Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

1. Номенклатура выпускаемой продукции

2. Технологическая часть

2.1 Выбор способа и технологической схемы производства

2.2 Сырье и полуфабрикаты

3. Режим работы цеха

4. Материальный баланс производства

Введение

Для тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов, промышленных холодильников с температурой изолируемых поверхностей от 173К (минус 100С) до 333К (плюс 60С) широко применяются минераловатные изделия.

Все минераловатные изделия можно разбить на следующие группы:

1) гибкие - войлок, маты, шнуры.

2) жесткие - плиты, цилиндрические сегменты, скорлупы.

3) сыпучие - гранулированная вата.

Помимо этих групп изделий выпускают еще так называемые полужесткие плиты, по существу представляющие собой более плотный войлок.

Они в зависимости от объемной массы подразделяются на марки: 75; 100; 150; 200; 250.

Основным компонентом этих изделий является минеральная вата.

Минеральная вата - это волокнистый материал, состоящий из тонких волокон (1-15 мкм) стекловидной структуры, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и их смесей.

Основным свойством минеральной ваты, отличающим ее от других теплоизоляционных материалов, является негорючесть в сочетании с высокой тепло- и звукоизолирующей способностью, устойчивостью к температурным деформациям, негигроскопичностью, химической и биологической стойкостью, экологичностью и легкостью выполнения монтажа.

Эти качества минеральной ваты, а также распространенность сырья для производства и несложность технологии предопределяют широкие перспективы применения ее во многих отраслях народного хозяйства. Внедрение ее в строительство сокращает потребность в основных строительных материалах, облегчает строительные конструкции зданий и сооружений, а также уменьшает стоимость строительства.

Выбор вида связующего вещества для изготовления изделий определяется часто условиями применения этих изделий. В качестве связующих веществ при производстве минеральной ваты наиболее распространенны: битумы и синтетические смолы, как обеспечивающие получение изделий с наименьшим объемным весом и коэффициентом теплопроводности.

Цель работы: выполнить проект цеха по производству плит из минеральной ваты на битумном связующем.

1. Номенклатура выпускаемой продукции

В проектируемом цехе я планирую выпускать полужесткие минераловатные плиты на битумном связующем марки 100 в соответствии с ГОСТ 10140-80.

Плита должна изготовляться в соответствии с требованиями стандарта по технологическому регламенту, утвержденному заводом изготовителем.

Размеры плит и отклонения размеров от номинальных не должны превышать предельных величин, приведенных в табл. 1.

Таблица 1. Геометрические размеры плит, мм

Размеры и предельные отклонения от номинальных размеров плит
по длине	по ширине	по толщине
1500 ± 15	1000 ± 7	80 +7, 2

Разность длин диагоналей и разнотолщинность плит не должны превышать предельных значений, приведенных в табл. 2.

Таблица 2. Разность длин диагоналей и разнотолщинность плит, мм

Предельная разность длин диагоналей плит	Предельная разнотолщинность плит
15	8

Не допускается расслоение плиты и наличие в ней участков минеральной ваты, не обработанных битумным связующим.

По физико-механическим показателям плита должны соответствовать требованиям, приведенным в табл. 3.

Таблица 3

Наименование показателя	Норма
Плотность (объемная масса), кг/м3	От 76 до 100
Теплопроводность при температуре 298±5 К (25±5°С), Вт/(мК) (ккал/чмС), не более, для плит высшей категории качества.	0,044 (0,038)
Сжимаемость, %, не более, для плит высшей категории качества.	30
Предел прочности при растяжении, МПа (кгс/см2), не менее, для плит высшей категории качества.	0,012 (0,120)
Влажность, % по массе, не более, для плит высшей категории качества.	1,0
Содержание битумного связующего, %, не более, для плит высшей категории качества.	4

2. Технологическая часть

2.1 Выбор способа и технологической схемы производства

Теплоизоляционные изделия из минеральной ваты получают конвейерным способом.

Этот способ производства основан на перемещении перерабатываемой в изделия ваты через ряд технологических установок при помощи последовательно расположенных конвейеров:

· подача сырья;

· переработка сырья;

· раздув расплава;

· распыление битумной эмульсии и образование ковра;

· уплотнение ковра;

· сушка ковра;

· охлаждение ковра;

· раскрой ковра;

· упаковка плит.

При этом способе связующие вещества обычно в виде водных эмульсий при помощи специальных паровых форсунок вводятся непосредственно в камеру волокноосаждения. Волокна, покрытые тонким слоем связующего вещества, осаждаются на конвейер камеры, где и образуют непрерывно движущейся ковер - пласт минеральной ваты определенной толщины, пропитанной связующим веществом. Связующее вещество на волокнах для связки их в изделия закрепляют тепловой обработкой изделий, соответствующей виду связующего вещества.

Например, войлок с использованием битумов лишь охлаждается по выходе из камеры волокноосаждения; полужесткие плиты с битумным связующим подвергаются сушке и затем охлаждению, а маты с синтетическими смолами последовательно перемещаются через камеры тепловой обработки.

Смешивание в камере волокноосаждения является более простым и экономичным, чем смешивание в специальных смесителях. Изделия после формования в камерах волокноосаждения получаются менее влажными, чем при втором способе; на сушку их затрачивается меньше тепла.

Наиболее важным процессом в производстве изделий является тепловая обработка. Она необходима для удаления воды из влажных изделий и закрепления связующего вещества на волокнах ваты. После испарения влаги при температуре 110-120С изделия нагреваются до более высокой температуры для равномерного распределения связующего вещества, например битумной эмульсии на поверхности волокон. При удалении воды частицы битума осаждаются на волокнах и отделяются друг от друга зернами эмульгатора (диатомита, глины). При повышении температуры до 130-140С битум расплавляется и образует на волокнах тонкую пленку, создающую связь между волокнами, от чего зависит прочность и водопоглащение изделий.

Минераловатный ковер, пропитанный битумной эмульсией, просушивается при передвижении его на сетчатом конвейере конвейерной сушилки путем просасывания через него теплоносителя.

Следующей установкой технологической линии является камера охлаждения, которая значительно короче сушилки; она не имеет верхних ограждений и представляет собой открытый сетчатый конвейер. Охлаждение происходит путем просасывания холодного воздуха через ковер, перемещающийся на конвейере.

Продольную разрезку ковра на отдельные полосы осуществляют дисковым ножом диаметром 500мм.

Последней установкой технологической линии является станок с ножом для поперечной резки. При помощи этого ножа от ковра, движущегося все с той же скоростью, отрезаются маты или плиты соответствующей длины(500, 1000 и 1500мм). Нож поперечной резки с диском диаметром 600мм может перемещаться на специальной каретке и иметь ручное управление.

Для производства минеральной ваты используют природное сырье - различные горные породы и промышленные отходы, главным образом металлургические, преимущественно доменные шлаки.

К горные породам, принимаемым для производства минеральной ваты, относят известняки, доломиты и мергели. Химический состав доломитизированных мергелей позволяет в ряде случаев получать из них вату высокого качества без добавок других видов сырья, что упрощает производство.

Сырьем для производства минеральной ваты могут служить также и магматические породы: базальт, габбро, гранит, диабаз, диорит, сиенит. Эти породы в большинстве своем являются кислыми. Некоторые из них содержат значительное количество окислов железа и щелочных металлов, что благоприятствует получению расплава необходимой вязкости.

Другим видом сырьевых материалов для производства минеральной ваты являются металлургические шлаки, получаемые при выплавке металлов.

В соответствии с коэффициентом вязкости, определяемым при температуре 1550°С, шлаки делят на густые, промежуточные или средней вязкости и жидкие. Жидкие шлаки более подвижны, текучи и быстро затвердевают с образованием кристалической структуры. Густые шлаки, напротив, вязки, тягучи, застывают медленнее первых, при охлаждении лучше вытягиваются в стекловидные волокна. При разной производительности заводов эти разделения шлаков весьма упрощают выбор нужного сырья. В производстве минеральной ваты наибольшее распространение получили доменные шлаки.

При раздуве огненно-жидких шлаков непосредственно в волокна ваты сокращается расход топлива на переплавку шлаков, стоимость которого составляет около 25% всех затрат на выработку ваты, а также уменьшить капиталовложения на строительство отделения подготовки и хранения сырья.

Самыми распространенными и получившими наиболее широкое, в сравнении со всеми другими шлаками, применение в производстве минеральной ваты являются доменные шлаки. При использовании последних большое значение имеет однородность их химического состава. Однако на большинстве металлургических заводов состав доменных шлаков непостоянен, поэтому плавку шлаков для целей этого производства ведут обычно с различными добавками, позволяющими получить расплав определенного состава. По химическому составу доменные шлаки могут быть кислыми и основными. К первым относят шлаки, в которых модуль основности меньше единицы, а ко вторым - те, у которых он больше единицы. Наиболее основными шлаками являются шлаки южных и центральных металлургических заводов.

В своем проекте на основании вышеперечисленных факторов я принимаю в качестве сырья огненно-жидкие шлаки доменных печей. В качестве способа производства - комбинированный.

Основными агрегатами технологической линии производства являются шлакоприемная печь, камера волокноосаждения и конвейерная сушилка.

Огненно-жидкий шлак сливается из леток доменных печей в шлаковозные ковши, в которых по рельсовым путям доставляют его к приемному лотку шлакоприемной печи. Где шлаки приобретают необходимую термическую и химическую однородность. Следующим этапом является переработка расплава в волкно. Исходя из того что нам нужно получить минеральную вату вида ВМ (диаметр волокна 6-12мкм) примим центробежно-дутьевой способ. Он предусматривает превращение струи расплава в пленку и струйки с помощью вращающейся чаши и последующее вытягивание струек в волокна под воздействием энергоносителя (пар). Для сбора полученного минерального волокна служит камера волокноосаждения. В ней происходит распыление битумной эмульсии и в свою очередь формирование ковра.

Эмульсия изготавливается в гомогенизаторе при 2500-2800 оборотах шкива в минуту. Над гомогенизатором устанавливаются два бачка, в один из которых помещяется разогретый до 120-130 битум, сплавленный с канифолью, а в другой - каолиновая суспензия с едким натром, имеющая температуру 90-95. Содержание бачков равномерно стекающей струей поступает в гомогенизатор, из которго вытекает готовая эмульсия необходимой устойчивости и дисперсности.

Выходящую из камеры ленту минеральной ваты, пропитанную битумным связующим, уплотняют стальными валиками по ширине. Затем происходит тепловая обработка минераловатного ковра(конвейерная сушилка). После этого охлаждение на конвейере. Последними стадиями являются раскрой ковра, упаковка плит и отправка на склад готовой продукции.

2.2 Сырье и полуфабрикаты

Для получения заданной минеральной ваты, типа В, в проекте принят шлак завода Восточной металлургии с подходящим химическим составом.

Таблица 4. Химический состав и модуль кислотности сырья

SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MК
33,75 %	21,62%	38,6%	3,2%	1,32

Примечание:

Подобранный огненно-жидкий шлак удовлетворяет требуемому модулю кислотности и не требует дополнительных добавок.

Технические характеристики получаемой минеральной ваты:

Вид: ВМ -- вата минеральная диаметром волокна от 6 до 12мкм.

Тип: В с модулем кислотности св. 1,2 до 1,4.

Вата вида ВМ должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 5.

Таблица 5. Характеристики ваты ВМ-В

Наименование показателя	Значение для ваты вида ВМ, типа В
Водостойкость, рН, не более	7
Средний диаметр волокна, мкм, не более	12
Содержание неволокнистых включений размером св. 0,25 мм, % по массе, не более	25
Плотность, кг/м3, не более	100
Теплопроводность, Вт/(мК), не более, при температуре:
(2985) К	0,050
(3985) К	0,066
(5735) К	0,116
Влажность, % по массе, не более	1
Содержание органических веществ, % по массе, не более	2

В качестве связующего в проекте используется битумная эмульсия имеющая следующий состав( в весовых частях ):

- битум - 100;

- вода - 100;

- каолин - 9;

- канифоль - 8;

- щелочь - 1,7.

Она наносится методом распыления.

плита битум теплоизоляционный вата

Таблица 6. Физико-химические характеристики битума БН 70/30

Наименование показателя	Норма
	ОКП 02 5621 0500	Метод испытаний
1. Глубина проникания иглы при 25 °C, 0,1 мм	21-40	По ГОСТ 11501-78
2. Температура размягчения по кольцу и шару, °C	70-80	По ГОСТ 11506-73
3. Растяжимость при 25°C, не менее	3,0	По ГОСТ 11505-75
4. Растворимость, %, не менее	99,50	По ГОСТ 20739-75
5. Изменение массы после прогрева, %, не более	0,50	По ГОСТ 18180-72
6. Температура вспышки, °C, не ниже	240	По ГОСТ 4333-87
7. Массовая доля воды	Следы	По ГОСТ 2477-65

3. Режим работы цеха

Цех работает по пятидневной рабочей системе в три смены. Длительность смены - 8 часов. Количество рабочих суток в году - 180.

Таблица 4 . Режим работы цеха

Наименование цеха	Кол-во дней в году	Кол-во смен в сутки	Длительность рабочей смены, ч	Годовой фонд рабочего времени, ч	Коэф-т использования эксплуатационного врем.	Годовой фонд эксплуатационного времени, ч
Цех по производству полужестких плит из минеральной ваты	180	3	8	4320	0,95	4104

Коэффициент использования рабочего времени вычисляется по формуле:

где - продолжительность рабочей смены, ч;

- время на подготовительно-заключительные операции, ч;

- время на отдых, ч.

Рассчитаем производственную программу цеха и сведём её в таблицу. Расчёт производим по формулам:

м3/сут

где Псут - производительность в сутки;

Пгод - годовая производительность;

Кгод - количество рабочих дней в году.

м3/см

где Псм - производительность в смену;

Ксм - количество смен в сутки;

м3/ч

где Пч - часовая производительность:

Кч - количество часов в смену;

Таблица 9. Производственная программа цеха

Наименование изделия	Производительность, м3
	в год	в сутки	в смену	в час
Минераловатная плита	50000	277	92,3	11,5

4. Материальный баланс производства

Завод выпускает 50000м³ минеральных плит в год (склад готовой продукции), с учётом потерь при транспортировании и складировании n=5%:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Необходимое количество минераловатных плит с учетом потерь при сушке и упаковке (n=1%):

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Потребность с учетом потерь при сушке (n=2%):

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Потери при прессовании составляют около 1-го %:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Общие потери при смешивании и распределении гидромассы составляют около 2-х %:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Т.к. расход связующего составляет 4%, то с учетом потерь при дозировании (n=1%):

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Потери при диспергировании составляют около 2%, поэтому:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Т.к. расход минеральной ваты составляет 96%, то с учетом потерь при дозировании (n=1%):

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Потери при отсеивании корольков составляют около 1%:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Потери в камере волокноосаждения составляют около 1%:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Потери расплава в вагранке составляют 2%, поэтому:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Потери горных пород при грохочении и дроблении составляют 2%, поэтому:

за год: ;

за сутки: ;

за смену: ;

за час: .

Таблица 5. Материальный баланс производства

Наименование сырья	Расход сырья, м3
	В час	В смену	В сутки	В год
Горные породы (96%)	11,57	92,59	277,76	67494,42
Синтетическое связующее (4%)	0,46	3,7	11,02	2676,1

Размещено на Allbest.ru