Размещено на http://www.allbest.ru/

Казанский Государственный Архитектурно-Строительный университет

Кафедра ТСМИК

Курсовой проект

Производство плит повышенной жесткости способом мокрого формования

Выполнил: ст. гр. 3СТ-302

Салихов Р.Э.

Проверила: Фахрутдинова В.Х.

Казань 2016

Содержание

• Введение
• 1. Техническая характеристика материала
• 2. Характеристика сырья и полуфабрикатов
• 3. Расчет состава сырьевой шихты
• 4. Описание основных способов производства
• 5. Описание технологического процесса
• 6. Характеристика основного технологического оборудования
• 7. Контроль качества сырья, продукции и пооперационный контроль технологического процесса
• 8. Мероприятия по охране труда и охране окружающей среды
• Список литературы

Введение

Теплоизоляция - неотъемлемый конструктивный элемент частей жилых, общественных и производственных зданий, промышленного оборудования и трубопроводов. Теплоизоляционные конструкции значительно повышают надежность, долговечность и экономичность эксплуатации зданий, сооружений и оборудования. Тепловую изоляцию выполняют всегда, если для осуществления технологического процесса на данном объекте требуется температура, отличная от температуры окружающей среды.

Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия составляют основную часть продукции теплоизоляционных материалов. На их долю приходится более 80% общего объема выпуска всех подобных материалов. Это объясняется распространенностью сырья, возможностью широкого регулирования строительно-эксплуатационных свойств неорганических материалов, применимостью их разновидностей практически в любых условиях эксплуатации

1. Техническая характеристика материала

Минераловатные плиты повышенной жесткости используются в комбинации с мягкими кровельными материалами в том числе и наплавляемыми. Могут применяться в качестве фасадного утеплителя под штукатурку с использованием металлической сетки, или других армирующих приспособлений несущих нагрузку. Используются для утепления цокольных конструкций и полов под цементную стяжку, в полах повышают звукоизоляцию межэтажных перекрытий

Физико-механические свойства минераловатных плит марки ППЖ соответствуют ГОСТ и ТУ и зависят от плотности и марки изделия.

Упаковка: Плиты упаковываются во влагопрочную бумагу или полиэтиленовую плёнку ППЖ по 2 штуки.

Требования безопасности: На плиты имеются гигиенический сертификат и сертификат пожарной безопасности.

Пожаростойкость: Одним из важнейших свойств минераловатных изделий в качестве утеплителя является их способность выдерживать высокую температуру, не теряя своих защитных свойств: теплостойкость ваты остаётся неизменной вплоть до температуры спекания волокон- 1100 С

Звукоизоляция: Волокнистая минеральная вата - эффективный звукоизолятор для пола, стен и потолков.

Химическая стойкость: Минеральная вата обладает высокой стойкостью к органическим веществам: маслам, щелочам, растворителям. Умеренно-кислотные среды не оказывают на неё воздействия.

В минераловатных плитах тонкие волокна минеральной ваты соединены между собой композиционным связующим веществом, обеспечивающим ещё и водоотталкивающие свойства данной продукции.

Технические характеристики

2. Характеристика сырья и полуфабрикатов

минераловатный сырье шихта гидромасса

Минераловатные маты представляют собой сцепку минеральных волокон органическим связующем веществом. В мягких изделиях затвердевшее связующее скрепляет волокна преимущественно в местах их взаимного соприкосновения, в результате чего изделия имеют упругость, зависящую от упругости самих волокон.

Сырьевые материалы для минераловатного производства достаточно разнообразны и имеются в стране в большом количестве. Для изготовления минеральной ваты применяют промышленные отходы, попутные продукты производств, горные породы. К сырью для производства минеральной ваты предъявляют следующие основные требования: оно должно иметь определенный химический состав, обеспечивающий стойкость волокна против действия эксплуатационных факторов (влаги, температуры); невысокую температуру получения расплава, достижимую в применяющихся для этих целей плавильных агрегатах; образовывать силикатные расплавы, характеризующиеся необходимыми для волокнообразования реологическими показателями; быть распространенными и не требовать сложной предварительной подготовки.

Перечисленные требования обычно обеспечиваются составлением соответствующей смеси (шихты), включающей два или более компонентов. Лишь немногие виды природного сырья могут быть использованы для получения минеральной ваты без подшихтовки.

Доменные шлаки являются одним из основных видов сырья для производства минеральной ваты. Они представляют собой расплавы (жидкие и охлажденные), в которых кристаллизуются силикаты и алюмосиликаты. В зависимости от содержания составляющих их оксидов (SiO2, А 1203, СаО и MgO) шлаки разделяют на основные, когда модуль основности

СаО + MgO > 1,

кислые (Мо<1) и нейтральные (Ло=1).

В состав шлаков входят шесть главнейших оксидов, содержание которых, % по массе, колеблется в следующих пределах: SiO₂ - 35 ... 40; Al₂O₃ - 10 ... 15; СаО - 35 ... 45; MgO - 5 ... 10; Fe₂О₃+FeO - 0,5... 1,0.

Ваграночные шлаки в ряде случаев являются подходящим сырьем для получения минеральной ваты. Их можно применять как в качестве компонента шихты для подкисления доменных шлаков, так и в качестве основного сырья однокомпонентного состава. Содержание оксидов, % по массе, в этих шлаках находится в следующем соотношении: SiO₂ - 40 ... 49; Al₂O₃ - 17 ...19; СаО - 19 ... 32; MgO - 3 ... 4; Fe₂О₃ - 3 ... 5.

Мартеновские шлаки являются основными. Содержание в них SiO₂ и А1₂О₃ не превышает 40%. Кроме того, в их составе обычно содержится до 20% оксидов железа и марганца. Их используют в качестве добавки к доменным шлакам или горным породам с целью снижения вязкости расплава. Металлургические шлаки используют в охлажденном виде (отвальные шлаки) и в огненно-жидком состоянии. В последнем случае существенно снижаются затраты топлива на производство минеральной ваты, однако существенные трудности корректировки состава огненно-жидких шлаков сдерживают развитие этого вида их переработки. 3ола тепловых электростанций - вид сырья, характеризующийся непостоянством химического состава и зависящий от вида сжигаемых углей. Однако проведенные исследования показали возможность ее переработки в минеральную вату в электропечах.

Отходы керамического и силикатного производства используют в качестве одного из компонентов для регулирования химического состава шихты.

Горные породы могут применяться в чистом виде или в качестве компонента шихты. К числу лучших горных пород для производства минеральной ваты относят изверженные горные породы габбро-базальтовой группы и подобные им по химическому составу метаморфические горные породы, а также мергели. Запасы этих горных пород в стране огромны.

Содержание оксидов в составе горных пород, применяемых для производства минеральной ваты, обычно колеблется в следующих пределах, % по массе: SiO₂ - 45 ... 65; Аl₂О₃ - 10 ...20; СаО - 5 .., 15; Fe₂О₃+FeO - 10 ... 15; Na₂O+K₂O - 1 ... 3, хотя в ряде случаев содержание отдельных оксидов выходит за указанные пределы.

Габбро-базальтовые горные породы (диабазы, базальты, габбро), а также их метаморфические аналоги (амфиболиты, известковистые сланцы), мергели являются оптимальным сырьем для минераловатного производства. Получаемая из них вата характеризуется повышенной эксплуатационной стойкостью.

Кислые горные породы типа гранита, перлита, грандиорита образуют расплавы с более высокой вязкостью, чем габбро-базальтовое сырье. В результате этого требуется повышенный расход топлива, снижается производительность плавильных агрегатов. Этот вид горных пород целесообразно применять для повышения белизны волокна при его использовании, например, для получения декоративно-акустических изделий. Пока в отечественной практике эти горные породы в чистом виде применения не нашли.

В качестве связующих для производства минераловатных изделий используют синтетические смолы, композиционные и битумные связующие. При выборе связующего учитывают его адгезионную и когезионную способность, нетоксичность, недефицитность и стоимость.

В качестве синтетических связующих применяют: фенолоспирты (фенолформальдегидную смолу), карбамидную смолу, поливинилацетатную дисперсию. Они должны хорошо растворяться в воде; легко диспергироваться, чтобы покрыть волокно тонкой пленкой; обладать хорошей адгезией к волокну; быть недефицитными; не иметь в своем составе легковоспламеняющихся и токсичных веществ. Этим требованиям не удовлетворяет ни одно из существующих синтетических связующих. Чтобы получить связующее с требуемыми свойствами, в них добавляют нейтрализующие материалы, отвердители и различные пластифицирующие добавки.

Композиционные связующие состоят из нескольких компонентов: фенолоспиртов, карбамидных смол или других связующих и пластифицирующих добавок. В качестве пластифицирующих добавок, повышающих гибкость пленки отвержденных смол, используют эмульсол, поливинилацетатную дисперсию, латексы синтетических каучуков, мазут и др.

3. Расчет состава сырьевой шихты

Исходными данными для расчета шихты служат химические составы сырьевых материалов и заданный модуль кислотности минеральной ваты.

Состав сырьевой шихты можно рассчитать путем составления и решения

системы алгебраических уравнений.

Обычно шихта состоит из двух видов сырья, поэтому при расчете шихты

решают систему двух уравнений с двумя неизвестными х и у, выражающими количества составных частей шихты.

Одно из уравнений имеет вид:

х + у = 1.

Другое уравнение представляет собой выражение модуля кислотности

Где SiO'₂, Аl₂O'₃, СаО' и МgО' - содержания соответствующих окислов в первом виде сырья в %;

SiO"₂, Аl₃O"₃, СаО" и МgО" - содержания тех же окислов во втором виде сырья в %;

М_k - величина модуля кислотности.

Решая уравнения относительно х и у, получают содержание сырьевых материалов в шихте в долях единицы, а затем выражают состав шихты в % по весу.

Исходные данные для расчета:

1) заданный модуль кислотности ваты М_k - 1,5;

2) сырьевые материалы:

а) основное сырье - доменный шлак;

б) дополнительное сырье - бой глиняного кирпича.

Химические составы сырья приведены в таблице:

Обозначаем через х содержание в шихте доменного шлака, а через y - кирпичного боя, составляем два уравнения:

x + y = 1;

Решаем систему уравнений методом исключения одного неизвестного:

х = 1- у

Подставляя значения х, выраженное через у, имеем

Решая уравнение относительно у, получаем значения у = 0,276, а затем х = 1- 0,276 = 0,724

Допуская округление полученных величин до 0,01, получаем, что х=0,72, а у = 0,28, т.е. шихта состоит (по весу) их доменного шлака 72% и кирпичного боя 28%. Уточняем величину модуля кислотности, который приобретает расплав из шихты рассчитанного состава. Для этого умножаем количество окислов, взятых из таблицы, на полученные значения х и у, определяя таким образом количества соответствующих окислов, вносимых в расплав шлаком и кирпичным боем.

По результатам расчета составляем таблицу:

Подставляя содержания SiO₂, Аl₂О₃, СаО и МgО в формулу для модуля кислотности, имеем

Расхождение величин модуля кислотности заданного и полученного составляет 0,03, или 2%. Следовательно, рассчитанный состав шихты удовлетворяет условию получения расплава с М_k = 1,5.

4. Описание основных способов производства

Для производства минераловатных плит повышенной жесткости ППЖ применяют следующие технологии:

поточную (конвейерную) - способом "мокрого" формования из гидромассы или пульпы и по "сухому" способу при введении связующего распылением

внепоточную - способом горячего формования.

Я выбрал конвейерный способ "мокрого" формования, так как это наиболее простая технология получения плит ППЖ

5. Описание технологического процесса

Технологическая поточная линия производства плит повышенной жесткости по способу "мокрого" формования работает следующим образом. Из рециркуляционного бассейна 24 перекачивается раствор связующего в камеру волокноосажения, по трубопроводу к сливному устройству 27 поступает готовое смесь ваты, воды и связующего (ваты: вода от 1 : 15 до 1 :35), которое равномерно распределяет ее на сетчатом формовочном конвейере 21. Камера отсоса 25 обезвоживает намытый ковер, а подпрессовывающий валик 22 уплотняет его до заданных параметров. Толщина ковра автоматически поддерживается в заданных пределах с помощью задатчика толщины ковра, расположенного на валике 22. После уплотнения минераловатный ковер поступает в камеру тепловой обработки (полимеризации) 23 для отверждения связующего. На выходе из камеры ковер разрезается ножами 26 в соответствии с заданными размерами плит.

Отфильтрованный раствор связующего поступает в рециркуляционный бассейн 24, в который через трубопровод подпитки в требуемых количествах добавляется свежий раствор связующего.

При работе по технологии "мокрого" формования изделия получаются с высокой начальной прочностью на сжатие, кроме того, на качестве изделий не сказывается неравноплотность минераловатного ковра. Недостатки такой технологии - значительные колебания плотности изделий (от 180 до 240 кг/м³), большой расход энергии на тепловую обработку и длительность такой обработки, а также большое количество выбрасываемых газов, загрязненных токсичными веществами.

Фирмы "Юнгерс" (Швеция) и "Земак" (Польша) поставляют комплекты технологического оборудования для производства минераловатных плит повышенной жесткости конвейерным способом при прочности изделий на сжатие 40...60 кПa и плотности 175...225 кг/м³ с введением связующего пульверизацией. Технология производства таких изделий на этом оборудовании аналогична, производству мягких и полужестких плит на синтетическом связующем.

Производство ППЖ способом отливки. В этом случае гидромассу, состоящую из воды, фенолспиртов, пенообразователя и минеральной ваты, приготовляют в смесителе 1 и насосом 2 подают к узлу формования. Гидромасса, выходящая из бункера через щель, образованную верхней ветвью нижнего конвейера 3 и передней стенкой бункера 4, распределяется на конвейере в виде сплошного ковра. При движении над вакуум-ящиком 6 ковер обезвоживается. Калибровка ковра по толщине осуществляется верхним конвейером 5. Пройдя камеру тепловой обработки 7, ковер разрезается на плиты требуемых размеров, которые упаковываются и отправляются на склад готовой продукции. В зависимости от степени уплотнения и расхода связующего, который колеблется от 8 до 12%, средняя плотность плит находится в пределах 150...300 кг/м³, а прочность при 10%-ном сжатии составляет соответственно 0,00...0,2 МПа.

6. Характеристика основного технологического оборудования

На большинстве действующих предприятий установлены технологические линии 6645М для производства плит из минеральной ваты на синтетическом связующем.

В состав линии 6645М входят промежуточный конвейер, камера тепловой обработки 6645-02М, камера охлаждения с ножами продольной резки.

В настоящее время используют более совершенные технологические линии СМТ-092 и СМТ-126, на которых производят мягкие, полужесткие, жесткие плиты, плиты повышенной жесткости, а также заготовки для акустических плит.

Таблица 3 Техническая характеристика линий СМТ-092 и СМТ-126

В состав линий СМТ-092 и СМТ-126 входит следующее оборудование: камера волокноосаждения СМТ-093, рулонирующий автомат СМТ-094, передаточный конвейер СМТ-095, установка для пропитки ковра способом полива с вакуумированием СМТ-096, камера тепловой обработки СМТ-097 (для линии СМТ-092) или СМТ-128 (для линии СМТ-126), станок для разделки ковра СМТ-098, теплотехническое оборудование СМТ-100 (для линий смт-092) и СМТ-129 (для линии СМТ-126).

7. Контроль качества сырья, продукции и пооперационный контроль технологического процесса

Перечень работ по контролю операций, связанных с технологическим процессом изготовления изделий из минеральной ваты при применении фенолформальдегидной смолы в качестве связующего, приводится в табл. 3.

Таблица 2 Контрольные параметры при производстве мягких минераловатных плит при введении связующего методом распыления

8. Мероприятия по охране труда и охране окружающей среды

При производстве минеральной ваты и изделий из нее вредные условия труда могут создаваться:

а) выделением отходящих газов из вагранки через загрузочное отверстие, что вызывает опасность отравления окисью углерода рабочих-загрузчиков;

б) шумом пара, выходящего из сопел при раздуве расплава, что повышает утомляемость и приводит к ухудшению слуха у рабочих-вагранщиков;

в) брызгами расплава при выходе струи из летки вагранки, это может привести к ожогам;

г) загрязнением воздуха помещений минеральной пылью при выбивании ее из камер волокноосаждения, а также при упаковке и складировании ваты, что вызывает раздражение кожного покрова и верхних дыхательных путей;

д) брызгами расплавленного битума при использовании его в качестве связующего вещества, что может привести к ожогам;

е) отравлением воздуха парами формалина и фенола, если феноло-формальдегидная смола варится непосредственно на заводе минеральной ваты, что приводит к раздражению слизистых оболочек.

Обеспечение здоровых и безопасных условий труда заключается, прежде всего, в усовершенствовании технологии производства минеральной ваты и использовании рационального оборудования.

Во избежание отравления рабочих-загрузчиков окисью углерода, содержание которой в отходящих из вагранок газах может достигать нескольких процентов, вагранки загружают сырьем и топливом механизированными устройствами. Надежным загрузочным устройством является скиповый подъемник с автоматическим управлением, благодаря чему устраняется необходимость пребывания рабочих у загрузочных отверстий вагранок.

Независимо от этого вагранки должны иметь устройства для очистки отходящих газов от пыли и дожигания неполных продуктов сгорания.

Для защиты рабочих-вагранщиков от ожогов брызгами расплава и раскаленными корольками узлы раздува должны быть заключены в кабины, расположенные между вагранками и камерами волокноосаждения. Эти кабины, кроме того, уменьшают шум от работы паровых сопел при дутьевом способе раздува, вредно влияющий на здоровье рабочих. Для наблюдения за раздувом расплава и снятия настылей с летки в стенках кабин делаются рабочие окна. [2]. При ремонте внутри вагранки ниже загрузочного окна устраивают перекрытие или подвесной зонт. При прекращении подачи воздуха во время работы вагранки немедленно открывают все фурменные заслонки. Крышки фурм в начале пуска воздуха в вагранку открывают для выхода газовоздушной смеси. Для питания водяного охлаждения необходим аварийный бак, наполненный водой, причем объем воды в баке должен обеспечивать охлаждение вагранки при остановке и выгрузке. Розжиг вагранки производят при работающей системе охлаждения. На системе водоснабжения устанавливают звуковые и световые сигналы, которые извещают персонал о снижении давления в водопроводе ниже установленного предела или прекращении подачи воды. Все электрическое оборудование заземляют, предупреждая этим возможное поражение обслуживающего персонала электрическим током. При наличии электрокаров обращают внимание на безопасность работы на них, не допуская их соприкосновения с открытыми источниками тока. Обязательно также ограждают движущиеся и вращающиеся части оборудования, бункеров, резервуаров, приямков и т. п. для предупреждения падения в них людей. Предусматривают необходимую звукоизоляцию оборудования, издающего значительный шум (узел раздува, вентиляторы, дымососы и т. п.). Необходим повседневный контроль за эффективной работой вентиляционных и аспирационных устройств в цехах с большими выделениями тепла и вредных веществ, а также за уровнем запыленности и загазованности производственных помещений. К обслуживанию плавильных печей должен допускаться специально обученный персонал, который обеспечивают спецодеждой и защитными очками.[5].

Главным источником загрязнения воздуха рабочих помещений является минеральная пыль. Содержание пыли в воздухе, безопасное для здоровья людей, должно быть не более 3 мг/л.

Основными мероприятиями в борьбе с пылью являются: а) применение минерального масла при раздуве расплава; б) герметизация стен камеры волокноосаждения и других установок, в которых обрабатывается вата; в) разрежение в камерах волокноосаждения и тепловой обработки; г) местные отсосы воздуха для локализации пылеобразования, например в местах упаковки ваты.

Вытяжная вентиляция у камеры волокноосаждения должна иметь устройства для очистки воздуха от пыли. Стены и потолок камеры покрывают теплоизоляцией, чтобы не допустить выпадения конденсата в камере и коррозии ее внутренних поверхностей.

Особое внимание обращается на безопасные приемы работы с горячим битумом и феноло-формальдегидной смолой, применяемыми в качестве связующих веществ. При использовании битумов принимают меры предосторожности от пожара. Степень пожарной опасности битумов зависит от содержания в них летучих веществ и температуры их вспышки. Самыми опасными являются жидкие нефтяные битумы с температурой вспышки паров 100-120° С.

При получении и применении феноло-формальдегидной смолы на заводах минеральной ваты надо помнить, что фенол и формальдегид токсичны, и принимать необходимые меры предосторожности при работе с ними. Аппаратура должна быть герметичной, а складские и производственные помещения иметь хорошую вентиляцию. Предельно допустимая концентрация в воздухе паров фенола 0,005 мг/л, а формальдегида 0,001 мг/л.[2].

В заключение следует сказать, что в отделении вагранок, ванных и другого рода плавильных печей вывешивают правила по технике безопасности, утвержденные главным инженером предприятия, в которых даются указания о порядке работы. В правилах особо оговариваются применение кислорода или электрической дуги, действия персонала в случае прекращения подачи воды для охлаждения вагранки, условные обозначения трубопроводов (окраска), сроки и порядок периодической очистки водяной рубашки от накипи к грязи, порядок розжига печи, обязательное ношение теплозащитной одежды.[5].

Список литературы

1. Производство теплоизоляционных материалов. Учебное пособие для подготовки рабочих на производстве. Сухарев М.Ф., Майзель И.Л., Сандлер В.Г. - М.: Высшая школа, 2003. - 231 с.

2. Рябов К.Д. Справочник молодого теплоизолировщика и гидроизолировщика. - М.: Высшая школа, 1998. - 176 с.

3. Горяйнов К.Э., Горяйнова С.К. Технология теплоизоляционных материалов и изделий. - М.: Стройиздат, 2002. - 376 с.

4. Горлов Ю.П., Меркин А.П., Устенко А.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройидат, 1999. - 399 с.

5. ГОСТ 9573-96 Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные.

6. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов изделий.- М.: Высш. шк. - 2001.- 384 с

Размещено на Allbest.ru