Предприятие по производству минераловатных прошивных матов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Принятие приоритетного национального проекта «Доступное и комфортное жильё - гражданам России» потребовало переосмысления роли строительного комплекса страны в вопросах удовлетворения одной из самых острых и насущных проблем наших граждан - обеспечения жильём.

От всех мировых держав Россия отличается огромной территорией, которая с учётом огромного разброса климатических условий заставляет инженеров строителей использовать очень широкую гамму архитектурно-строительных решений, что в свою очередь, определяет подход к отрасли производства строительных материалов. К сожалению, эта отрасль в силу изменения политической обстановки в стране пережила тяжелейший кризис, который сегодня постепенно отступает, открывая строительной промышленности России утерянные и новые горизонты.

На основе анализа приведённых выше тенденций, к 2010 г. можно прогнозировать уровень роста жилищного строительства - 74,5 млн. м², или 170,4% к уровню 2005 г. В то же время темпы роста объемов инвестиций в жилищное строительство оцениваются регионами в 226,6%, что объясняется ожидаемым ростом инфляции в рассматриваемый период. Все эти данные делают строительство жилых многоэтажных зданий основным направлением в решении жилищных проблем населения.

Как видно из приведённого выше, такое масштабное строительство новых зданий и сооружений будет требовать огромных финансовых и материальных затрат, сократить которые - одна из важнейших задач, стоящих перед учеными, инженерами и строителями нашей страны. В этой связи огромную перспективу имеет использование эффективных утеплителей, которые не только сокращают расход основных строительных материалов, но и экономят колоссальное количество топлива, идущего на отопление жилых и общественных зданий. Так, по данным статистики, использование одной тонны теплоизоляционных материалов экономит до двухсот тонн условного топлива в год.

К теплоизоляционным относится большая группа материалов различных видов: на основе минеральных и стеклянных волокон; на основе полимерного сырья; теплоизоляционные бетоны; материалы на основе перлита, вермикулита, пеностекла и др.

Основным видом производимых в России утеплителей являются материалы на основе минеральных волокон, доля которых в общем объеме производства составляет более 73% (в том числе 32% из минеральной ваты и 41% из стеклянного волокна). Более 22% рынка приходится на теплоизоляционные пенопласты, преимущественно пенополистирол беспрессовый (ПСБ-С) - 17%, экструзионный (ЭППС) - 4% и пенополиуретан (ППУ) - 1%. Доля других теплоизоляционных материалов составляет не более 5%.

Структура объёмов выпуска утеплителей в России близка к структуре, сложившейся в передовых странах мира, где волокнистые утеплители занимают 60-80% от общего объема выпуска теплоизоляционных материалов.

По прогнозам регионов России объём их производства в 2010 г. Возрастёт до 19,8 млн. м³, или 147,8% к уровню 2005 г.

Ввод в действие новых производств намечается суммарной мощностью около 4,5 млн. м³ (22,7% от объема производства 2010 г.).

В связи с тем, что волокнистые теплоизоляционные материалы обладают низкой средней плотностью, их нерационально перевозить на большие расстояния. Вместе с тем, Северо-Западный федеральный округ не планирует обеспечить спрос в 2010 г. За счёт собственного производства по этим изделиям. Прогнозный дефицит вновь создан строительным комплексом Калининградской области, куда предполагается завезти до 260 тыс. м³ минераловатных изделий.

Не планирует создавать собственные мощности по выпуску данной продукции и Астраханская область, хотя потребность региона в 2010 г. Возрастёт более чем вдвое и составит 1 млн. м³.

В больших объемах планируют завозить волокнистую изоляцию Ставропольский край (165 тыс. м³), Удмуртская республика (240 тыс. м³), Нижегородская (350 тыс. м³), Свердловская (1100 тыс. м³), Тюменская (135 тыс. м³), Новосибирская (240 тыс. м³) области, республика Саха (Якутия) (160 тыс. м³) и ряд других регионов.

Таким образом, к основным задачам, которые предстоит решать собственникам предприятий по производству теплоизоляционных материалов на основе стекловолокна и минеральной ваты, следует отнести:

- создание новых мощностей и предприятий по производству теплоизоляционных материалов на основе стекловолокна и минеральной ваты с использованием новейших зарубежных технологий и оборудования;

- разработку и создание прогрессивного отечественного технологического оборудования для производства теплоизоляционных материалов, включая автоматизированное оборудование для их упаковки, а также разработку и внедрение систем автоматизированного управления технологическими процессами.

Ожидаемые объемы производства основных видов теплоизоляционных материалов

1. Литературный обзор

Минеральная вата - волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и других силикатных промышленных отходов и их смесей. Минеральная вата состоит из тончайших взаимно переплетающихся волокон, находящихся в стекловидном состоянии, и неволокнистых включений в виде капель застывшего расплава.

Минеральную вату применяют для изготовления тепло-, звукоизоляционных и звукопоглощающих изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и промышленности для изоляции поверхностей при температуре не более 700°С. Высокие показатели теплоизоляционных свойств минеральной ваты и изделий из неё, недифицитность сырьевых материалов для её изготовления, сравнительно низкая стоимость определили её широкое распространение в строительстве.

Наиболее широко распространено производство следующих минераловатных изделий, используемых для различных видов тепловой изоляции:

- теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82);

- минераловатные плиты повышенной жёсткости на синтетическом связующем (ГОСТ 22950-78);

- теплоизоляционные цилиндры и полуцилиндры из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 23208-83);

- теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на битумном связующем (ГОСТ 10140-80);

- теплоизоляционные вертикально-слоистые маты из минеральной ваты (ГОСТ 23307-78);

- минераловатные плиты на крахмальной связке (ТУ 400-1-81-78);

- минераловатные прошивные маты (ГОСТ 21880-86);

- минераловатные изделия с гофрированной структурой (ИГС) (ТУ 36.16.22-8-86);

- эластичный войлок из минеральной ваты на синтетическом связующем (ТУ 36-2111-78).

Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены содержанием в ней большого количества воздушных пор и каналов (95% от общего объема ваты) (рис. 1).

Производство минеральной ваты и изделий из неё включает в себя следующие основные технологические операции:

- подготовка сырьевых материалов;

- составление сырьевой смеси (шихты);

- плавление сырья;

- переработка расплава в волокно;

- осаждение минеральной ваты, формирование «ковра» в камере волокноосаждения;

- введение связующего;

- тепловая обработка минераловатного ковра;

- продольная и поперечная резка ковра на изделия заданных размеров;

- упаковка изделий, отправка их на склад готовой продукции.

Способ подготовки сырьевых материалов зависит от вида плавильного агрегата, применяемого для плавления сырья и получения расплава. В качестве плавильных агрегатов могут использоваться: шахтные печи - вагранки; ванные рекуперативные и регенеративные печи и шлакоприёмные ванные печи.

Переработка силикатных расплавов в минеральное волокно также может осуществляться различными технологическими способами, которые существенно влияют на качественные показатели минеральной ваты.

Осаждение волокна и формирование минераловатного ковра осуществляется в камерах волокноосаждения.

В зависимости от назначения, минеральную вату выпускают трёх типов (ГОСТ 4640-84):

- А - для производства плит повышенной жёсткости из гидромассы, плит горячего прессования, плит полусухого прессования марки 200 и других изделий на синтетическом связующем;

- Б - для производства плит марок 50, 75, 125, 175, цилиндров и полуцилиндров на синтетическом связующем, для матов, шнуров и войлока;

- В-для производства плит на битумном связующем.

У ваты, поступающей на изготовление изделий, или товарной ваты, контролируют модуль кислотности (М_к) (ГОСТ 17177-87; 2642.3-86; 2642.4-86; 2642.7-89; 2642.8-86), средний диаметр волокна, плотность, влажность и содержание органических веществ (ГОСТ 17177-87).

Транспортируют товарную минеральную вату в крытых вагонах или других закрытых транспортных средствах, предохраняющих её от увлажнения, уплотнения и загрязнения, свёрнутой в рулоны и упакованной в деревянные планки с проволочной обвязкой, водонепроницаемую бумагу, пергамин или синтетическую плёнку.

Минераловатные прошивные маты представляют собой полотнища из минеральной ваты с обкладками с одной или двух сторон, прошитые нитью. Маты выпускают также и без обкладок, только прошитыми. Возможность изготовления прошивных матов значительных размеров (длиной до 2500 мм) и их хорошая гибкость позволяют применять их для изоляции трубопроводов диаметром до 273 мм и более и промышленного оборудования с большим радиусом кривизны при температуре изолируемой поверхности от -180 до 700 градусов С.

Минераловатные маты прошивают стеклянной нитью сплошным двусторонним швом в продольном направлении. Расстояние шва от кромок составляет не более 50 мм, расстояние между швами - 110…170 мм, шаг шва - 80…120 мм.

Минераловатные прошивные маты (ГОСТ 21880-94) выпускают длиной от 1000 до 2500 мм, шириной от 500 до 2500 мм и толщиной от 40 до 120 мм с интервалом до 10 мм.

Минераловатные прошивные маты упаковывают, сворачивая их в рулоны. Рулоны из матов без обкладок обёртывают мешочной бумагой. Каждое упаковочное место должно содержать маты только одного вида и размера. На каждое упаковочное место наклеивается этикетка установленной формы. Так же дополнительно маты могут быть упакованы в полиэтиленовые пакеты.

2. Технологическая часть

2.1 Номенклатура выпускаемой продукции

2.2 Характеристика сырьевых материалов

Для производства мягких и полужёстких минераловатных плит на битумном связующем используются следующие сырьевые материалы: минеральная вата типа В (ГОСТ 4640-84, табл. 2) и нефтяной битум БН-70/30 (ГОСТ 6617-76, табл. 4).

Характеристика нефтяного битума БН-70/30

В свою очередь, минеральная вата производится из расплава шихты, основными компонентами которой являются известняк и бой керамического кирпича.

В качестве карбонатного компонента используется известняк Кондуровского месторождения, которое расположено в 145 км от г. Оренбурга. Плотность данной породы составляет 2,68 г/см³, влажность - 0,5%, что соответствует требованиям ОСТ 21-27-80.

Химический состав известняка Кондуровского месторождения

Вторым компонентом шихты является бой керамического кирпича. Его химический состав приведён в табл.

Химический состав боя керамического кирпича

Кроме вышеперечисленных основных материалов, в представленной технологии используется петролатум, который представляет собой смесь твёрдого парафина с высоковязким минеральным маслом. Это вещество используют для смазывания форм и поддонов при формировании минераловатного ковра. Температура размягчения петролатума ~ 55°С, температура вспышки 240…250°С. Петролатум является остатком производства нефтяных авиационных масел.

2.3 Расчёт состава шихты

производство шихта теплоизоляционный минераловатный

Для характеристики химического состава сырья и самой минеральной ваты пользуются величиной модуля кислотности М_к, который представляет собой отношение суммы кислотных оксидов, содержащихся в сырье, к сумме основных оксидов.

В соответствии с ГОСТ 4640-94 модуль кислотности минеральной ваты должен быть не менее 1,2. Проектируемое предприятие выпускает плиты из минеральной ваты с модулем кислотности = 1,5.

При расчёте состава шихты, используем метод составления и решения алгебраических уравнений (ур-е. 1)

(1)

SiO₂`, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>`, CaO`, MgO` - содержание соответствующих оксидов в первом компоненте шихты, %. (табл. 5).

SiO₂``, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>``, CaO``, MgO`` - содержание соответствующих оксидов во втором компоненте шихты, %. (табл. 6).

М_к - величина модуля кислотности.

Расхождение величины модуля кислотности заданного и полученного по расчёту не должно превышать 5%.

Подставим исходные данные в ф-лу 1.

Таким образом, в шихте будет содержаться 45,32% боя керамического кирпича, и 54,68% известняка.

2.4 Выбор и обоснование способа производства и технологической схемы

Минеральная вата любого типа, и изделия из неё отличаются хорошими теплозащитными и акустическими свойствами. Это обусловлено тем, что волокнистый каркас задерживает в себе воздух, который имеет чрезвычайно низкую величину теплопроводности (л_{воздуха} = 0,022 Вт/м ·°С). Исходя из этого, сложнейшей задачей при изготовлении минеральной ваты является получение минераловатного волокна.

Основные технологические переделы получения минеральной ваты и изделий из неё:

- подготовка сырья;

- получение расплава;

- переработка расплава в волокно;

- формирование минераловатного ковра (с обработкой связующим);

- резка на изделия, упаковка, складирование.

Подготовка сырья зависит от его вида и состояния. Так, каменные материалы могут поставляться на предприятие в виде крупной фракции, которую необходимо измельчить до определённой степени. Это осуществляется с помощью щековых или молотковых дробилок. В этот передел так же входит подготовка компонентов связующего.

Для получения расплава используются следующие типы плавильных агрегатов: вагранки, ванные печи, электродуговые печи, печи - шлакоприёмники. Их выбор зависит от вида сырья и типа получаемой минеральной ваты: так, при переработке твёрдых кусковых материалов используются вагранки, ванные печи предназначены для мягких горных пород, электродуговые печи используются в производстве высокотемпературной минеральной ваты, а печи - шлакоприёмники работают на предприятиях, использующих огненно-жидкие шлаки.

Переработка расплава в волокно может осуществляться несколькими способами, каждый из которых имеет как преимущества, так и недостатки:

- пародутьевой способ (горизонтальный или вертикальный, в зависимости от положения струи пара, разбивающей поток расплава на капли), этот способ является наиболее экономичным с точки зрения потерь расплава, которые составляют 6% от всей массы, но самым дорогим с экономической точки зрения, что обусловлено большими затратами на образование пара.

- фильерно-дутьевой (вертикальный) способ, имеет малую производительность (6-10 м³/ч), кроме того, в конструкции используется дорогостоящая платиновая деталь (пластина), которая существенно увеличивает стоимость оборудования.

- центробежный способ, позволяет получать наиболее качественное волокно, но в процессе его формирования теряется до 25% расплава. Тем не менее, этот способ позволяет получить самую дешевую минеральную вату.

- центробежно-дутьевой способ является компромиссным решением между центробежным и паро-дутьевым способами. Потери сырья при его использовании сокращаются, но увеличивается стоимость минеральной ваты.

Для формирования минераловатного ковра используются камеры волокноосаждения и конвейерные линии, на которых минераловатный ковёр так же проходит переделы тепловой обработки (при необходимости), резки и упаковки. Такие линии, в зависимости от степени автоматизации, оснащаются оборудованием для подпрессовки минераловатного ковра.

В качестве плавильного агрегата используется вагранка, способ формирования волокна - горизонтальный пародутьевой.

2.5 Режим работы и фонд рабочего времени

Особенностью предприятий по выпуску минеральной ваты является наличие плавильных агрегатов непрерывного действия, что требует непрерывной работы всех основных переделов, непосредственно связанных с работой плавильного цеха.

Годовой фонд рабочего времени

2.6 Материальный баланс производства

Материальный баланс производства определяет потребность завода в сырье, необходимом для осуществления технологического процесса. Для этого расчёта необходимо знать ассортимент продукции, режим работы предприятия и его производительность.

Годовая программа выпуска продукции

Материальный баланс предприятия

Размещено на Allbest.ru