Технологическая линия по производству панелей из газобетона неавтоклавного твердения Пр=60 тыс. м3/год

Технологическая линия по производству панелей из газобетона неавтоклавного твердения Пр=60 тыс. м3/год

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Магнитогорский государственный технический университет

им. Г. И. Носова

Кафедра строительных материалов и изделий

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине «Процессы и аппараты технологии строительных изделий»

«Технологическая линия по производству панелей из газобетона

неавтоклавного твердения Пр=60 тыс. м3/год»

Магнитогорск

Содержание

Введение

. Технологическая схема

. Характеристика сырья и выпускаемой продукции

. Расчет производственной программы

. Технологический расчет оборудования       

. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

Заключение

Список использованных источников

Введение

Курсовой проект разработан на тему «Технологическая линия по производству панелей из газобетона неавтоклавного твердения Пр=60 тыс. куб. м/год».

Ячеистым бетоном называется особый вид бетона без крупного заполнителя, представляющий собой материал с очень мелкими равномерно распределенными замкнутыми или сообщающимися воздушными ячейками сферической формы.

Мелкопористая структура является основной особенностью ячеистого бетона. Она обеспечивает такие положительные свойства, как небольшой вес, малый коэффициент теплопроводности, сравнительно малую сорбционную влажность, хорошую морозостойкость.

Пористость ячеистым бетонам придается механическим или химическим путем. При химическом способе в состав ячеистого бетона вводят специальные газообразующие добавки. В результате в тесте происходит реакция газообразования, оно вспучивается и становится пористым. Затвердевший материал называется газобетоном.

Практикой строительства в нашей стране и за рубежом доказано, что газобетон является эффективным материалом, как с технической, так и с экономической точки зрения.

1. Технологическая схема

Технология производства стеновых панелей из газобетона состоит из следующих этапов:

подготовка сырьевых материалов;

приготовление формовочной массы;

изготовление арматурных каркасов;

формование изделий;

тепловлажностная обработка;

контроль качества и складирование.

Рисунок 1 - Подготовка сырьевых материалов по мокрому способу

Подготовка сырьевых материалов. Для изготовления газобетонных стеновых панелей неавтоклавного твердения используются следующие материалы: цемент, молотый кварцевый песок, известь-кипелка, алюминиевая пудра, вода. Подготовка сырья осуществляется по технологической схеме с мокрым помолом компонентов.

Комовую известь-кипелку до помола дробят на валковых дробилках на куски размером не более 25 мм в диаметре. Дробление происходит за счет раздавливания и частично за счет истирания. Последующий сухой помол извести производят в шаровой мельнице СМ - 14. Измельчение кусков происходит во вращающемся барабане с помощью загруженных в него мелющих тел. При вращении барабана мелющие тела под действием центробежной силы увлекаются на определенную высоту, а затем свободно падают и измельчают материал ударом, раздавливанием и истиранием. Помимо этого материал измельчается между мелющими телами и бронефутеровкой мельницы.

При свободном ударе разрушение материала наступает в результате столкновения его с мелющими телами и друг с другом в полете. Эффект такого разрушения определяется скоростью их столкновения независимо от того, движется разрушаемое тело или нет.

В процессе раздавливания материал под действием нагрузки деформируется по всему объему и когда внутреннее напряжение в нем превысит предел прочности сжатию, разрушится. В результате такого разрушения получают частицы различного размера и формы.

При истирании материал измельчается под действием сжимающих, растягивающих и срезающих сил. При этом получают мелкий порошкообразный продукт.

Мокрый помол песка производят в шаровой мельнице СМ - 14А совместно с добавкой извести в количестве 1-2% по массе. В результате такого размола образуется так называемый песчаный шлам, представляющий собой суспензию, в которой мелкие частицы песка находятся во взвешенном состоянии. Измельченный песок из мельницы подают в шлам-бассейны, а затем с помощью насосов в расходные бункеры, из которых его дозируют для приготовления смеси. Сухие компоненты, известь и цемент, из силосов подают в расходные бункеры дозировочного отделения. Алюминиевую пудру используют в виде водной суспензии.

Процессы измельчения отличаются сложностью и находятся в зависимости от таких факторов как форма, размеры и зерновой состав исходного и получаемого материала, его физико-механическими свойствами - однородности, наличия дефектов, прочности, твердости, влажности, вязкости и т.д., конструктивных особенностей измельчителя. Деформаций процесс разрушения можно представить в следующем виде. Внешние силы вызывают накопление внутренней энергии упругих деформаций. Напряжение в куске возрастает, когда в каком либо месте вследствие концентрации напряжений, вызванных местными дефектами, они не превысят предела прочности. Начинается разрушение, которое сопровождается перераспределением энергии упругих деформаций, часть которых превращается в энергию вновь образованных поверхностей. Она и является полезной энергией измельчения. Остальная энергия уходит главным образом на упругие деформации сжатия и рассеивается в виде теплоты и других видов энергии.

Важнейшими достоинствами технологической схемы с мокрым помолом кремнеземистого компонента являются снижение затрат на устройство обеспечивающих установок, повышение производительности мельниц, кроме того, отсутствие сушки для большей части материала снижает энергозатраты.

Приготовление формовочной массы. На втором этапе производства из шлама и сухих компонентов готовят формовочную массу.

Газообразную смесь приготовляют в виброгазосмесителях. Главная конструктивная особенность виброгазосмесителя заключается в том, что на его корпусе укреплены на пластинчатых подвесках два вибратора, сообщающие горизонтально направленные колебания с амплитудой 0,3-0,5 мм. Смеситель имеет отбойные лопасти и вращающийся лопастной вал. Виброгазосмеситель установлен на портале, перемещающемся со скоростью 8-12 м/мин.

Для приготовления водноалюминиевой суспензии используют алюминиевый порошок, химические добавки и воду. Алюминиевый порошок и химические добавки дозируют на специальной установке, состоящей из весовых дозаторов пудры и химических добавок, объемного дозатора воды, быстроходной мешалки, расходного бункера и весового дозатора суспензии.

В быстроходный смеситель исходные материалы подают в такой последовательности: вода - химические добавки - алюминиевая пудра. Затем 2,5-3 мин их перемешивают. Готовую суспензию выгружают в расходный бункер.

Порядок загрузки материалов в вибросмеситель следующий: вначале подают шлам и воду, затем сухие компоненты и через 3-4 мин вводят алюминиевую суспензию. После этого смесь перемешивают в течение 1-2 мин. Приготовленную смесь разливают в формы при работающем смесителе.

Получение формовочных масс связано, главным образом, с перемешиванием основных и связующих компонентов, а также с созданием условий, исключающих расслоение смеси.

Основной задачей процесса перемешивания является получение однородной смеси компонентов. Скорость и результат смешения во многом определяются формой и величиной частиц, общим зерновым составом и каждого компонента в отдельности, числом смешиваемых компонентов и соотношением их количеств, плотностями смешиваемых компонентов и их коэффициентами трения, степенью увлажнения и способностью к слипанию отдельных частиц, степенью измельчения зернового состава в процессе перемешивания.

При перемешивании сырьевых материалов в смесителе происходят гидромеханические, теплообменные, химические и диффузионные процессы.

Рассмотрим, как протекает процесс вспучивания раствора при введении в его состав алюминиевой пудры. При смешивании раствора с алюминиевой пудрой в результате взаимодействия алюминия с гидратом окиси кальция выделяется водород. Известно, что растворимость водорода в воде незначительна. В 1л воды при температуре 20C растворяется 18,19 см3 водорода, раствор быстро пересыщается, и в результате частички алюминиевой пудры становятся центрами образования пузырьков. Эти мельчайшие пузырьки водорода при дальнейшем газовыделении увеличиваются в размере. Таким образом, вспучивание смеси следует рассматривать как процесс возникновения и роста газообразных, сфероидальных ячеек, рассредоточенных по всему объему раствора.

Перемешивание является центральной операцией в технологии строительных материалов, нередко перемешивание почти полностью предопределяет качество смеси и готовой продукции. В смесительных аппаратах возникают, развиваются, а иногда почти полностью завершаются основные процессы структурообразования вяжущей части, в частности микрослоев.

Формование изделий. Формование производим методом литья, заполнение формы происходит от действия собственной массы газобетонной смеси без приложения внешних сил. Крупноразмерные газобетонные изделия формуют в металлических формах, которые должны иметь строго определенные размеры, с тем, чтобы получать изделия с установленными допусками. Формы должны быть удовлетворять требованиям ГОСТ 12505-67 «Формы стальные для изготовления железобетонных панелей наружных стен жилых и общественных зданий. Технические требования».

До заполнения форм газобетонной смесью их очищают, смазывают внутреннюю поверхность и собирают. Для смазки используют петролатумно-керосиновую смесь (1:2). При сборке форм устанавливают требуемые закладные детали и арматурные каркасы в соответствии с проектом на изделие. Перед укладкой в формы арматурные каркасы и закладные детали покрывают антикоррозийными обмазками.

Подготовленные под заливку формы устанавливают в формовочном отделении с обеих сторон по пути движения виброгазосмесителя. Формы заполняют газобетонной смесью на 0,6-0,8 высоты их бортов. Через 3-4 часа с изделий срезают часть раствора, поднявшуюся вследствие вспучивания смеси выше краев формы («горбушка»), и отправляют для тепловой обработки в пропарочную камеру.

Формирование пористой структуры - один из наиболее ответственных этапов технологического процесса. В большинстве случаев применение того или иного способа формования определяются свойствами формуемых масс и видом изделия.

Основное назначение процесса формования - получить полуфабрикат заданной формы, но это не единственная задача. Назначение этого процесса еще и в том, чтобы получить полуфабрикат заданной плотности без дефектов внутренней структуры. Изделие должно иметь минимально возможную, равномерно распределенную по всему объему пористость.

Формуемая масса характеризуется пластичностью и консистенцией.

Под пластичностью обычно понимают способность массы претерпевать значительные необратимые деформации без нарушения сплошности.

Консистенция - это состояние системы, определяемое совокупностью всех сил внутреннего сцепления - адсорбционных, капиллярных, сил трения.

Тепловлажностная обработка. Для ускорения твердения газобетона изделия пропаривают в камерах при нормальном атмосферном давлении и температуре среды 75-90 по режиму 3+12+2 ч. Тепловлажностная обработка газобетонных изделий производится до достижения ими требуемой распалубочной прочности.

Процесс обработки делится на три периода: нагрев изделия до температуры греющей среды; изотермический прогрев - выдерживание при наивысшей заданной температуре, охлаждение - понижение температуры среды камеры.

Основным процессом при тепловлажностной обработке является тепло- и массообмен, который зависит от величины и характера пористости, тепло- и массопроводности материала, формы и размеров изделия и множества других факторов.

Контроль качества и складирование. После тепловлажностной обработки изделия распалубливаются, а формы направляются в формовочное отделение для последующего использования. Во время распалубки изделий контролер ОТК предприятия производит их осмотр, разбраковку и маркировку.

В задачи производственного контроля входят: контроль качества поступивших на предприятие материалов и полуфабрикатов - входной контроль; контроль выполнения технологических процессов, осуществляемый во время выполнения определенных операций в соответствии с установленными режимами, инструкциями и технологическими картами - операционный контроль; контроль качества    и комплектности продукции, соответствие ее стандартам, техническим условиям - приемочный контроль.

После распалубки изделия направляют в отделение отделки. Отделка поверхности изделий в процессе формования в горизонтальных формах достигается путем нанесения слоев из обычных и цветных поризованных растворов или слоев из каменных дробленных и керамических материалов по поризованному раствору.

После осмотра ОТК изделия поступают на склад. Хранят изделия в крытых складах на специальных прокладках в вертикальном положении.

Выпускаемой продукцией являются наружные стеновые панели размером «на комнату», применяемые в крупнопанельном домостроении.

Краткая характеристика выпускаемой продукции приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика выпускаемой продукции

Для изготовления газобетонных панелей требуются следующие сырьевые материалы: цемент, песок, известь, газообразователь, вода.

Цемент. Для изготовления газобетонной смеси применяет портландцемент. Оптимальная тонкость помола при удельной поверхности 3500 см2/г (ГОСТ 10178-85 «Портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент и их разновидности»). Марка цемента по прочности М 500.

Известь. Известь-кипелка должна быть чистой (белого цвета) и свежеобоженной (ГОСТ 22688-77 «Известь строительная»).

Песок. В качестве кремнеземистого компонента используется кварцевый песок (ГОСТ 8736-67 «Песок для строительных работ») с высоким содержанием кремнезема (SiO). Предельное содержание в песке глины для изделий толщиной 35-40 см 3%. Удельная поверхность молотого песка - 2000-2300 см2/г.

Газообразователь. Наибольшее распространение в качестве газообразователя получила алюминиевая пудра, которая, реагируя с известью выделяет водород. В алюминиевом порошке должно быть не менее 96,2% металлического алюминия с удельным весом 2,1(ГОСТ 5494-71, с изм.). Для производства газобетона используем алюминиевый порошок марки ПАК-2.

Вода. Для приготовления бетонной смеси используют водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель pH не менее 4. Вода не должна содержать сульфатов более 2700 мг/л и всех солей более 5000 мг/л.

Расход сырьевых материалов приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Расход сырьевых материалов на 1 м3 выпускаемой продукции

. Расчет производственной программы

Расчет производственной программы производят исходя из принятого режима работы цеха и программы предприятия.

Заданная производительность по изготовлению газобетонных панелей - 60 тыс. м/год. Так как работа цеха не связана с осуществлением непрерывного процесса, то число рабочих суток в году принимаем из расчета 365 минус выходные и праздничные дни.

Число рабочих суток - 253.

Количество смен - 2.

Производственная программа цеха приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Производственная программа цеха

Исходными данными для определения потребности в сырье служат заданная программа и расходы материалов на единицу готовых изделий.

Расчет сырьевых материалов производят на сухое вещество с учетом возможных потерь на брак (5%), потерь при транспортировании (5%) [7].

Расчет расхода сырья приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Потребность в сырье

. Технологический расчет оборудования

Руководствуясь заданной производительностью цеха, режимом его работы, принятой технологической схемой и режимами работы основного технологического оборудования выполняют следующие технологические расчеты.

Количество газобетоносмесителей определяется по формуле

, (1)

газобетон сырьевой технологический

Таким образом, для приготовления газобетонной смеси потребуется два виброгазосмесителя с производительностью 15 м3/ч.

Объем и геометрические размеры расходных бункеров.

Объем и геометрические размеры расходных бункеров рассчитывают на двух-четырех часовую производительность соответствующих агрегатов.

Объем бункера вычисляют по формуле:

, (2)

 м3

 м3

Габаритные размеры и количество установок для тепловой обработки изделий.

Длина камеры:

 (3)

м

Ширина камеры:

 (4)

 м

Высота камеры:

 (5)

 м

Вместимость камеры по изделиям:

 шт. (6)

Цикл работы камеры  складывается из времени на загрузку  и разгрузку изделий , на тепловую обработку изделий :

ч

Коэффициент оборачиваемости камеры в сутки:

Необходимое число камер:

 шт.

Таким образом, для производства газобетонных панелей потребуется 6 пропарочных камер.

. Мероприятия по охране труда и окружающей среды

Заводы по производству газобетонных изделий относятся к числу предприятий, на которых санитарно-гигиенические условия труда и техника безопасности являются не только важнейшими критериями для повышения производительности труда, они обеспечивают сохранение здоровья каждого работающего на предприятии.

Вопросы обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда на предприятиях являются важнейшими, они закладываются еще при проектировании завода и должны строго соблюдаться при его эксплуатации. Многие цехи в результате выполнения технологических процессов создают значительное выделение пыли, паров и вредных газов; в формовочных цехах используются вибрационные механизмы, которые оказывают отрицательное влияние на состояние здоровья рабочего, они же являются источником шума и т. д., поэтому в целях обеспечения безопасных и нормальных санитарно-гигиенических условий труда необходимо строго руководствоваться правилами техники безопасности и производственной санитарии, действующими на каждом заводе.

В этих правилах изложены требования как к предприятию в целом, так и по отдельным его цехам, технологическим процессам, транспортным средствам, регламентированы нормативы по естественному и искусственному освещению цехов и помещений, их отоплению и вентиляции.

Уровень шума и вибрации на рабочих местах не должен превышать допустимые пределы, в противном случае необходимо устраивать звуковую и вибрационную изоляцию помещений, рабочих мест и машин.

Концентрация пыли в помещении нормируется в зависимости от содержания сводного кремнезема в воздухе рабочей зоны, особенно должно уделяться внимание помещениям, где во взвешенном состоянии находятся цемент, известь, песок. На складах цемента и в бетоносмесительных цехах для пылеосаждения используют пылеосадители типа НИИОГАЗ и матерчатые фильтры типа ФР-30, ФР-90, которые обеспечивают очистку воздуха до 97 - 99%.

Заключение

Целью курсового проекта являлось создание эффективной с точки, зрения экономии материальных, топливно-энергетических ресурсов, охраны окружающей среды, технологической линии по производству стеновых панелей из неавтоклавного газобетона, а также изучение процессов, протекающих в отдельных технологических операциях.

Эффективность проекта обеспечивается выбором и применением оборудования и механизмов, обладающих наилучшими показателями по:

ремонтопригодности;

качеству параметров технологического процесса на всех стадиях производства стеновых панелей;

надежности;

энергопотреблению.

Обладая небольшим объемным весом, газобетонные панели отличаются достаточной прочностью и хорошими термоизоляционными свойствами. Для их изготовления используются местные недефицитные материалы (песок, известь). Необходимая прочность и долговечность газобетонных изделий достигается не путем механических воздействий (вибрирование, прессование, прокатка), требующих применения дорогих и сложных механизмов, а в результате использования достижений физической химии в области технологии строительных материалов. В результате в газобетоне получаются прочные и стойкие новообразования, при относительно небольшом расходе вяжущего.

Большим преимуществом газобетонных изделий является их однослойность и монолитность. Воздействие на них в процессе эксплуатации механических усилий, влаги, перепада температуры, капиллярных сил, усадочных и расширяющих явлений менее опасно, чем в многослойной конструкции.

Конструкция из газобетона значительно легче конструкций из других материалов и имеют меньшую толщину в ограждении, что значительно снижает стоимость зданий.

Поэтому строительство высокопроизводительных заводов газобетона вполне технически обосновано и экономически целесообразно.

Список использованных источников

Еремин Н. Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. - М.: Высшая школа, 1986. - 279 с.

Кудряшев И.Т., Куприянов В.П. Ячеистые бетоны. - М.: Госсстройиздат, 1959. - 181 с.

Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1984. - 670с.

Инструкция по технологии изготовления изделий из ячеистых бетонов / Под ред. А. П. Попов. - М.: Стройиздат, 1963. - 131с.

Правила техники безопасности и производственной санитарии в промышленности строительных материалов. Ч. II. Разд. 1. - М.: Стройиздат, 1981. - 578 с.

Производство сборных железобетонных изделий: Справочник / Г. И. Бердичевский, А. П. Васильев, Л. А. Малинина и др.; Под ред. К. В. Михайлова, К. М. Королева. - М.: Стройиздат, 1989. - 477с.

Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий по производству изделий из ячеистого бетона ОНТП 09-85. - М.: Стройиздат, 1985. - 99с.

Строительные машины: Справочник / Под ред. В. А. Баумана. - М.: Машиностроение, 1972. - 494с.