cuptor
Transcript of cuptor
Capitolul 1.
Tema de proiectarePrezenta lucrare presupune proiectarea unui cuptor tunel cu role pentru arderea produselor ceramice cu urmatoarele caracteristici: Compozitia molara adoptata (formula Seger) a acestui portelan este:
Na2O-0,4186
Al2O3-2,7311
SiO2-13,6722
K2O-0,2040
Fe2O3-0,0778
TiO2-0,0291
MgO-0,1203
CaO-0,2571
Materiile prime utilizate si compozitia chimica sunt prezentate in tabelul 1.SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO Na2O K2O PC
Materii prime
Comp chimicaCaolin Aghires 53,15 29,70 2,25 0,33 0,66 0,22 0,39 1,07 12,23
Caolin Zettlitz
44,14
36,82
1,17
-
2,05
0,98
0,25
0,81
13,78
Nisip
96,97
0,90
0,50
0,53
0,20
0,11
0,15
0,35
0,29
Feldspat
68,81
18,89
0,34
-
1,37
0,21
6,29
3,39
0,70
Tabel 1 Sursa preluata din Ceramica tehnica, Liviu Literat, casa cartii de stiinta, Cluj-Napoca 2001 Forma produsului- forma cilindrica, cu diametrul de 5 cm, inaltmea de 5 cm, masa de
0,25 kg/ buc. Productivitatea de 9000t/ an produse tehnice din portelan.
Puterea calorica: Hi=36740 KJ/ Kmol Arderea combustibilului se face cu un exces de oxigen, = 1,12. Sursa de combustibil- gaz natural cu compozita este prezentata in tabelul 2:
GazCH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 93 3,1 0,8 0,6 0,5 2
%
Tabel 2
1.1.1. Determinarea consumului specific de materiale
Consumul specific pentru operaia de ardere se determin astfel: Consumul de material care intr la ardere: Km=C/ B=32,87/ 28,56= 1,1509 kg material/kg produs Consumul de material solid: KMS=D/ B=31,30/ 28,56= 1,096 kg material/kg produs Consumul de ap: Kap= u1/ B=2,16/ 28,56= 0,0756 kg ap/ kg produs Consumul de glazur: KG=D/ B=1,57/ 28,56= 0,0550 kg glazur/kg produs1.1.2. Determinarea consumului specific pe materii prime MS =31,30 (material solid)
t/zi.........................SCA...........................SCZ...........................SN.............................SF 100%.................21,49% CA.............26,36% CZ............21,70% N................30,45% F
SCA = 31,3021,49/100 =6,727 t/ zi SCZ = 31,3026,36/100 = 8,251t/ zi SN = 31,3021,70/100 = 6,792 t/ zi SF = 31,3030,45/100 = 9,531t/ zi Consumul specific al fiecrei materii prime: KCA = SCA/B = 0,236 KCZ = SCZ/B = 0,289 KN = SN/B = 0,238 KF = SF /B = 0,334 =1,097kg material solid/ kg produs
1.1.3. Determinarea compozitiei mineralogica a amestecului initial Compozitia mineralogica a masei crude se poate calcula plecand de la compozitia oxidica a masei crude, prezentata in tabelul 4. Se calculeaza, in primul rand, continutul de feldspati, presupunand ca intreaga cantitate de oxizi alcalini si oxidul de calciu este legata sub forma de feldspati alcalini si alcalino- terosi. Compozitia teoretica a feldspatilor este data in tabelul de mai jos.
Minerale continute SiO2 Feldspat sodic Na2O * Al2O3 * 6 SiO2 Feldspat potasic K2O *Al2O3 * 6 SiO2 360 360
Masa teoretica a oxizilor componenti (M) Al2O3 102 CaO MgO Na2O 62,0 K2O P.C.
Masa totala 524
102
-
-
-
94,2
-
556,2
Feldspat calcic CaO* Al2O3 *2 SiO2 Dolomita MgCO3* CaCO3 Caolinit Al2O3 * 2 SiO2 * 2 H2O Cuart SiO2
120
102
56,1
-
-
-
-
278,1
-
-
56,1
40,3
-
-
88
184,4
120
102
-
-
-
-
36
258
60
-
-
-
-
-
-
60
Tabel 6. Sursa preluata din Ceramica tehnica, Liviu Literat, casa cartii de stiinta, Cluj-Napoca 2001 I. Calculul continutului de feldspat sodic Se afla continutul de feldspat sodic presupunand ca Na2O este legat sub forma de NAS6 : % NAS6= (%Na2O* M NAS6)/ M Na2O=(2,08* 524)/ 62= 17,58 Verificarea acestui continut se face astfel: oxidul de sodiu prezent, si anume 2,08%, va retine cantitati corespunzatoare de oxid de aluminiu si de siliciu. % Al2O3= (% Na2O* M Al2O3)/ M Na2O= (2,08*102)/ 62= 3,42 % SiO2= (% Na2O* 6 M SiO2)/ M Na2O= (2,08*360)/ 62= 12,08
Cantitatea de feldspat sodic generat de continutul de oxid de sodiu este: % NAS6= 2,08+ 3,42+ 12,08= 17,58 II. Calculul continutului de feldspat potasic Cantitatea de feldspat potasic, adus in masa de continutul de oxid de potasiu, presupunand ca acesta este integral legat sub forma de feldspat, se calculeaza similar feldspatului sodic: K2O in masa cruda se afla sub forma de KAS6. % KAS6= (% K2O*
M KAS6)/ M K2O= (1,53* 556,2)/ 94,2= 9,03
Verificarea acestui continut se face insumand continutul total al oxizilor, care este: % Al2O3= (% K2O* M Al2O3)/ M K2O= (1,53* 102)/ 94,2= 1,65 % SiO2= (% K2O* 6 M SiO2)/ M K2O= (1,53* 360)/ 94,2= 5,85
Cantitatea totala de feldspat potasic va fi: % KAS6= 1,53+ 1,65+ 5,85= 9,03 III. Calculul continutului de feldspat alcalin Feldspatul natural este o solutie solida de feldspat sodic si feldspat potasic. Continutul total de feldspat alcalin este: KAS6 + NAS6= 17,58+ 9,03= 26,61% IV. Calculul continutului de feldspat calcic (anortit) Diferenta de oxid de calciu, nelegat in dolomita, este continut sub forma de feldspat calcic: % CaOdin anortit= % CaOtotal- % CaOdin dolomit= 1,14- 0,53= 0,61 CAS2= (% CaO* M CAS2)/ M CaO= (0,61* 278,1)/ 56,1= 3,02 Verificarea este: % Al2O3=(% CaO* M Al2O3)/ M CaO= (0,61* 102)/ 56,1= 1,11 % SiO2= (% CaO* 2 M SiO2)/ M CaO= (0,61* 2* 60)/ 56,1= 1,30 % CAS2= 0,61+ 1,11+ 1,30= 3,02 Continutul total al feldspatilor este: % feldspati= % NAS6+ % KAS6+ % CAS2= 07,58+ 9,03+ 3,02= 29,63 V. Calculul continutului de dolomita Se presupune ca continutul de oxid de magneziu este prins, in intregime, sub forma de dolomita. Continutul de oxid de calciu este prins sub forma de dolomita si sub forma de feldspat calcic. Se calculeaza continutul de dolomita: % dolomita= [ % MgO* M (Mg,Ca)CO3]/ M Mg=(0,38* 184,4)/ 40,3= 1,74 Verificarea continutului, prin oxizii antrenati, este: % CaO= (% MgO* M CaO)/ M MgO= (0,38* 56,1)/ 40,3= 0,53 % CO2= (% MgO* 2 M CO2)/ M MgO= (0,38* 2* 44)/ 40,3= 0,83 Cantitatea de dolomita continuta este: % dolomita= % MgO+ % CaO+ % CO2= 0,38+ 0,53+ 0,83= 1,74 VI. Calculul continutului de caolinit
Continutul de caolinit este extrem de important, el determinand direct fasonabilitatea masei crude si rezistentele semifabricatelor crude. S- ar fi putut calcula anterior continutul in feldspat calcic, daca s- ar fi considerat ca tot oxidul de calciu este legat sub forma de anortit. In realitate, oxidul de calciu si oxidul de magneziu sunt continuti mai ales sub forma de carbonati, simpli sau dubli (dolomita). De aceea, se verifica continutul in pierderi la calcinare. Continutul de oxid de aluminiu si de dioxid de siliciu, legat sub forma de caolinit, este diferenta dintre continutul total in oxid de aluminiu si, respectiv, de dioxid de siliciu si cel legat sub forma de feldspati. % Al2O3 legat ca feldspat = 3,42+ 1,65+ 1,11= 6,19 % SiO2 legat ca feldspat = 12,08+ 5,85+ 1,30= 19,23 % Al2O3 disponibil pentru a fi legat sub forma de caolinit este % Al2O3 din caolinit = % Al2O3 din masa cruda - % Al2O3 din feldspat = 22,06- 6,18= 15,97 %H2AS2 = (% Al2O3* M H2AS2)/ M Al2O3 = (15,88* 258)/ 102= 40,17 % SiO2 disponibil = % SiO2 total - % SiO2 legat de feldspat = 65,09- 19,23= 45,86 % SiO2 din caolinit = (% Al2O3* 2 M SiO2)/ M Al2O3 = (15,88* 2* 60)/ 102= 18,68 Continutul de dioxid de siliciu necesar pentru formarea caolinitului este mult mai mic decat continutul de dioxidul de siliciu in masa. % H2O din caolinit = (% Al2O3* 2 M H2O)/ M Al2O3 = (15,88* 2* 18)/ 102= 5,60 Pierderile la calcinare se verifica, deoarece cele datorate caolinitului si dolomitei sunt mai mici decat cele totale. % PC= % H2O din caolinit + % PC din dolomit = 5,60+ 0,83= 6,43 Diferenta de pierderi la calcinare, respectiv: % PC totale = 6,55 6,55- 6,43= 0,12 % reprezinta alte pierderi din oxizii hidratati, cum ar fi cel de fier. Continutul de caolinit este: % caolinit= % SiO2 + % Al2O3 + % H2O = 18,68+ 15,88+ 5,60= 40,16 VII. Calculul continutului de cuart Intreaga cantitate de dioxid de siliciu ramasa, trebuie sa se gaseasca sub forma de silice libera. Continutul de cuart se calculeaza asadar, scazand din continutul total in SiO2 al masei, continutul de SiO2 legat ca feldsapt si caolinit. % cuart= % SiO2 total - % SiO2 legat
% SiO2 legat = % SiO2 din feldspat + % SiO2 din caolinit = 19,23+ 18,68= 37,91 % cuart= 65,09- 37,91= 27,18 Insumand componentii aflati, se poate da compozitia mineralogica a masei crude: Feldspat= 29,63% Dolomita= 1,74% Caolinit= 40,16% Cuart= 27,18% Impuritati (TiO2, Fe2O3, etc.)= 100- 29,63- 1,74- 40,16- 27,18= 1,29%