Міністерство освіти і науки України
Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”
Кафедра технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей
ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ
за дисципліною «Основи технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів»
Тема дипломного проекту: «ТЕХНОЛОГІЯ МЕДИЧНОГО СКЛА»
Керівник роботи: доц. Саввова О. В.
Виконавець: студент групи НЗ-34Алад’їн М. А.
Харків – 2010 р.
Зміст
Вступ
1. Аналітичний огляд
1.1 Сучасний стан виробництва медичного скла
1.2 Особливості використання сучасного технологічного обладнання у виробництві медичного скла
1.3 Використання високотехнологічних матеріалів
2. Вибір та техніко-економічне обгрунтування району будівництва заводу
3. Технологічна частина
3.1 Вибір складу скла та характеристика сировини
3.2 Обробка сировинних матеріалів
3.3 Дозування компонентів та приготування шихти
3.4 Завантажування шихти
3.5 Технічна характеристика обладнання складового цеху
3.6 Розрахунок шихти
3.7 Розрахунок складу сировини
3.8 Вибір і обґрунтування конструкції електричної печі
3.9 Фізико-хімічні процеси, які відбуваються при варінні скломаси
3.10 Конструкційний розрахунок електричної печі
3.11 Теплотехнічний розрахунок
3.12 Автоматична виробка виробів
3.13 Випал виробів
3.14 Контроль якості виробів
3.15 Пакування готових виробів
3.16 Внутрішньозаводське транспортування готових виробів
3.17 Складування готових виробів
3.18 Автоматизація роботи скловарної печі
4. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА
4.1 Розрахунок плану виробництва
4.2 Розрахунок вартості і потреби сировини і матеріалів
4.3 Визначення витрат та вартості енергоресурсів
4.4 Розрахунок амортизаційних відрахувань
4.5 Розрахунок витрат на оплату праці
4.6 Розрахунок витрат на утримання та експлуатацію устаткування
4.7 Розрахунок загальновиробничих витрат
4.8 Калькуляція собівартості продукту
5. ОХОРОНА ПРАЦІ
5.1 Загальна характеристика умов виконання технологічного процесу
5.2 Промислова санітарія
5.3 Заходи безпеки
5.4. Пожежна безпека
6. Цивільна оборона
Висновок
Список використаних джерел інформації
Вступ
Склом називають всі аморфні тіла, отримані шляхом переохолодження розплаву, незалежно від їх хімічного складу і температурної ділянки твердіння. Внаслідок поступового підвищення в’язкості вони набувають властивості твердих тіл, при цьому процес переходу з рідкого стану у склоподібне повинен бути зворотним.
Скло – штучний матеріал, який має такі властивості як прозорість, твердість, термічну і хімічну стійкість. Крім того скло має властивості, які залежать від його прозорості. Завдяки цьому скло широко використовується майже у всіх галузях техніки, у наукових дослідженнях, медицині та у побуті.
Скло отримують шляхом термічної обробки шихти, яка є сумішшю природних або штучних сировинних матеріалів. Шихту завантажують у піч і, при визначеній температурі та витримці, отримують розплав – скломасу. При охолодженні скломаси в’язкість її зростає, що надає можливість формувати вироби шляхом видування, прокатки, витягування, пресування чи пресовидування.
В залежності від практичного використання скляних виробів змінюється хімічний склад скла, форма, розміри та спосіб їх виготовлення.
Сучасна скляна промисловість виготовляє найрізноманітніші вироби – промислове та побутове листове скло, скляні труби та ізолятори, медичне та парфумерне скло, піноскло, скловолокно, ситали тощо.
Виробництво тарного скла – найбільша галузь скляної промисловості в Європі. Тара для напоїв складає біля 75% по масі від загальної кількості виробляємої тари: близько 20% займає виробництво тари для харчової промисловості. При цьому важливою частиною сектора являється також виробництво ємностей для фармацевтичної та парфумерної промисловості, що складає близько 5%. Медичне скло займає досить високу частку від загального об’єму тарної продукції. Вона використовується для фасування, зберігання та транспортування різноманітних пастоподібних та твердих медикаментів.
Перевагами скляної тари, зокрема медичної, є: гігієнічність, прозорість, можливість виготовлення тари різноманітних розмірів та форми, можливість герметичного закривання, доступна ціна.
Скло не видаляє шкідливих речовин, не має запаху, забезпечує тривале зберігання продуктів, добре миється і дезінфікується, легко утилізується, має добрі декоративні властивості. Крім того, скляна промисловість забезпечена найбагатшими сировинними ресурсами.
1. Аналітичний огляд
1.1 Сучасний стан виробництва медичного скла
Виробництво медичного скла займає важливе місце у скляній промисловості. Медичне скло в основному використовується для зберігання медикаментів. До цього виду скла належать такі марки стекол як НС-1 ГОСТ 19808-86, УСП-1 ТУ У 00480945-002-96 та інші. Данні види стекол використовуються для виготовлення ампул і флаконів для ін’єкційних препаратів.
Медичне скло може бути прозорим або забарвленим в захисний колір для недопущення впливу світла на вміст тари. У виробництві забарвлених світлозахисних стекол використовують катіони заліза.
В якості відновлювачів найбільш раціональне застосування коксу, антрацита або графіту, так як вуглець, який знаходиться в такій формі, важче піддається вигоранню в порівнянні з борошном, цукром, які використовувались раніше на деяких скляних заводах. Важливою сировиною для введення сульфатів є солі натрію, калію, магнію, марганцю, кальцію. Так як Na2SO4 є самим стабільним, всі інші з’єднання в присутності Na+ у розплаві перетворюються в сульфат натрію, який вводять у скляну шихту, частіше за все замінюючи соду. На думку Шебсена-Марведеля, ця заміна можлива до співвідношення 1:5, в крайньому випадку 1:3,5. На практиці в склад шихти вводять 0,3 – 0,5 мас. % Na2O сульфатом натрію [2,3].
Л.С. Павловою, Д.Ф. Ушаковим і Ю.М. Петренко при дослідженні лужносилікатних стекол було встановлено, що збільшення вмісту Fe2О3 за рахунок SiO2 до 5 мол. % (12 мас. %) приводить до значного зменшення втрат ваги зразків під час їх випробувань у кислих розчинах, а саме до збільшення хімічної стійкості. При більшому вмісті Fe2О3 стійкість стекол до кислоти різко падає. Водостійкість, при зміні SiO2 на Fe2О3, безперервно зростає, стійкість до дії 2н NaОН зі збільшенням вмісту заліза практично не змінюється. Визначенням кристалізаційної здатності було встановлено, що при введенні до 5 мол. % Fe2О3 стекла, стійкі до розстекловування, при 5 – 10 мол %, кристалізуються з поверхні, а при більшому вмісті Fe2О3 – кристалізується об’ємно. Дилатометричні виміри показали, що при вмісті Na2O 20 мол. % заміна SiO2 на Fe2О3 до 15 мол. % не приводить до зміни ТКЛР і температури розм’якшення.
До виробів медичного скла належать прозорі та світлозахисні ампули. Згідно з ТУ У 00480945-005-96 до ампул пред’являються такі вимоги:
1) Ампули повинні бути вироблені із медичного скла марки УСП-1 ТУ У 00480945-002-96 або інших марок медичного скла, які дозволені до застосування.
2) На поверхні і в середині скла ампул не допускаються:
– свіль, відчутна рукою, а також скловидні включення, і свіль, що супроводжується внутрішніми напругами, питома різниця ходу променів яких більше 8 млн-1;
– відкриті, продавлені капіляри і пузирі;
– не продавлені капіляри шириною більше 0,1 мм;
– інші включення;
– посічки, сколи, тріщини.
3) Відхилення від круглої форми в любому поперечному перетині ампул, яке визначається різницею двох взаємоперпендикулярних діаметрів, не повинно перевищувати граничних відхилень на діаметр.
4) Не допускаються в ампулах внутрішні залишкові напруги, які створюють питому різницю хода променів більше 8 млн-1.
5) На внутрішній і зовнішній поверхні ампул не повинно бути невідмиваючих забруднень і скляного пилу.
6) Радіальне биття розтяжки ампули відносно корпусу не повинно перевищувати:
– 1,0 мм – для ампул ИП-В, ИП-С, ИП-ВКИ, ИП-СКП ємністю 1 мл, 2 мл;
– 1,2 мм – для ампул ИП-В, ИП-С, ИП-ВКИ, ИП-СКП ємністю 3 мл, 5 мл, 10 мл, 20 мл, та ВПО-10 і ВО ємністю 1 – 2 мл;
– 1,5 мм – для ампул типу ВО ємністю 5 мл;
– 2,0 мм – для ампул типу ВО ємністю 10 мл;
7) Краї ампули повинні бути оплавлені.
8) Дно ампули повинно забезпечувати стійкість порожньої ампули на горизонтальній поверхні.
9) Сила злому ампули повинна відповідати:
– 30 – 80 Н – для ампул ємністю 1 мл, 2 мл, 3 мл, 5 мл;
– 30 – 90 Н – для ампул ємністю 10 мл;
– 30 – 100 Н – для ампул ємністю 20 мл.
Скло для ампул повинно бути прозорим або мати колір, який визначений стандартом. Оцінка кольору може проводитись по еталонам, що узгоджений між постачальником та покупцем.
1.2 Особливості використання сучасного технологічного обладнання у виробництві медичного скла
Країни ЄС до 2012 року повинні знизити викиди «парникових» газів у повітря на 8 % по відношенню до рівня 1990 року. В 2008 – 2012 р.р. буде діяти програма зниження викидів, першим етапом якої повинна стати реєстрація викидів по окремим країнам ЄС. У зв’язку з цим розглянутий енергетичний баланс скловарних печей і їх енергетична ефективність. Особлива увага приділена зниженню тепловтрат через кладку печей і ефективність регенераторів. У статті розглянуті міри по підвищенню енергетичної ефективності печей [5].
Піч для варки скломаси без викиду тепла і шкідливих речовин в повітря має ізольований від навколишнього середовища пічний простір з розміщеними в об’ємі печі нагрівачами шихти і скломаси, виконаними у вигляді труб з тугоплавкого матеріалу. На вході вказаних труб в пічний простір спалюється суміш палива та окислювача. Після виходу пічного простору з’єднується з високотемпературним електролізером для розділення на водень і кисень перегрітого водяного пару з температурою близько 1500 0С, який є продуктом спалювання у вказаних трубах суміші водню-палива та кисню-окислювача. Згаданий електролізер з’єднаний трубами із сховищами водню та кисню, з яких водень і кисень по трубах подають на спалювання. Тугоплавкий матеріал для виготовлення труб вибирають з групи матеріалів, не змінюючих своєї форми при температурі водневого факелу. Технічний результат: раціональне використання теплової енергії [6].