 |
Виды минераловатных изделий
|
|
|
|
Содержание
Содержание.................................................................................................................................... 3
Введение........................................................................................................................................ 4
Аналитическая часть..................................................................................................................... 5
Минеральная вата...................................................................................................................... 5
Виды минераловатных изделий.............................................................................................. 6
Технология получения минераловатных изделий................................................................. 7
Технологическая часть................................................................................................................ 10
Номенклатура продукции...................................................................................................... 10
Описание технологической схемы и обоснование выбора................................................ 12
Режим работы по отделениям................................................................................................ 14
Регламентированные нормы потерь..................................................................................... 15
Расчет сырьевой шихты.......................................................................................................... 16
Материальный баланс............................................................................................................. 17
Расчет производительности вагранки.................................................................................. 21
Расчет оборудования............................................................................................................... 23
Расчет складов......................................................................................................................... 25
Очистка выбросов................................................................................................................... 27
Технические характеристики оборудования............................................................................ 29
Список литературы..................................................................................................................... 33
Введение
|
|
|
Целью данного курсового проекта является разработка цеха по производству минераловатных изделий производительностью 230 тыс м3/год готовой продукции. Цех выпускает плиты плотностью 125 кг/м3, размером 1000x1000x80 мм.
В разработку входит расчет сырьевой шихты, расчет и выбор основного технологического оборудования исходя из материального баланса цеха, а также очистка газовых выбросов.
Аналитическая часть
Минеральная вата
Минеральной ватой называют рыхлый материал, состоящий из тонких волокон стекловидной структуры. Минераловатные теплоизоляционные изделия являются наиболее распространёнными. По некоторым данным их доля в среди всех применяемых теплоизоляционных материалов составляет около 80%. В зависимости от вида сырья минеральная вата делится на каменную и шлаковую. Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы – диабаз, базальт, известняк, доломит, и др. Шлаковую вату получают из шлаков чёрной и цветной металлургии. По требованиям пожарной безопасности изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов (НГ). Более того, они эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты.
Теплопроводность минераловатных изделий складывается из трех составляющих:
- теплопроводности волокон;
- теплопроводности воздушной среды и влаги, находящихся между волокнами;
- передачи тепла лучеиспусканием.
Теплопроводность твердой основы как основная составляющая общей теплопроводности зависит от геометрии и ориентации волокон в пространстве. При заданной плотности наиболее эффективным теплоизолятором является минеральная вата с хаотически расположенными и беспорядочно ориентированными волокнами.
Ориентация волокон влияет не только на теплопроводность, но и на прочностные характеристики минераловатных изделий. Прочность на сжатие у них возрастает с ростом количества вертикально ориентированных волокон. Таким образом, чем выше процент вертикально ориентированных
|
|
|
волокон, тем более низкой плотности минеральную плиту можно применять для обеспечения заданной прочности на сжатие. Поэтому технологии формования минераловатных плит, обеспечивающие высокий процент вертикально ориентированных волокон, являются наиболее прогрессивными.
Важное свойство минераловатных материалов – малая усадка и сохранение своих геометрических размеров в течение всего периода эксплуатации здания. Это гарантирует отсутствие "мостиков холода", которые в противном случае неизбежно возникли бы на стыках изоляционных плит.
Минеральная вата обладает чрезвычайно низкой гигроскопичностью: содержание влаги в изделиях из нее при нормальных условиях эксплуатации составляет 0,5 % по объему. Однако хранение на строительной площадке и монтаж теплоизоляции часто происходят во влажных условиях. Чтобы минимизировать водопоглощение, минеральную вату, как правило, пропитывают специальными водоотталкивающими составами (кремний-органическими соединениями или специальными маслами).
Изоляционные материалы из минеральной ваты отличаются высокой химической стойкостью. Более того, минеральная вата является химически пассивной средой и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов. Теплоизоляционные и механические свойства изделий из минеральной ваты сохраняются на первоначальном уровне в течение десятков лет.
Применение минеральной ваты позволяет обеспечить не только тепло-, но и звукоизоляцию стен. Минеральная вата значительно снижает риск возникновения стоячих звуковых волн внутри ограждающей конструкции, тем самым, увеличивая изоляцию от воздушного шума. Звукопоглощающие свойства материала увеличивают затухание акустических волн и значительно снижают звуковой уровень помещения. Достоинства минераловатных материалов дополняет легкость выполнения монтажа. Мягкие изделия легко режутся ножом, а более плотные – ножовкой.
Виды минераловатных изделий
На основе минеральной ваты выпускают штучные, рулонные, шнуровые изделия и сыпучие материалы.
|
|
|
Минераловатные твердые плиты, имеющие повышенную жесткость, изготовляют на синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе или дисперсии карбамидного полимера и др.). Помимо минерального волокна и раствора полимера в гидромассу вводят пенообразователь. Гидромассу приготовляют в скоростных турбулентных смесителях. Плиты из массы жидкотекучей консистенции формуют в вакуум-прессах. Отформованные плиты поступают в туннельные или камерные сушилки, где их подвергают тепловой обработке при 150-180° С. Получают плиты объемной массой до 200 кг/м, с теплопроводностью 0,047 Вт/(м*°С); водопоглощением не более 15 %, толщиной 30-70 мм. При утеплении бесчердачных кровель твердыми минераловатными плитами гидроизоляционный слой устраивают, наклеивая рулонный гидроизоляционный материал непосредственно на эти плиты. При жестких же плитах требуется устройство стяжки из цементного или асфальтового раствора между плитой и гидроизоляцией.
Минераловатные жесткие плиты, скорлупы и сегменты выпускают с синтетическим, битумным и неорганическим связующим (цементом, глиной, жидким стеклом и др.). Для повышения прочности и снижения количества связующего в состав изделий вводят коротковолокнистый асбест. Плиты толщиной 40-100 мм выпускают объемной массой 100-400 кг/м и теплопроводностью 0,051-0,135 Вт/(м*°С).
Минераловатные полужесткие и мягкие плиты изготавливают с синтетическим, битумным и крахмальным связующим. Изделия (плиты, цилиндры, сегменты, маты) с синтетическим связующим имеют меньшую объемную массу, более прочны и привлекательны на вид по сравнению с изделиями на битумном связующем. Расход фенолоспиртов составляет 10-15 %, битума - 9-20 % в полужестких плитах и 3-5 % по массе в мягких плитах. Объемная масса плит - 35-250 кг/м3, теплопроводность - 0,041-0,07 Вт/(м*°С).
Минераловатные маты в рулонах выпускают следующих видов:
- с синтетическим связующим, прошивные с металлическими, тканевыми, бумажными обкладками, с обкладками из стеклохолста;
- из штапельного стекловолокна;
- из непрерывного стекловолокна;
|
|
|
- в виде холста из базальтового волокна
К сыпучим материалам относят: минеральную вату гранулированную и минераловатную смесь с неорганическим вяжущим для мастичной теплоизоляции.
Технология получения минераловатных изделий
Производство минеральной ваты включает следующие процессы:
- подготовку сырья;
- плавление сырьевой шихты и переработка силикатного расплава в волокно;
- формование минераловатного ковра;
- рулонирование минераловатного ковра.
Сырьевые материалы:
Для производства минеральной ваты применяют вторресурсы промышленности (доменные, мартеновские и ваграночные шлаки, золы ТЭЦ, отходы керамических и силикатных заводов), горные породы. Основными требованиями, предъявляемыми к сырью, являются: химический состав, обеспечивающий невысокую температуру плавления; необходимые для волокнообразования реологические свойства расплава и получения ваты, стойких против действия эксплуатационных факторов; распространенность сырья и несложность его предварительной подготовки.
Печи для получения силикатного расплава:
Печи могут быть: шахтные (вагранка), ванные электродуговые, осваиваются циклонные и конверторные.
Вагранки представляют собой шахтные печи непрерывного действия, работающие по принципу противотока. Она состоит из корпуса, выполненного из листовой стали, и футерованного огнеупорным кирпичом. Горение топлива и плавление сырья происходят в нижней, горновой части вагранки. Здесь для плавления устроен ватержакет – металлический цилиндр с двумя стенками, между которыми проходит поточная вода для охлаждения. Воздух подается через специальное отверстие или фурмы. Общие требования к сырью для вагранок - недопустимость фракций менее 20 мм, которые резко увеличивают аэродинамическое сопротивление столба шихты. Оптимальный размер кусков находится в пределах 40-100 мм. Основной вид топлива для вагранок - каменноугольный кокс, который делится на литейный и доменный. Показателем качества кокса является размер куска, наиболее предпочтителен крупный кокс размером 80-120 мм.
Способы переработки расплава в волокно:
По принципу воздействия энергоносителя на струю расплава существует три основных способа: дутьевой, центробежный и комбинированный. В данной работе используем центробежный способ. При центробежном способе волокно из силикатного расплава образуется за счет использования центробежной силы. Рабочим органом являются последовательно расположенные валки, вращающиеся вокруг горизонтальных осей.
Формирование минераловатного ковра:
Формируется минераловатный ковер в камере волокноосаждения, которая состоит из металлического каркаса, обшитого листовой сталью, с тепловой изоляцией. Дном камеры является сетчатый или пластинчатый конвейер. В зависимости от скорости движения конвейера (0,6-3,5 м/мин) определяется толщина ковра.
|
|
|
Камеры бывают горизонтальными и вертикальными.
Для обеспыливания и повышения эластичности вводят связующее.
Связующие вещества:
Связующее бывает органического и неорганического происхождения. Органические связующие. В производстве минераловатных изделий используют битумы, синтетические смолы и крахмалы. Наиболее эффективны синтетические смолы. Они должны быть водорастворимыми или образовывать устойчивые эмульсии; иметь небольшую усадку; в отвержденном состоянии должны быть достаточно водо- и температуростойкими; не выделять токсичных веществ.
Наибольшее распространение при производстве минераловатных изделий получили фенолоформальдегидные смолы и, в первую очередь, термореактивные фенолоспирты. Фенолоспирты - водорастворимые фенолоформальдегидные смолы, получаемые в виде начальных продуктов конденсации фенола с фольмальдегидом в присутствии слабощелочного катализатора. Фенолоформальдегидные смолы отвечают большинству требований к связующим для минераловатных изделий, однако им присущ ряд недостатков: хрупкость отвержденной пленки, токсичность, недолговечность.
Способы нанесения связующего:
При изготовлении изделии применяют следующие способы нанесения связующих:
- пульверизация;
- пролив с последующим отжимом и вакуумированием;
- приготовление гидромасс (мокрый способ).
Введение водного раствора связующего в минераловатный ковер путем пролива и одновременного вакуумирования заключается в следующем: рабочий раствор связующего из бассейна, расположенного ниже уровня пола, перекачивается насосом в ванну, откуда по желобу подается на минераловатный ковер, выходящий из камеры волокноосаждения, и смачивает его по всей ширине. В камере отсоса вентилятор высокого давления создает разрежение (вакуум), что позволяет удалять из минераловатного ковра излишнее количество раствора связующего.
Дополнительно связующее удаляется отжимным валиком в бассейн, откуда вновь перекачивается в бассейн для повторного использования. Недостаток этого способа - наличие дополнительных устройств для вакуумирования, а также увеличение расхода теплоты на сушку изделий, так как влажность ковра после пропитки связующим достигает 50-55%; преимущества - однородное и равномерное распределение связующего, значительное сокращение его потерь при введении в волокно. При введении связующего способом пролива применяют более разбавленные растворы, чем при распылении. Такой способ используют при производстве минераловатных плит марок 125 и 175 и заготовок для акустических плит.Установки для пропитки ковра способом полива, входящие в состав технологических линий СМТ-092 и СМТ-126, монтируют перед камерами тепловой обработки.
Технологическая часть
Номенклатура продукции
Марки и размеры:
Плиты в зависимости от плотности должны выпускаться марок 50, 75, 125, 175, 200, 300.
| Наименование показателя | Норма для марки | |||||
| Плотность, кг/м3 | От 35 до 50 | От 50 до 75 | От 75 до 125 | От 125 до 175 | От 175 до 250 | От250 до 350 |
Номинальные размеры плит должны соответствовать указанным в таблице.
| Марка плит | Длина | Ширина | Толщина |
| 50; 75 | 500; 1000 | От 60 до 100 с интервалом 10 | |
| 500; 1000 | От 50 до 80 с интервалом 10 | ||
| 500; 1000 | От 40 до 70 с интервалом 10 | ||
| 500; 1000 | От 40 до 60 с интервалом 10 | ||
| 900; 1800; 1200 | 450; 600; 900; 1800 | От 20 до 40 с интервалом 10 |
Условное обозначение плит должно состоять из начальной буквы названия изделия (П), цифрового обозначения марки, размеров по длине, ширине, толщине и обозначения настоящего стандарта.
Плита размером 1000х500х60 мм с плотностью 90 кг/м3. Условное обозначение данной плиты П125 – 1000.500.60 ГОСТ 9573 -82.
Технические требования:
- Плиты должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
- Материалы, применяемые для изготовления плит, должны соответствовать: минеральная вата – ГОСТ 4640-76; синтетические связующие, гидрофобизирующие и модифицирующие добавки – нормативно-технической документации на эти связующие и добавки.
Для изготовления плит:
- Предельные отклонения от номинальных размеров плит не должны превышать приведенных в таблице.
| Марка плит | Предельные отклонения от номинальных размеров плит | |||||
| Высшей категории качества | Первой категории качества | |||||
| по длине | по ширине | по толщине | по длине | по ширине | по толщине | |
| 50; 75; 125 | ±10 | +8;-5 | +7;-2 | ±10 | +10;-5 | +7;-2 |
| 175; 200 | +8;-5 | ±4 | +5;-3 | ±10 | ±6 | +6;-3 |
| ±5 | ±4 | +5;-3 | ±5 | ±5 | +5;-3 |
- Плиты должны быть правильной геометрической формы. Разность длин диагоналей и разнотолщинность плит не должны превышать предельных величин, приведенных в таблице.
| Марка плит | Предельная разность длин диагоналей плит | Предельная разнотолщинность плит | ||
| Высшей категории качества | Первой категории качества | Высшей категории качества | Первой категории качества | |
| 50; 75; 125 | ||||
| 175; 200 | ||||
- Плиты должны иметь однородную структуру. Не допускается наличие пустот, расслоений и участков минеральной ваты, не обработанных связующим.
- По физико-механическим показателям плиты должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице.
| Наименование | Норма для марки | |||||
| Плотность, кг/м3 | От 35 до 50 | От 50 до 75 | От 75 до 125 | От 125 до 175 | От 175 до 250 | От 250 до 350 |
|
|
|
