Технология стеновых, отделочных и изоляционных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное Агенство по образованию

Ростовский государственный строительный университет

Факультет строительных материалов

Кафедра технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики

Курсовая работа

По дисциплине: «Технология стеновых, отделочных и изоляционных материалов»

Выполнил:

студент гр. ЗПСМ-512

Колосова Я. А.

Проверил:

Явруян Х.С.

г. Ростов-на-Дону 2013 г.



Содержание

Введение

1. Общая часть

2. Сырьевые материалы и требования к ним

3. Технология производства

4. Расчет состава сырьевой шихты

5. Основное технологическое оборудование

6. Организация контроля качества

7. Техника безопасности

Список литератур



Введение

Строительные материалы и изделия, имеющие малую теплопроводность и применяемые для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, сооружений, промышленного оборудования и трубопроводов, называются теплоизоляционными. К ним относятся минеральная и стеклянная вата и изделия из нее; диатомовые изделия; совелитовые и вулканитовые плиты и скорлупы; торфоплиты, изделия из перлита, вермикулита и др.

Под теплоизоляционными материалами принято понимать сыпучие материалы, представляющие собой бесформенные порошкообразные и волокнистые массы и смеси с произвольным расположением зерен и волокон. Например, молотый диатомит, перлитовый песок, вспученный вермикулит, волокнистая минеральная вата и т. д.

Под теплоизоляционными изделиями понимают штучные изделия, имеющие определенную форму и размеры, регламентируемые государственными стандартами и техническими условиями. К штучным изделиям относятся: скорлупы, блоки, плиты, маты, цилиндры, матрацы, полосы, шнуры, фасонные изделия, кирпичи, сегменты.

Теплоизоляционные плиты - это изделия, имеющие прямоугольную форму. Размеры плит: длина 500 и 1000 мм, ширина 500 мм, толщина 40-60 мм и более. Некоторые плиты имеют размеры по длине от 1200 до 3000 мм, по ширине 1200-Г600 мм, по, толщине до 100 мм. К ним относятся древесноволокнистые и цементнофибролитовые плиты.

Теплоизоляционные блоки - это изделия также прямоугольной формы, но имеющие некоторые размеры (например, по толщине) больше, чем у плит. Некоторые блоки получают склеиванием 2-3 плит, например блоки из двух и трех склеенных между собой торфоплит. Блоки из мипоры имеют толщину до 200 мм.

К изделиям прямоугольной формы относятся также и теплоизоляционные маты, но они имеют большую длину и благодаря большей гибкости могут сворачиваться в рулоны.

Теплоизоляционные скорлупы представляют собой изделия в виде полуцилиндров; применяются они для изоляции трубопроводов. По окружности трубопровода укладывается только две скорлупы.

Теплоизоляционные цилиндры - это изделия в форме цилиндра, разрезанного с одной стороны, для того чтобы его можно было раскрыть и свободно надеть на трубопровод.

Теплоизоляционными сегментами называются изделия трапецеидального сечения с двумя закругленными гранями; применяются они также для изоляции трубопроводов. Но по окружности трубопровода укладывается несколько сегментов, количество которых зависит от диаметра трубопровода и размеров самих сегментов. Так, например, при диаметре изолируемого трубопровода 108 мм по его окружности устанавливается 6 сегментов, при диаметре 219 мм устанавливается 8 сегментов. Сегменты выпускают длиной 330 и 500 мм, толщиной 40-80 мм с различным внутренним диаметром.

Теплоизоляционные кирпичи имеют размеры 250х123х65 мм.

Фасонными называются изделия сложной геометрической формы; служат они для изоляции фасонных частей оборудования - вентилей, задвижек.

В зависимости от эластичности штучные теплоизоляционные изделия подразделяются на жесткие и гибкие. К жестким относятся кирпичи, сегменты, скорлупы, плиты ; к гибким - маты, матрацы, шнуры и т. д.

В основу классификации теплоизоляционных материалов и изделий положены важнейшие, наиболее характерные признаки, присущие определенным группам материалов и изделий. Такими признаками являются: вид исходного сырья, применяемого для изготовления теплоизоляционных материалов и изделий; величина объемного веса; температура применения; коэффициент теплопроводности; область применения материалов и изделий и т. д.

По области применения теплоизоляционные материалы и изделия подразделяются на теплоизоляционно-строительные и теплоизоляционно-монтажные. Первые используют для утепления стен, перекрытий и других ограждающих конструкций; вторые -для изоляции промышленного оборудования и трубопроводов.

Теплоизоляционно-строительные иногда подразделяют на собственно теплоизоляционные, предназначаемые только для защиты от охлаждения (или нагревания), и теплоизоляционно-конструктивные, сочетающие теплозащитные и несущие функции в строительных конструкциях. Такое деление теплоизоляционных материалов по области применения является условным, так как многие материалы используются как для утепления строительных конструкций, так и для изоляции промышленного оборудования: например изделия из минеральной и стеклянной ваты и др.

Для изоляции промышленного оборудования и трубопроводов применяют, как правило, более эффективные материалы, имеющие меньший объемный вес и коэффициент теплопроводности, чем материалы для утепления строительных конструкций. Так, теплоизоляционно-монтажные материалы имеют объемный вес до 400 кг/м3, а теплоизоляционно-конструктивные больше 400 кг/м3.



1. Общая часть

К минеральным теплоизоляционным материалам и изделиям относятся материалы и изделия, полученные на основе минерального сырья:

материалы из расплавов шлаков и различных горных пород (минеральная и стеклянная вата и изделия на их основе);

керамические материалы и изделия из диатомитов, трепелов, огнеупорной глины, получаемые путем формования, сушки и обжига (диатомовые и пенодиатомовые изделия, легковесные огнеупоры);

асбестовые и асбестосодержащие материалы и изделия, в которых, помимо асбестового волокна, используются горные породы с большим содержанием кремнезема (асбестовая бумага, шнуры, картон, асбозурит, вулканитовые, совелитовые, ньювелевые и др.);

вспученные горные породы и изделия из них (перлит, вермикулит и изделия на их основе);

ячеистые материалы (ячеистое стекло, ячеистые бетоны).

Минеральная вата представляет собой волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый путём плавления силикатных горных пород, металлургических шлаков и их смесей. Используя для склеивания волокон синтетическое связующее, из минеральной ваты производят ряд утеплителей для строительных объектов. Теплоизоляционные изделия из минеральной ваты включают в себя плиты (мягкие, полужесткие, повышенной жесткости, с гофрированной структурой), рулонные материалы - маты, а также войлок, скорлупы, сегменты и другие.

Минеральная вата представляет собой волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый путём плавления силикатных горных пород, металлургических шлаков и их смесей. Используя для склеивания волокон синтетическое связующее, из минеральной ваты производят ряд утеплителей для строительных объектов. Теплоизоляционные изделия из минеральной ваты включают в себя плиты (мягкие, полужесткие, повышенной жесткости, с гофрированной структурой), рулонные материалы - маты, а также войлок, скорлупы, сегменты и другие.

По виду сырья минеральную вату подразделяют на каменную и шлаковую. В первом случае для производства используются горные породы - базальт, диабаз, известняк, доломит, во втором - шлаки, являющиеся отходами производства металлов.

Процесс производства минеральной ваты включает в себя несколько этапов - подготовку сырья, получение расплава, формирование волокон, осаждение волокон, получение минераловатного ковра.Важным шагом при производстве минеральной ваты является расчет состава смеси сырьевых материалов - шихты. От него во многом зависят дальнейшие свойства полученного материала.

Процесс получения расплава обычно осуществляется в вагранках - шахтных плавильных печах. Сырьё загружается вместе с коксом, который является топливом. При температуре 1300-1400° С образуется расплав, который непрерывным потоком поступает из нижней части вагранки. Формирование минерального волокна производят дутьевым или центробежным методом. Первый заключается в воздействии на струю расплава струи водяного пара или сжатого газа, второй основан на использовании центробежной силы, превращающей горячий жидкий шлак или камень в тончайшие волокна.Полученные нити попадают в камеру осаждения, а оттуда поступают на конвейер под уплотняющие их валки. Следующим этапом становится введение связующего, позволяющего формировать плиты или маты, а затем, после дополнительного формования и уплотнения, минераловатный ковёр подвергается продольной и поперечной резке на плиты или маты заданного размера.

Основные свойства минераловатных изделий:

1. Высокий уровень изоляции. Теплопередача зависит от ориентации волокон в пространстве и является результатом движения воздуха. Толщина волокон 3.9-6 мкм позволяет создать очень большое количество воздушных прослоек, что улучшает теплоизоляционные свойства минераловатных изделий. Уровень изоляции зависит от температуры. Хорошие изоляционные свойства минваты сохраняются даже в случае пожара.

2. Сопротивление воде. Известно, что влага в изоляционном материале уменьшает его изоляционные свойства. Минеральная вата обладает водоотталкивающими свойствами благодаря добавленному гидрофобизатору.

3. Устойчивость к деформации. Деформированная изоляция не сохраняет своих прежних изоляционных свойств, так как не выдерживается предусмотренная толщина. Продукция из минеральной ваты имеет достаточно высокую прочность на сжатие. Такая сопротивляемость механическим воздействиям достигается благодаря особой структуре волокон, обеспечивающей высокую жесткость материала. Большинство волокон размещается горизонтально, остальные - вертикально. В результате - общая структура не имеет определенного направления.

4. Звукоизоляция и звукорегуляция. Минеральная вата состоит из волокон расплавленной горной породы диобаза с заполненными воздухом промежутками, которые связаны друг с другом.Такая структура имеет решающее значение для звукоизоляции стен жилищ от внутреннего или внешнего шума. Изоляция значительно снижает риск возникновения вертикальных звуковых волн между поверхностями стены, улучшая ее воздушную изоляцию. Звукорегуляция и снижение шума с помощью минераловатной продукции позволяет решать многие проблемы в школах, офисах, учреждениях, производственных помещениях и пр. Звукопоглощающие свойства материала снижают время резонанса и, тем самым, снижают звуковой уровень помещения.

5.Огнестойкость. Так как минеральные волокна выдерживают резкие перемены температур, изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях как высоких так и низких температур. Температурный диапазон применения -180°С - +700°С.МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА СПОСОБНЫ ВЫДЕРЖИВАТЬ, НЕ ПЛАВЯСЬ, ТЕМПЕРАТУРУ ВЫШЕ 1000°С.

Минераловатные изделия также обладают хорошей гибкостью, хорошо режутся.

Применение минеральной ваты

Минераловатные теплоизоляционные изделия применяются в многослойных теплоизоляционных системах. Среди них системы наружного утепления «мокрого» типа, системы с утеплителем внутренней стороны ограждающей конструкции (слоистая кладка ,трёхслойные бетонные или железобетонные панели, трёхслойные сэндвич-панели с металлическими обшивками), теплоизоляционный слой в навесных вентилируемых фасадах.На объектах, где изоляция подвергается нагрузке во время монтажа или в процессе эксплуатации, применяются жесткие минераловатные утеплители. Они используются для теплоизоляции цокольных конструкций, а в системах пола под цементную стяжку не только утепляют их, но и значительно повышают звукоизоляцию межэтажных перекрытий. Плиты повышенной жесткости рассчитаны на использование для изоляции покрытий из профилированного металлического настила или железобетона, без устройства стяжки. Для более эффективной теплоизоляции необходимо исключить контакт минераловатных изделий с окружающим воздухом.

Минераловатные маты служат для устройства теплоизоляции трубопроводов теплоносителей в системах магистральных коммуникаций, а также трубопроводов и оборудования промышленных предприятий, где температура достигает +600оС. Кроме того минераловатные маты используют для утепления помещений, к которым предъявляются повышенные требования по экологической безопасности.

Минеральная вата служит наполнителем металлических сэндвич-панелей. Нарезанная на ламели, она укладывается между их стенками таким образом, чтобы расположение волокон было вертикальным. Это обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства панелей и придает им дополнительную жесткость.

Низкая теплопроводность, высокая огнестойкость и водостойкость, а также долговечность изделий из минваты делают их незаменимыми при устройстве тепло- и звукоизоляции жилых зданий, производственных помещений, трубопроводов и других объектов. На сегодняшний день минераловатные плиты, маты и другие изделия прочно занимают первые позиции среди экологичных и эффективных теплоизоляционных материалов.

Минераловатные плиты на крахмальной связке изготовляют путем подпрессовки и термической обработки минераловатного ковра, пропитанного крахмальным клеем и разрезанного на полосы. Крахмальное связующее представляет собой водную эмульсию следующего состава (% по массе): крахмал-9,5, мазут- 2.4, парафин -0.7, вода - 87.4. Эмульсию через дозирующее устройство насосом нагнетают в паропровод, который подает пар к узлу раздува. Связующее вместе с паром попадает на волокна минеральной ваты. Из камеры волокноосаждения минераловатный ковер поступает в камеру тепловой обработки, где через него просасывается сначала водяной пар с эмульсией, а потом горячий воздух. Обработка минераловатного ковра паром с последующей его сушкой обеспечивает прочное склеивание минеральных волокон между собой. Из камеры тепловой обработки минераловатный ковер поступает на охлаждение, а потом на продольную и поперечную резку на плиты необходимых размеров.

Минераловатные полужесткие плиты на крахмальном связующем имеют высокие качественные показатели. При пониженной плотности они обладают достаточной механической прочностью, хорошей формой и упругостью. Плиты упаковывают в специальную тару. Транспортируют их любым видом транспорта в условиях, но допускающих увлажнения и механических повреждений . Хранят плиты в закрытых помещениях уложенными плашмя в штабеля высотой не более 2 м.

Минераловатные плиты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573 - 82) в зависимости от плотности и сжимаемости под удельной нагрузкой 2 кПа подразделяются на мягкие ПМ, полужесткие, жесткие ПЖ и повышенной жесткости ППЖ. Мягкие плиты и маты выпускают марок 50 и 75, полужесткие - марок 100 и 125, и жесткие плиты - марки 150.

Промышленность изготовляет плиты длиной 1000 мм. шириной 500 и 1000 мм. толщиной 40…100 мм. с градацией через 10 мм., а маты длиной 2000, 3000, 4000мм. шириной 500 и 1000 мм. и толщиной такой же, как и плиты. Количество отвержденного связующего в изделиях должно быть не менее 90% от общего количества связующего.

Для производства минераловатных плит на синтетическом связующем применяют различные технологические линии и комплекты оборудования. В состав таких линий входит оборудование для производства минеральной ваты, емкости, насосы и механизмы для приготовления и подачи связующего с последующим уплотнением минераловатного ковра, камера тепловой обработки для отверждения связующего и обеспечения заданной формы изделий, а также камера охлаждения ковра, ножи продольной и поперечной резки.

2. Сырьевые материалы и требования к ним

Для производства минераловатной плиты на крахмальном связующем используются диабаз и известняк.

ДИАБАЗ (от греческого diabasis) -- палеотипный аналог основных магматических горных пород (базальта и долерита). Близок к ним по минеральному и химическому составу, а также структурам. Состоит из плагиоклаза (лабрадор-андезин), по которому развиваются альбит, пренит, эпидот, цоизит, карбонаты; моноклинного пироксена (авгит), замещаемого амфиболом; оливина и серпентиновых псевдоморфоз по нему; магнетита и титаномагнетита с вторичным лейкоксеном. В некоторых разновидностях в виде микропегматитовых агрегатов присутствуют кварц и калиевый полевой шпат. Цвет тёмно-серый или зеленовато-чёрный. Структура: офитовая, долеритовая, пойкилоофитовая, интерсертальная, афировая, порфировидная, от весьма тонко- до крупнозернистой. Разновидности диабаза: по минералогическому составу -- амфиболовый, анортитовый, бронзитовый, биотитовый; по структуре -- вариолитовый, пегматитовый; по текстуре -- трахитоидный, миндалекаменный. Средний химический состав диабаза (весовые%): SiO2 49,04; TiO2 1,46; Al2О3 15,68; FeO3 4,04; FeO 7,70; MnO 0,26; MgO 5,88; CaO 9,28; Na2О 2,84; К2О 0,92; Р2О5 0,26. Плотность диабаза 2790-3300 кг/м3; коэффициент общей пористости 0,8-12; температура плавления 1005-1250 °С; теплопроводность 1,71-2,90 Вт/(м*К); теплоёмкость 783-929 Дж/(кг*К); модуль Юнга 10,7 Па; модуль сдвига 4,35 Па; коэффициент Пуассона 0,22. Диабазы, являясь изменёнными аналогами долеритов и базальтов, распространены так же, как и эти породы, в складчатых поясах (спилит-диабазовая, кератофир-спилит-диабазовая, габбро-диорит-диабазовая формация) и платформенных регионах (трапповые формации). Диабазы слагают как интрузивные тела (дайки, силлы), так и эффузивные (потоки, покровы). Диабазы широко развиты в СССР (Кавказ, Карелия, Крым, Сибирь, Украина), ГДР, ЧССР, Великобритании, Скандинавии, США , Франции и др. Диабазы применяют при строительстве автомобильных и железных дорог, в качестве заполнителя бетона и как присыпку для кровельных материалов. Плотные тонко- и мелкозернистые диабазы практически не выветриваются и легче полируются по сравнению с гранитами и песчаниками, что определяет их ценность в качестве полированного и штучного камня. Диабазы используют как сырьё для кислотоупорного и износостойкого каменного литья. Самой ценной характеристикой этой горной породы считается её высокая прочность на сжатие, отличная морозостойкость и достаточная твёрдость.

Требования к камням. Основное требование к камням - чтобы они хорошо аккумулировали, а затем отдавали тепло, выдерживали высокие температуры и не растрескивались от воды. Для этого камни должны быть плотными (с большой удельной массой), однородными, равномерно нагреваться по всей массе и иметь одинаковый коэффициент теплового разрешения во всех направлениях. Чтобы не распирать печку изнутри и не нарушать ее, камни должны быть округлой формы и иметь гладкую поверхность.

Известняк представляет собой осадочную горную породу органического происхождения, которая практически полностью состоит из карбоната кальция в форме различных по размеру кристаллов кальцита. В зависимости от примесей, известняк не только приобретает тот или иной цвет, но и называется по-разному. Наиболее распространенными примесями в известняке являются , кварц, доломит глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа и марганца, а также пирит, марказит, пирит, гипс, фосфаты, органическое вещество и др. Например, белый или серовато-белый содержит большее количество кальцита СаСО 3 , при повышенном содержании М gO , известняк получает название доломитизированный, в случае дальнейшего увеличения содержания в нем магния он превращается в доломит. При этом он может приобретать разнообразнейшие цвета, в зависимости от концентрации определенных химических элементов в нем, от серого, черного тона до бежевого, красного. В природе встречается также с примесью песчаников или глинистых содержаний. При увеличенной концентрации железа известняк принимает окраску красного, желтого, коричневого цвета. В чистом виде он встречается не очень часто. Залежи пластов известняков тянутся иногда и на сотни метров, а то и километров.

Происхождение известняка. Образовался известняк примерно 300 млн. лет назад в мелководных морских водах. Иногда образования залежей камня находят и в озерах, реках. Накапливаясь, органические остатки под действием природных сил и при сопутствующем процессе осаждения кальцита, со временем превратились в залежи этого многообразного камня.

Известняк в строительстве. Обладает привлекательными потребительскими свойствами. Это долговечность, высокая прочность, однородность структуры, чистота цвета, простота обработки и монтажа, эффективная теплоизоляция, а также доступная цена. Известняк широко используются как облицовочный камень . Известняк занимает первые позиции в строительстве, как камень для кладки стен и отделки фасадов, декоративный камень, иногда своей белизной или же разнообразностью цвета и качеством соперничая со многими более дорогими материалами. Известняк часто используют в качестве строительного материала или для создания скульптур, и работать с этим материалом должны профессионалы.

Требования, предъявляемые к известняку со стороны цементной и известковой промышленности, сводятся главным образом к тому, чтобы известняк не содержал вредных химических примесей, в особенности магния. Известняки, в которых содержание окиси магния превышает 3 -- 4% уже являются не подходящими для обжига на приготовление цемента или извести. Несмотря на широкое распространение известняков, указанное требование на его чистоту далеко не всегда удовлетворяется месторождениями. Кремнезем проявляется в известняке преимущественно в двух видах: в одних случаях он как бы тесно перемешан с известняком; известняк тогда принимает синеватый оттенок и большую твердость. В других случаях кремнезем проявляется в известняке в виде различного рода стяжений округленных форм, обычно темно-серого цвета. Такие стяжения называют кремнем. Глина как примесь к известняку, проявляется также в двух видах: а) глина залегает в месторождении известняка прослойками, незначительной мощности (чаще по трещинам или по плоскостям напластования). б) глина тесно перемешана с известняком настолько, что механическим путем их разделить нельзя. Если содержание глины в известково-глинистой породе не превышает 15%, то она называется -- «мергелистый известняк»; при содержании глины в известняке от 15 до 30% породу называют «мергелем», а выше 30% -- «глинистым мергелем». Мергель представляет интерес для добычи чаще всего не как строительный камень, a как материал для производства цемента. Известно, что сырьем для этого вяжущего строительного материала чаще всего служит искусственная смесь известняка и глин -- определенных количеств, качества и химического состава. Но при производстве цемента предпочтение чаще всего отдается природным известково-глинистым породам -- мергелям, которые при их переработке дополняются только небольшими добавками недостающих частей для производства цемента -- глиной или известняком. В природе встречаются и битуминозные известняки, окрашенные в серые, а иногда и в черные цвета, обладающие характерным запахом нефти. Такого рода темное битуминозное вещество является видоизмененным остатком органического материала от тех организмов, которые дали начало этому известняку. Все известняки представляют собой агрегаты (сочетания) только одних зерен минерала кальцита, или зёрен кальцита в сочетании скрепляющим их цементным. Наблюдаемый разброс технических характеристик различных сортов известняка веществом зависит прежде всего от величины, формы и особенно, способа соединения между собою отдельных частиц кальцита. Эти причины и обуславливают ту или иную прочность и пористость известняка, а следовательно и устойчивость его против выветривания.

3. Технология производства

Минераловатное изделие - плита, пропитанная крахмальным связующим. Плиты полужесткие минераловатные на крахмальном связующем (ГОСТ 400-1-61-74).

Технологическая линия производства минераловатных плит на крахмальном связующем представляет собой непрерывную конвейерную линию от камеры волокноосаждения до станков для разделки ковра. Минеральную вату получают расплавлением шихты в ванной печи и с переработкой расплава в волокна одноступенчатым пародутьевым способом. Волокна ваты, образовавшиеся на волках центрифуги, вдуваются в камеру осаждения воздухом, просасываемым через центрифугу, и затем дымососом отбрасывается на конвейер камеры волокноосаждения. Поскольку в камере помимо непосредственного процесса осаждения образовавшихся волокон на конвейере происходит обработка их крахмальным связующем,то это требует создания в камере определённого температурно-влажностного режима, препятствующего загоранию, преждевременной поликонденсации или полимеризации смол. Необходим также и определенный аэродинамический режим в камере, обеспечивающий получение минераловатного ковра равномерной по ширине конвейера структуры, плотности, толщины. Температурный и аэродинамический режимы в камере обеспечивают правильным подбором мощности отсасывающего вентилятора, а также расчетом объема воды, распыляемой в камере для понижения температуры. Полужесткие минераловатные плиты изготовляют из ваты с минимальным содержанием корольков. Из камеры волокноосаждения минераловатный ковер с влажностью 6 - 8 % и с температурой 30 - 49 0С с промежуточным конвейером передается в камеру термообработки, где он попадает между двумя конвейерами из перфорированных пластин: нижним - подающим и верхним - уплотняющим. Для уменьшения усилий воздействия минераловатного ковра на перфорированные пластины конвейера (что приводит к их деформации и вследствие этого к неравномерной толщине и плотности минераловатных плит) на многих заводах перед камерой термообработки либо в самой камере до конвейеров установлены уплотняющие валки. В целях создания оптимальных аэродинамического и температурного режимов в камере термообработки на различных заводах камеры разглаживают вертикальными перегородками, создавая в них несколько зон (от 2 до 5) и обеспечивая этим многократное просасывание теплоносителя через минераловатный ковер, пока он проходит через камеру. Теплоносителем служат дымовые газы, получаемые сжиганием топлива в специальных топках, откуда газы, смешанные с воздухом, подаются вентилятором в верхнюю часть зоны отверждения. Затем газы просасываются через высушенный минераловатный ковер, направляются промежуточным вентилятором в нижнюю часть зоны сушки, где они просасываются снизу вверх через влажный ковер, и из верхней части зоны сушки выбрасываются вентилятором в атмосферу. Температура дымовых газов в зоне отверждения 180 - 200 0С, в зоне сушки 120 - 130 0С и в выхлопной трубе 105 - 110 0С. Давление газов в верхней части зоны отверждения не должно превышать 70 Па (7 мм вод.ст.), что предусмотрено условиями охраны труда для работающих в цехе (возможно выбивание газов в цех). Из камеры термообработки ковер с температурой 140 - 160 0С поступает через рольганг подпрессовщика на конвейер камеры охлаждения, где через него вентилятором просасывается атмосферный воздух, охлаждающий ковер до 20 - 40 0С. Затем ковер поступает на продольную и поперечную резку ножами, после чего плиты укладывают стопами на щиты и вывозят на склад готовой продукции, где их упаковывают в водонепроницаемую бумагу и жесткую тару.

Пародутьевой способ основан на воздействии энергоносителя- пара, движущегося с большой скоростью (400…800 м/с), на струю (струи) расплава. Энергоноситель расщепляет струю расплава и вытягивает образовавшиеся элементы в волокна.

По направления струи энергоносителя пародутьевой способ подразделяют на горизонтальный и вертикальный. При горизонтальном способе струя энергоносителя направлена на струю расплава под углом 15…20 градусов к горизонту, а при вертикальном - под углом 10…11 градусов к вертикали, с двух сторон струи расплава.

Пародутьевой способ основан на термодинамических закономерностях процесса истечения водяного пара и газов из сопл, когда их кинетическая энергия увеличивается за счет уменьшения потенциальной или тепловой энергии.

По принципу воздействия на струю расплава пародутьевые головки можно разделить на два типа - ударного и инжекционного действия. Необходимо отметить, что горизонтальный пародутьевой способ не обеспечивает получения высококачественной минеральной ваты, так как при его применении образуется много корольков, а волокна имеют большой разброс по диаметру. Это объясняется двумя основными причинами: во - первых, раздувается одна довольно толстая (7…10мм) струя расплава; во-вторых, под действием гравитации часть элементов струи расплава попадает в периферийную зону струи энергоносителя, где скорость его движения меньше и энергии на вытягивание волокна из элементов струи не хватает. В настоящее время этот способ в чистом виде не применяют.

При вертикальном раздуве с помощью фильер расплав разделяют на более тонкие струи (не более 3 мм), что существенно облегчает процесс волокнообразования. Этот способ широко применяют на практике.

теплоизоляционный минеральный вата диабаз

4. Расчет состава сырьевой шихты

Минеральная вата представляет собой волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для производства минеральной ваты служат многие горные породы, металлургические шлаки и отходы промышленности строительных материалов (бой глиняного и силикатного кирпича). При производстве ваты из того или иного сырья нередко возникает необходимость введения в состав шихты добавки, имеющей другой химический состав, для получения более качественного волокна.

Для характеристики химического состава сырья и самой ваты пользуются величиной модуля кислотности, который представляет собой отношение суммы кислотных окислов ( SiO2+Al2O3), содержащихся в сырье или вате, к сумме основных окислов.

В соответствии с ГОСТ 4640-76 модуль кислотности минеральной ваты должен быть не менее 1,2. Модуль кислотности определяется из соотношения:

Mk=

Расчет состава сырьевой шихты по заданному Мк

Исходными данными для расчета шихты служат химический состав сырьевых материалов и заданный модуль кислотности минеральной ваты, который обуславливается назначением минеральной ваты, условиями ее службы в конструкции и способом переработки расплава в минеральное волокно. Состав шихты рассчитывают: 1) методом составления и решения системы алгебраических уравнений; 2) методом последовательного приближения.

Метод составления и решения алгебраических уравнений

Обычно шихта для производства минеральной ваты состоит из двух видов сырья, поэтому при расчете шихты составляют и решают систему двух уравнений с двумя неизвестными , выражающими количество составных частей шихты.

Одно из уравнений имеет вид , а другое - представляет собой выражение модуля кислотности

Где SiO2', Al2O3', CaO' и MgO' - содержание соответствующих окислов в первом виде сырья,%; SiO2” , Al2O3”, CaO” и MgO” - содержание тех же окислов во втором виде сырья, %; Мк - величина заданного модуля кислотности.

Решая уравнения относительно , получают содержание сырьевых материалов в шихте в долях единицы, а затем выражают состав шихты в процентах по массе. Расхождение величины модуля кислотности заданного и полученного в результате расчета не должно превышать 5%.

Метод последовательного приближения.

Этот метод состоит в том, что, задаваясь содержанием какого-либо одного химического окисла в получаемой минеральной вате и зная содержание этого окисла в составе сырьевых материалов, в порядке определенной очередности находят количество отдельных частей шихты. Таким окислом обычно является один из окислов, определяющий величину модуля кислотности, чаще всего SiO2.

Из двух видов сырьевых материалов, составляющих шихту, один считают основным, а другой- дополнительным, количество которого выражают через . Далее задаются оптимальным содержанием SiO2 в расплаве (а). Зная процентное содержание SiO2 в основном и дополнительном сырье (б и в), составляют уравнение , откуда определяют

Вычислив количество дополнительного сырья (в долях единицы), находят путем вычитания его из единицы количества основного сырья (1-х). Затем определяют процентное содержание отдельных химических окислов в составе шихты,как показано на следующем примере.

Пусть содержание SiO2 в основном и дополнительных видах сырья будет n и m, %, тогда содержание SiO2 в составе шихты можно выразить равенством

.

Так же находят содержание и других окислов, определяющих модуль кислотности, т.е. Al2O3, CaO и MgO.

Подставляя найденные значения этих четырех окислов в формулу для определения модуля кислотности, находят его величину. Если модуль кислотности оказался в заданных пределах, то расчет состава шихты на этом заканчивают, пересчитывая только содержание обоих видов сырья с долей единицы в проценты по массе, и вносят поправку на влажность материалов.

Если же полученный модуль кислотности выходит за пределы заданных значений, то задаются другой величиной содержания SiO2 в составе шихты и повторяют расчет. При излишне высоком значении Мк для повторного расчета принимают меньшее содержание SiO2, а при недостаточной величине Мк берут меньшее содержание CaO в составе шихты.

Расчет шихты

Требуется определить расход сырьевых материалов для получения 1 т. минеральной ваты.

Исходные данные для расчета: заданный модуль кислотности ваты Мк=1,4; основное сырье - диабаз; дополнительное сырье - известняк ( химический состав представлен в табл. 1); влажность диабаза - 3%, известняка - 5%; переработка расплава в волокно осуществляется в ванной печи. Расчет производим двумя способами.

Таблица 1 Химический состав сырья

Сырье	Содержание окислов, % по массе
	SiO2	Ai2O3	CaO	MgO	Fe2O3	FeO	MnO	S	SO3	R2O
Диабаз	47,21	14,09	10,56	6,12	6,49	8,65	1,29	-	-	3,5
Известняк	0,7	0,19	54,29	0,71	0,31	-	-	-	-	-

Метод составления и решения алгебраических уравнений

Обозначая через содержание в шихте диабаза, а через - известняка, составляем два уравнения:



;

Систему уравнений решаем методом исключения одного неизвестного

Подставляя значение , выраженное через , во второе уравнение, имеем одно уравнение с одним неизвестным:

Решая это уравнение относительно , получаем его значение. В данном случае =0,33, тогда =1-0,33 = 0,67.

Шихта состоит из 67% диабаза и 33% известняка(по массе).

После этого уточняем величину модуля кислотности, которым будет характеризоваться расплав, полученный из шихты рассчитанного состава. Для этого умножаем количество окислов исходных компонентов на значения и , определяя таким образом количество соответствующих окислов, вносимых в расплав диабазом и известняком. По результатам расчета составляем таблицу содержания окислов в расплаве (табл. 2).

Таблица 2 Содержание окислов в расплаве

Составные части расплава	Содержание окислов, вносимых в расплав, %
	SiO2	Ai2O3	CaO	MgO	Fe2O3	FeO	MnO	S	SO3	R2O
Диабаз	31,63	9,44	7,07	4,11	4,35	5,79	0,86	-	-	2,35
Известняк	0,23	0,06	17,92	0,24	0,11	-	-	-	-	-

Подставляя значения SiO2, Al2O3, CaO, MgO в формулу для определения модуля кислотности, уточняем значение его величины

.

Расхождение величины модуля кислотности заданного и полученного составляет менее 1%. Следовательно, рассчитанный состав шихты удовлетворяет условие получения расплава Мк= 1,4.

Метод последовательного приближения

Для определения количества дополнительного сырья, в данном случае известняка, принимаем количество основного сырья (диабаза) за единицу и задаемся содержанием в шихте окисла SiO2, равным 50%. Тогда

,

где х- количество известняка, добавляемого в шихту в долях единицы; а- заданное содержание принятого окисла (SiO2) в составе шихты, %; б- содержание принятого окисла в диабазе, %; в- содержание принятого окисла в известняке, %.

Следовательно, 1 вес. ч. шихты будет состоять из 0,059 вес. ч. известняка и 0,941 вес. ч. диабаза. В такой шихте будет содержаться, % по массе:

;

;

;

.

При таком процентном соотношении окислов модуль кислотности шихты

Полученное значение модуля кислотности шихты превышает заданное его значение. С целью уменьшения значения Мк необходимо произвести дополнительный расчет. Уменьшим содержание в составе шихты SiO2 на некоторую величину и примем его равным 31,9%.

Тогда ,

Т.е. шихта будет состоять из 67% диабаза и 33% известняка. В такой шихте будет содержаться, % по массе:

;

;

;

.

Модуль кислотности такой шихты

Т.е. в пределах заданного значения.

Таким образом, расчет шихты, произведенный обоими методами, позволил установить, что шихта должна состоять из 67% диабаза данного химического состава и 33% известняка.

Следовательно, для получения 1т. минеральной ваты без учета влажности сырьевых материалов и производственных потерь расход компонентов шихты составит: диабаза 670 кг; известняка- 330 кг.

Введя поправку на влажность, получим: расход диабаза кг; расход известняка - , или 347 кг.

Предположим, что общие производственные потери (при транспортировании и складировании материалов, при их дроблении и отходы при переработки расплава в волокно) составляют для диабаза 27%, а для известняка - 23%. Тогда практический расход материалов в естественном состоянии на 1 т минеральной ваты составит: диабаза - кг; известняка - кг.

Результаты проведенной работы записываем в табл. 3:



Таблица 3 Результаты расчета расхода сырьевых материалов

Наименование сырьевых материалов	Расход сырья на 1 т ваты без учета влажности и производственных потерь, кг	Влажность сырья, %	Производственные потери,%	Практический расход на 1 т ваты, кг
Диабаз	670	3	27	876
Известняк	330	5	23	427

5. Основное технологическое оборудование

Ванные печи - для получения расплавов при производстве минеральной ваты можно использовать небольшие ванные печи, по своему устройству похожие на ванные стеклоплавильные печи. Могут применяться все типы ванных печей: с подковообразным, продольным и поперечным направлением пламени. По способу использования тепла отходящих газов такие печи могут быть регенеративными и рекуперативными. Рекуперативные ванные печи более экономичны, но требуют применения высокожароупорных элементов. Наибольшее распространение получили регенеративные печи с подковообразным направлением пламени. Для отапливания печей используют газообразное или жидкое топливо.т Ванная регенеративная печь для плавления сырья при производстве минеральной ваты состоит из плавильного бассейна (ванны), горелок, вертикальных воздушных регенераторов и выработочной части-фидера. С целью подачи на переработку наиболее горячих слоев расплава дно фидера располагают выше дна бассейна. Для поддержания необходимой для переработки расплава в волокно температуры в фидере устанавливают горелку.В зависимости от способа волокнообразования расплав из фидера выпускают через водоохлаждашую летку (при наличии центрифуги) или через фильерные пластины (при фильерном способе получения волокна). Шихту в печь загружают плунжерными загрузчиками, устанавливаемыми с баковых сторон бассейна печи. Плавление шихты и ее последующая тепловая обработка производятся в бассейне. Температура плавления достигает 1600°С. Интенсивность работы печи в основном зависит от температуры газов, их лучеиспускательной способности, от направления и формы факела. Конструкция ванных печей для получения расплавов из горных пород должна быть иной, чем обычных стекловаренных печей. Расплавы для получения минеральной ваты имеют более темный цвет, нелучепрозрачны, кроме того, характеризуются коротким интервалом вязкости, поэтому провар их происходит в небольшом поверхностном слое. Вследствие этого нет смысла делать бассейн глубиной более 400 мм. К минеральным расплавам, перерабатываемым в волокно, не предъявляются столь строгие требования гомогенности и осветлению (дегазации), как при варке стекла. Получаемый расплав вследствие малой вязкости осветляется быстро и устраивать заклиночный ряд из свободно извлекаемых кирпичей для взятия проб по всему периметру бассейна не требуется.

Ванные печи в теплотехническом и технологическом отношении более совершенны, чем вагранки. В этих печах тепло передается в основном лучеиспусканием (около 95%), что обеспечивает удовлетворительную управляемость процессам плавления и получения гомогенного расплава с необходимыми свойствами. Достоинством ванных печей является также возможность применять дешевые виды топлива (природный газ, мазут) и отсутствие требований к прочности сырья, так как сырье загружают в печь в измельченном состоянии (с размером кусков 1--2 мм).

К недостаткам ванных печей следует отнести то, что они занимают в 4--5 раз больше производственной площади, чем вагранки, при одинаковой производительности; требуют энергоемких шихтоприготовительных отделений для помола и перемешивания сырья; удельные расходы тепла в них в 2 раза превышают удельный расход тепла в вагранках. Однако на себестоимости минеральной ваты перерасход тепла по сравнению с получаемой в вагранках не отражается, так как применяется дешевое топливо. Кроме того, возможность применения фильерного способа волокнообразования позволяет значительно уменьшить потерн расплава и повысить качество волокна. Есть некоторый опыт применения газоэлектрических печей (цех минеральной ваты Норильского горно-металлургического комбината). Такая печь имеет ряд преимуществ перед обычной пламенной. Дополнительный электрический обогрев, осуществляемый погруженными в расплав,электродами, создает особенно благоприятные условия для регулирования движения массы и выравнивания ее состава за счет усиленных конвекционных- токов. При этом повышается и удельный съем расплава. Таким образом, применять ванные печи несмотря на высокие капиталовложения, рационально, так как позволяет повышать качество выпускаемой продукции.

Камера полимеризации СМТ-128

Камера полимеризации СМТ-128 (428) создана для подпрессовки минерало-ватного ковра до нужной толщины и большой массы изделия, устранения воды, введенной в минераловатный ковер совместно с искусственным связывающим, и поликонденсации последнего. Камеры полимеризации мод. СМТ-128 и СМТ-097 имеют схожую конструкцию и отличаются только длиной рабочей зоны.

Камера полимеризации комплектуется из приводной и концевой секций, привода, приводного нижнего и приводного верхнего барабанов, приспособлений для смазки нижней и верхней сеток, домкратов, щетки для очистки сеток, концевых барабанов, секций, верхней и нижней сеток. Камера полимеризации представляет собой установку для термической обработки бесперебойного действия с позонным управлением термического и гидравлического режимов.

Подпрессовка минераловатного ковра выполняется меж 2-мя парами транспортеров. Любая пара комплектуется из сетчатого транспортера, рабочая ветвь которого лежит на рабочей ветки цепного транспортера. Сетчатый транспортер сформировывает поверхность изделий; давление прессования делает цепной транспортер. Его тяговые органы и делают нужное тяговое усилие перемещения подвижных компонентов транспортеров совместно со сжатым минераловатным ковром. К остову концевой секции крепятся концевые и отклоняющие барабаны сетчатого транспортера. Цепной транспортер появляется .2-мя продольными нескончаемыми тяговыми цепями с шагом звена 200 мм. К двум звеньям продольных веток цепей крепятся крепления, которые образуют вроде бы мобильную колосниковую решетку, на которой лежит сетка, одновременно с ним движущаяся.На приводной и концевой секциях смонтированы валы со звездочками верхнего и нижнего цепных транспортеров.Секции остова осуществлены в виде сварных сооружений длиной по 6 м. Меж секциями запланированы шторы, разделяющие камеру на термические зоны. К секциям остова крепятся боковые панели, заполненные минера-ловатными плитами, что образует термоизоляционный остов камеры. В боковых панелях наличествуют двери.

К приводной секции крепятся приводные барабаны сетчатых транспортеров, нижний и верхний отклоняющие барабаны.

6. Организация контроля качества

Плиты должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

Основные параметры и размеры

Плиты выпускают четырех марок: 75, 125, 175, 225.

Номинальные размеры плит должны соответствовать указанным в таблице 4.



Таблица 4

Марка	В миллиметрах
	длина	ширина	толщина
75			60;70;80;90;100;110;120
125	1000;1200	500;600;1000	50; 60; 70; 80; 90; 100
175,225			40; 50; 60; 70; 80

Условное обозначение плит должно состоять из начальной буквы наименования изделия (П), обозначения марки, размеров плит по длине, ширине, толщине в миллиметрах и обозначения настоящего стандарта.

Пример условного обозначения плит марки 125, длиной 1000, шириной 500 и толщиной 50 мм:

П125-1000.500.50 ГОСТ 9573-96.

Характеристики

Предельные отклонения номинальных размеров плит в миллиметрах не должны превышать:

±10 - по длине;

+10; -5 -по ширине;

+7; -2 -по толщине для плит марок 75, 125, 175;

+5; -3 " " " " марки 225.

Для плит марки 225 разность длин диагоналей не должна превышать 10 мм, разнотолщинность - 5 мм.

По физико-механическим показателям плиты должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 5.

Таблица 5

Наименование показателя	Значение для плит марок
	75	125	175	225
Плотность кг/м3,не более	75	125	175	225
Теплопроводность,Вт/(м*К), не более,при температуре:
(298±5) К	0,047	0,049	0,052	0,054
(398±5) К	0,077	0,072	0,070	-
Сжимаемость, %, не более	20	12	4	-
Сжимаемость после сорбционного увлажнения, %, не более	26	16	6	-
Прочность на сжатие при 10%-ной деформации, МПа, не менее	-	-	-	0,04
Прочность на сжатие при 10%-ной деформации после сорбционного увлажнения, МПа, не менее	-	-	-	0,03
Водопоглащение, % по массе, не более	-	-	-	30
Содержание органических веществ, % по массе, не более	3	4	5	6
Влажность, % по массе, не более	1	1	1	1

По горючести плиты марки 75 должны относиться к группе НГ, марок 125 и 175 - Г1, марки 225 - Г2 по ГОСТ 30244.

Количество вредных веществ, выделяющихся из плит при температурах 20 и 40°С, не должно превышать предельно допустимых концентраций, установленных органами санитарного надзора.

Требования к сырью и материалам

Для изготовления плит марок 75, 125 и 175 должна применяться минеральная вата типов А, Б, В; для плит марки 225 - минеральная вата типов А и Б по ГОСТ 4640.

Виды связующих веществ и гидрофобизирующих добавок, применяемых для изготовления плит, соответствующих требованиям настоящего стандарта, должны быть согласованы с разработчиком продукции.

Состав плит должен соответствовать рецептуре, установленной в технологической документации предприятия-изготовителя.

Маркировка

Маркировку плит осуществляют по ГОСТ 25880 с дополнительным указанием даты изготовления и условного обозначения плит.

Маркировка и манипуляционный знак "Беречь от влаги" по ГОСТ 14192 должны быть нанесены на каждый транспортный пакет.

В случае поставки плит в виде технологических пакетов маркировку и манипуляционный знак "Беречь от влаги" должен иметь не менее чем каждый десятый технологический пакет.

Упаковка и пакетирование

Для упаковки плит применяют:

- пленку полиэтиленовую толщиной от 0,08 до 0,15 мм по ГОСТ 10354;

- пленку полиэтиленовую термоусадочную толщиной от 0,08 до 0,15 мм по ГОСТ 25951;

- бумагу упаковочную битумированную и дегтевую по ГОСТ 515;

- бумагу мешочную марок В-70, В-78, Б-70, Б-78 и П-20 по ГОСТ 2228.

Допускается применять другие оберточные материалы, обеспечивающие влагостойкую и прочную упаковку.

Плиты могут быть упакованы по одной или более штук, образующих технологический пакет. При ручной погрузке и разгрузке масса пакета не должна превышать 15 кг.

При упаковке в технологические пакеты плиты должны быть обернуты со всех сторон таким образом, чтобы при хранении и транспортировании не происходило самопроизвольного раскрытия пакета.

Способ обертывания, форма складок и способы фиксации оберточного материала не регламентируются.

По согласованию с потребителем допускается торцы технологического пакета оставлять открытыми.

Упакованные плиты должны поставляться, как правило, в виде транспортных пакетов. Габариты транспортных пакетов, пригодных для перевозки транспортом всех видов, должны соответствовать требованиям ГОСТ 24597 и составлять 1240х1040х1350 мм. Масса брутто - не более 1,25 т. Применение пакетов других размеров допускается при согласовании с транспортными министерствами (ведомствами).

Для формирования транспортных пакетов применяют многооборотные средства пакетирования: плоские поддоны с обвязкой по ГОСТ 9078, стоечные поддоны типа ПС-0,5Г габаритами 1100х1200х1200 мм, ящичные поддоны по ГОСТ 9570, а также одноразовые средства пакетирования: плоские поддоны одноразового использования с обвязкой по ГОСТ 26381, подкладные листы с обвязкой.

Для скрепления грузов в транспортные пакеты применяют материалы, указанные в ГОСТ 21650.

В районы Крайнего Севера и труднодоступные районы упакованные плиты должны поставляться в деревянных обрешетках по ГОСТ 18051.

Допускается при отгрузке плит самовывозом использовать упаковку других видов, при этом ответственность за надежность упаковки и качество плит несет потребитель.

Правила приемки

Приемку плит производят в соответствии с требованиями ГОСТ 26281 и настоящего стандарта.

Объем партии плит устанавливают в размере не более сменной выработки. Объем выборки плит от партии для проведения контроля - по ГОСТ 26281.

При приемо-сдаточных испытаниях проверяют размеры, правильность геометрической формы для плит марки 225, плотность, сжимаемость для плит марок 75, 125, и 175, прочность на сжатие при 10%-ной деформации для плит марки 225, содержание органических веществ и влажность.

Периодический контроль проводят по следующим показателям:

- теплопроводность - не реже одного раза в полугодие и при каждом изменении сырья или технологии производства;

- сжимаемость после сорбционного увлажнения, прочность на сжатие при 10%-ной деформации после сорбционного увлажнения и водопоглощение - не реже одного раза в месяц и при каждом изменении сырья и (или) технологии производства;

- горючесть - при изменении состава плит и (или) технологии их производства.

Санитарно-химическую оценку изделий проводят не реже одного раза в год, а также при постановке продукции на производство, изменении рецептуры, технологии производства, оформлении гигиенического сертификата.

В документе о качестве указывают результаты испытаний, рассчитанные как средние арифметические значения показателей плит, вошедших в выборку по ГОСТ 26281 и удовлетворяющих требованиям настоящего стандарта.

Методы испытаний

Размеры, правильность геометрической формы, плотность, влажность, содержание органических веществ определяют по ГОСТ 17177. Пробу для определения влажности, содержания органических веществ составляют из пяти точечных проб, отобранных в четырех углах и посередине каждой плиты, попавшей в выборку.

Теплопроводность определяют по ГОСТ 7076, ГОСТ 30256 или ГОСТ 30290. Образцы для испытания вырезают по одному из каждой плиты, попавшей в выборку.

Сжимаемость определяют по ГОСТ 17177. Образцы для испытания вырезают по два из каждой плиты, попавшей в выборку.

Сжимаемость после сорбционного увлажнения определяют по ГОСТ 17177 со следующими дополнениями:

- для выдержки образцов во влажных условиях применяют эксикатор по ГОСТ 25336, гидростат или другие сосуды, герметически закрывающиеся и обеспечивающие относительную влажность воздуха (98±2)%;