1.3. Расчет материального баланса

Расчет материального баланса выполняют в следующем порядке: заданная программа; выход годных изделий с учетом потерь на складе; общий выход продукции из обжига; количество полуфабриката, поступающего на обжиг и в сушку; расход массы на формование ; количество приготавливаемой массы; расход ее компонентов и исходных материалов, поступающих со склада; необходимое количество сырьевых материалов, поступающих на предприятие в воздушно-сухом виде и с учетом влажности; расход вспомогательных и специальных материалов; необходимое количество воды. Точность расчетов (количество значащих цифр) определяется погрешностью измерения нормативных потерь (обычно 0,1%), т.е. 4 значащих цифры. Количество материалов при переходе от последующей стадии к предыдущей рассчитывают по формуле (4):

а1 = а2.100 /(100- в),

(4)

где а₁ и а₂ - количество материала на предыдущей и последующей стадии производства, в - общие отходы (потери) на стадии, % .

Например, потери на стадии помола составляют 0,3%. Если после помола необходимо получать 10 т/час материала, то на вход должно поступать:

a₁ = 10^.100/(100-0,3) = 10,030т/ч

Следует избегать достаточно часто встречающейся ошибки, когда вместо формулы (4) пытаются воспользоваться формулой а₁ = а₂ ^.(1+ в/100) При малых величинах потерь ошибка незначительна, но при больших потерях, например, потерях при прокаливании влажной глины, составляющих 20%, она велика.

Если в проекте задано количество (число единиц) оборудования, то при расчетах материального баланса приходится двигаться от передела, на котором установлено это оборудование как к началу, так и к концу СТС. При движении к началу используют формулу (4), а при движении в сторону готовой продукции - формулу (5):

а2 = а1.(100-в)/100

(5)

Нетрудно заметить, что она тождественна формуле (4). Используем предыдущий пример. Если на помол поступает 10,03 т/ч, то после помола с учетом потерь останется:

a₂ = 10,030^.(100-0,3)/100 = 10 т/ч

Некоторую особенность представляет учет возвратных потерь, например, при производстве изоляторов методом обточки или формовании посуды методом раскатки. В этих случаях значительная часть массы вновь возвращается в производство. Если на предыдущей стадии осуществляется возвращение отходов с какой-либо последующей стадии, то для дальнейших расчетов количество возвращаемого материала вычитается из а₁. Общее количество отходов на соответствующей стадии рассчитывают как разность между а₁ и а₂.

Можно пользоваться и другим способом. Допустимо принять, что возвращаемая масса движется по замкнутому циклу. показанному на СТС, не влияет на общий материальный баланс, а лишь требует повышения мощности оборудования, входящего в этот цикл, поскольку необходимо перерабатывать как основное сырье, так и возвратные потери. Этот способ позволяет рассчитывать количество исходного сырья для работающего предприятия, не учитывая возвратные потери, но затрудняет расчет производительности оборудования.

Расчет материального баланса выполняют в штучном исчислении (по количеству полуфабриката и изделий) от заданной программы до стадии формования включительно, и в массовом, определяя расход массы по переделам от склада готовой продукции (программы) до склада исходного сырья. Оба варианта расчетов проводят параллельно. Следует иметь в виду, что изменение количества материала и полуфабриката по массе и в штуках на отдельных переделах могут не совпадать. Так при механической обработке или обжиге изменение количества заготовок в штуках определяется только браком на данной стадии, а изменение массы определяется как браком, так и уменьшением (или увеличением, например в случае глазурования) массы каждой заготовки. Если брак при обжиге в штуках составляет в, а потери при прокаливании ППП , то количество изделий в штуках рассчитывают по формуле (4), а массу изделий М по формуле (6):

М = а.m.100/[(100-в) .(100-ППП)],

(6)

где a - количество изделий, m - масса одного изделия. Например, завод должен производить 10 млн. штук полнотелого глиняного кирпича в год. Безвозвратные потери на обжиге и на сортировке 0,6%, ППП - 8%, масса одного кирпича - 2,7кг. Тогда масса заготовок, поступающих на обжиг, равна:

M = 10 000 000^.2,7^.100/[(100-0,6) ^.(100-8)] = 29 524 975 кг.

Округленно 29 520 000кг или 29 520 т.

Как правило, все расчеты выполняют по массе минерального вещества (твердой фазы) без учета влажности и содержания связующего. В тех случаях, когда необходимо определение фактической массы перерабатываемого полуфабриката с учетом его влажности, количества связующего, испаряемой влаги и т.п., то соответствующий пересчет производят по формуле (7):

Мв = Мс .100/(100-W)

(7)

где М_в и М_с - масса влажного и сухого материала соответственно, W - относительная влажность материала или содержание связки, %.

Например, влажность полнотелого глиняного кирпича, поступающего на сушку, 20%. Определить массу глиняных кирпичей, поступающих на сушку, если их масса до обжига составляла 29520000кг.

M_в = 29 520 000^.100/(100-20) = 36 900 000 кг

Изменение количества влаги или связки при операциях увлажнения, сушки и т.п. рассчитывают по разности значений массы влажного материала на предыдущей и последующей стадии технологии. Для предыдущего примера: 36 900 000 - 29 520 000 = 7 380 000кг

Кроме значений годовых количеств материалов и полуфабриката, перерабатываемых на каждом переделе, рассчитывают сменные или суточные (при непрерывном цикле производства) и часовые количества путем деления соответствующего годового значения на фонд рабочего времени каждого участка. Следует обратить внимание на то, что фонд рабочего времени для отдельных участков может не совпадать. Итоговый материальный баланс производства целесообразно свести в Табл.1 (см. Приложение). Кроме общего количества сухих сырьевых компонентов, которые должны поступать на склад сырья, рассчитывают потребность по каждому компоненту отдельно по сухой массе и во влажном состоянии. При этом принимают нормированные значения влажности: для глинистых компонентов 17-20%, для порошкообразных непластичных материалов (песок, полевые шпаты, нефелин-сиенит) - 0,5-1,0%. Допускается, если нет особых указаний руководителя, определять в натуральном выражении годовое количество отходов и потерь лишь по тем стадиям, где нет возвратных потерь. Дополнительно рассчитывают потребности производства в воде, связках, мелющих телах и других вспомогательных материалах.