculul puterii motorului electric
Nmot= k x Na / η (kW)
K=1.1……..1.2 - coeficient de rezerva de putere
η= 0.3…..0.9 în functie de felul transmisiei
Nmot= 1.2 x 0.28/ 0.3 =1.12 kW
Determinarea forțelor din banda flexibilă
Sî=Sd x eμα daN
μ - este coeficient de frecare intre banda si tambur
α – unghiul de infasurare al benzii pe tambur
e= 2.7183
eμα= 2.133
Sî= Smax= 28.240 daN =˃ Sd= Sî/ 2.56 = 11.031 daN
Forța periferică
Fp =W= Sî -Sd = 17.209 N
33
Determinarea numarului de inserții ale benzii
i= Cs x Smax/B x Kr
Kr este forta de rupere a unei insertii
Cs este coefficient de siguranta
i= 9.0 x 28.24/ 400 x 0.55 = 1.155 =˃ i= 2
4.1.2 Moara cu bile
Aceasta categorie de utilaje marunteste fin materialele prin frecare si lovire repetata cu corpurile de macinare aflate in miscare libera in interiorul incintei rotative.
La dimensionarea morii cu bile se pleaca de la urmatoarele premise si date
tehnologice: macinarea este discontinua si umeda (u˃30%); materialul de maruntit este un
amestec de nisip si feldspat cu dimensiuni granulometrice ( D80 si d80) impuse; moara trebuie
prevazuta cu captuseala si bile ceramic pentru evitarea purificarii.
Se cere sa se calculeze: -lungimea (L) si diametrul (Di, De) morii
-incarcatura corpurilor de macinare si distributia corpurilor acestora (dmax,
dmin)
-puterea de antrenare si puterea motorlui.
Puterea de antrenare a morii N =c x G x Di1/2 kW
N= EB Q kW
Di – diametrul interior al morii, m
G- greutatea totala a corpurilor de macinare
c- coeficient de putere
34
Greutatea totala a corpurilor de macinare (G , kN)
G= π x Di2/4 x L x φ x ρa
ρa =ρ(1- ε) =˃ ρa= 28 x 0.6 = 16,8
L/Di = 1,5 , Di = 1,22m , L = 1,5 x Di = 1,83m
π= 3,14 ; φ = 0,3 gradul de umplere al morii,
G= 3,14 x 1,4884 / 4 x 1,83 x 0,3 x 16,8 = 10,7763 kN
Energia specifica EB= kB ( 10/ d 801/2 – 10/D 80
1/2 ) kWh/tsc
k= kB x f2 x f6 = kB x 1,2 x 1,1 = 4,0656 kWh/t
EB= 3,08 x 0,888 = 2,73 kWh/t
KB = 3,08kWh/tsc
Puterea consumata la antrenarea morii
N=EB x Q = 2,73 x 0,641 = 1,753 kW
Q- productivitatea morii ( produsul de la macinare din bilant)
Puterea motorului de antrenare
Nm = N/η=N/ ηR x ηT = 1,753 / 0,8544 = 2,05 kW
Diametrul exterior al morii
De = Di +2e + 2 δ m
De = 1.22 + 2x 0.1 + 2 x 0.01= 1.44 m
35
Determinarea dimensiunilor optime ale corpurilor de macinare
dmax= 20.17 [ A80/ K x [( KBm x ρ) / (ψ x D1/2)]1/3 ]1/2 mm
dmin=dmax ( σrc2/ 1.28 x E x γ x Di) ½ cm
ρ = xF ρF+ xc ρc + xa ρa
ρ= 0.55 x 2.53 + 0.05 x 1.2 + 0.4 x 1= 1.852 t/m3
dmax = 20.17[ 8000/ 4.065x [( 3.08 x 2.53) / (70 x 1.221/2)]1/3 ]1/2=
=20.17 [ (1968.019 x (7.79 / 77.317) 1/3 ]1/2 =
= 20.17(1968.019 x 0.11/3) ½ = 20.17x91.251/2 =44,654mm
dmin = 42,935 ( 10002 / 1.28 x 300000 x 25 x 1.22) 1/2 =
=42,935 x 0.0851/2 =12.5077 mm
KBm=KB x f6 = 3.08 x 1.1= 3.388
4.1.3. Omogenizator
Determinarea cantitatilor de material. Volumul suspensiei si caracteristicile fizice ale
acesteia.
La omogenizare intra barbotina obtinuta din delaierea caolinurilor si cea provenita de
la macinarea degresantilor.
Continutul de material solide si apa sunt:
100 t barbotina ……60 t anhidru……….40 t apa
7.0245 t /zi barb…….x=ms ………………y=ma t apa
y= 7.0245 x 40 /100= 2.804 t/zi msusp =7.0245 t
36
ms = 7.0245- 2.804=3.065 t/zi
ρam = xF ρF+ xca ρca+ xcu ρcu +x ce ρce
x- fractiile masice obtinute la bilant
ρam = 0.704 x 2.59 + 0.095 x 2.23 + 0.117 x 2.64 + 0.081 x 1.2 = 2.44 t/ m3
Calculul densitatii suspensiei cu 60% solide anhidre (3.065 t ) si 40% apa (2.042 t )
1/ ρsusp=x/ ρam + (1-x)/ρapa
1/ ρsusp=0.6/ 2.44 + 0.4/1 =0.64 =˃ ρsusp = 1/0.645= 1.5 t/ m3
Volumul suspensiei Vsusp=msusp/ ρsusp
Vsusp= 5.107/ 1.55= 3.29 m3
Calculul vascozitatii suspensiei
ηsusp= ηapa( 1 + 2,5 φ)
φ= Vsol /Vsusp = 1,256/ 3,294= 0.381
Vsol = 3,065/ 2,44= 1.25
ηsusp = 10-3 ( 1+ 2,5 x 0,381)= 1,95 x 10-3 Pas
Calculul omogenizatorului
D/d=3; H/d= 3; h/d=1 ; d/L=3 ; D/H= 1
Vsusp= π /4 x D2 x H =0,785 H3= 3,294 =˃
D=H= (3.294/ 0.785)1/3= 1,612 m
d=H/3=0,537 m
37
L= d/3=0,17 m
Volumul V0 și inaltimea H0 a omogenizatorului
Se considera ca barbotina ocupa 80% din volumul omogenizatorului
V0= Vsusp/ 0,8= 1,25 x Vsusp= 1,25 x 3,294= 4,117 m3
V0= π /4 x D2 x H0= 0,785 x 2,598 x H0 = 2,03 x H0 =˃
H0 = 4.117 / 2.039= 2,02 m
Calculul puterii de regim a omogenizatorului
Re=106= nd2ρ/η =0,5372 x 1550/ (1,952 x 10-3)x n =228981,53n =˃ n= 106 /
228981,53 = 4,367 rot/s = 262,02 rot/min
N0= k2 ρn3d5= 1,63 x 1550 x 4,3673x 0,5375= 9395,941 W= 9,39 kW
P= kp ρn3d5 = 1,9 x 1550 x 4,3673x 0,5375 =10952,32 W= 10,95 kW
Puterea de pornire
Np=3 x N0 = 28,18 kW
Pp= 3 X P = 32,85 kW
Puterea instalată
Pinst=Ninst= 1,2 Np/ ηmr
Ninst= 1,2 x 28,185/ 0,95 = 35,60 kW
Pinst= 1,2 X 32,856/ 0.95= 41,50 kW
38
4.2. Lista cu utilaje şi echipamente necesare
Denumire Nr. Buc. Simbol Functia de utilizare
Depozit 2 Depozitarea materiilor prime şi a produselor finite
Container 2 Transportul materiilor prime
Cântar 1 Dozarea materiilor prime
Amestacator biconic 1 Omogenizarea materiilor prime
Cuptor rotativ 1 Topirea amestecului de materii prime pentru obtinerea fritei
Uscător cameră 1 Uscarea fritei
Banda transportoare 2 Transportarea materialelor
Siloz 3 Depozitarea materialelor granulare, pulverulente si a barbotinei
Moara cu bile 1 Macinarea fritei si a cenusii de oase
Sita vibratoare 1 Sitarea-deferizarea amestecului macinat
Omogenizator 1 Omogenizarea barbotinei
Pompa cu piston 2 Tranpostul barbotinei
Atomizor 1 Uscarea barbotinei si obtinerea pudrei ceramice
Elevator cu cupe 1 Transportul pe verticala a pulberilor ceramice
Dozator celular rotativ 1 Dozarea pudrei
Presa hidraulica 1 Fasonarea semifabricatului
Cuptor tunel 1 Arderea produsului ceramic
39
Uscator tunel 1 Uscarea semifabricatelor ceramice presate
Capitolul V - ELEMENTE DE HAZARD ŞI RISC ÎN INSTALAŢIA PROIECTATĂ
Matricea de risc.
Consecinte
Nesemni-
ficative
Minore Moderate Majore Catastro-
fice
1 2 3 4 5
P
r
o
b
a
b
i
l
i
t
a
t
e
Improbabil < 10-12 1 1 2 3 4 5
Putin
probabil
10-8 la 10-12 2 2 4 6 810 3
Posibil 10-6 la 10-8 3 3 6 912 2
15
Probabil 10-4 la 10-6 4 4 8 12 16 20
Aproape sigur >10-4 55 1 10 15 20 25
Nivele de risc :
1 – 4 risc foarte scazut
5 – 9 risc scazut
10 – 14 risc moderat
15 – 19 risc ridicat
20 – 25 risc extreme
40
Scenarii :
1. Se blochează banda transportoare => probleme la proces, risc scăzut
Probabilitate 5 Consecinţe 1 5 x 1 = 5
2. Se defectează omogenizatorul => probleme la proces, risc moderat
Probabilitate 3 Consecinţe 4 4 x 3 = 12
3. Dacă sare moara cu bile => probleme la proces şi accidente de muncă, risc ridicat
Probabilitate 2 Consecinţe 5 2 x 5 = 10
Capitolul VI - ASPECTE ECOLOGICE ŞI DE PROTECŢIA MEDIULUI
6.1. Impactul asupra solului
Solul nu va fi afectat deoarece nu vor fi depozitate produse petroliere in incinta amplasamentului. Deseurile si materiile prime vor fi depozitate pe platfome special amenjate in acest scop.
6.2. Impactul asupra aerului
Emisiile sub forma de pulberi in suspensie rezultate in urma fluxului tehnologic de prelucrare al portelanului dentar vor avea impact asupra aerului.
In urma arderii gazului metan folosit ca si combustibil in faza de ardere, respectiv de uscare, au rezultat emisii sub forma de gaze: CO2, NOx, CO,CH4, SO2. Acestea sunt evacuate in atmosfera prin cosuri de dispersie.
6.3. Impactul asupra apei
Apele uzate rezultate de pe incinta obiectivului sunt apele pluviale si cele igienico- sanitare.
Apele pluviale sunt colectate si deversate in reteaua oraseneasca. Cele igienico- sanitare sunt preluate de reteaua de canalizare interna si deversate , de asemenea, in reteaua oraseneasca.
41
Capitolul VII - ELEMENTE DE CALCUL ECONOMIC
1. Costul materiilor prime pentru 1 kg de produs.
Materia primă RON/kg kg/zi RON/zi
1. Caolin Aghireş 0,3150 5300 1669,5
2. Colin Uricani 0,3550 820 291,1
3. Feldspat 0,1050 280 29,4
4. Cenuşa de oase 0,4046 610 246,806
5.
COSTUL TOTAL AL MATERIILOR PRIME 2236,806
Productivitatea = 7010 kg/zi
1. Costul materiilor prime pentru 1 kg produs:Y = 0,319 RON/ kg
2. Transportul materiilor prime.Cheltuielile pentru transportul materiilor prime pentru 1 kg de produs sunt 8% din y.
X = 0,0255 lei/zi
3. Costul utilităţilor.
Utilităţi Preţ Consum Cost utilităţi
Apa potabilă 0,6400 RON/m3 10 m3/zi 6,40 RON/zi
Energie electrică 0,4349 RON/KWh 200 KW/zi 86,98 RON/zi
Gaz metan 0,747 RON/m3 300 m3/zi 224,10 RON/zi
TOTAL COSTURI UTILITĂŢI 317,48 RON/zi
Costul utilităţilor pentru 1 kg de produs:Cu = 0,0452 RON/ kg
42
4. Salarii directe.Fabrica are un număr de 60 de salariaţi cu un salar tarifar de 3 RON/h.
Salarul tarifar:
8h3RON/h + 10% sporuri = 24 RON + 0,24 RON = 24,24 RON/zi/ salariat
CAS – 30% din salarul tarifar = 7,272 RON
Şomaj – 5% din salarul tarifar = 1,212 RON
Pensii – 3% din salarul tarifar = 0,727 RON
Fond special de risc şi accidente – 3% = 0,727 RON
TOTAL = 32,966 RON/zi/salariat
Cheltuieli cu salariile directe pentru 1 kg produs:Cs = 1977,96 / 7010 = 0, 2821 RON/ kg
5. Cheltuieli de întreţinere şi funcţionare a utilajelor (CIFU):CIFU – amortisment
- corpuri de măcinare- cărămizi refractare- piese de schimb- alte cheltuieli
1000 RON
Cheltuielile CIFU pentru 1 kg produs: 1000 / 7010 = 0,142 RON/ kg
Din calculele de până acum rezultă că 1 kg de produs costă:0,8138 RON + 10 RON (manoperă) + 40 RON (profit) = 50,8138 RON
0,8138 x 7010 = 5704,738 RON = Costul materiilor prime + Cheltuielile pentru transportul materiilor prime + Costul utilităţilor + Cheltuieli cu salariile directe + Cheltuieli de întreţinere ( pe zi )
43
Bibliografie:
1. L.Literat, L.Gagea, F.Goga, E.Mirică, E.Olariu, Ceramica tehnică.Principii de calcul şi proiectare, Ed.casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj-Napoca, 2001;
2. A.Dinescu, L.Gagea, L.Surdeanu, Utilajul şi tehnologia produselor ceramice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1980;
3. A. Dinescu, L.Gagea, L.Surdeanu, Utilajul şi tehnologia produselor ceramice, Ed.Did.şi pedagogică, Bucureşti, 1980;
4. A.Bărbulescu, S. Teodorescu, Chimia –fizică a silicaţilor, Bucureşti, 1978;
44
