, не более 151-200ТеплопроводностьВт/(м-К), не более 0,052Сжимаемость %, не более 4 Влажность% по массе, не более 1Массовая доля органических веществ% по массе, не более 15
Разность длин диагоналей не должна превышать 10 мм, разнотолщинность - 5 мм.
Предельные отклонения от номинальных размеров плит не должны превышать, мм: -подлине ±10;
ширине ±5;
толщине +5; -2;
-по длине 10.
.2 Исходные сырьевые материалы
Для изготовления жестких минераловатных плит применяют: минеральную вату по ГОСТ 4640[3]; битум по ГОСТ 22245[5] и битум марки БН 70/30 по ГОСТ 6617[7].
В качестве сырьевых материалов для производства минеральной ваты используют изверженные горные породы. Наиболее качественную минеральную вату получают с использованием базальтов. Базальт - плотная мелкозернистая, реже среднезернистая порода со скрытокристаллической и иногда стекловатой структурой.
Вату в зависимости от диаметра волокна подразделяют на три вида: ВМСТ - вата минеральная из супертонкого волокна диаметром от 0,5 до 3 мкм; ВМТ - вата минеральная из тонкого волокна диаметром от 3 до 6 мкм; ВМ - вата минеральная диаметром волокна от 6 до 12 мкм.
Вату вида ВМ в зависимости от значения модуля кислотности подразделяют на три типа: А-с модулем кислотности св. 1,6; Б - с модулем кислотности св. 1,4 до 1,6; В - с модулем кислотности св. 1,2 до 1,4.
Вата вида ВМСТ и ВМТ относится к типу А. [5]
По техническим показателям вата вида ВМ должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 3.
В качестве связующего применяют битумы. Битумные материалы относятся к органическим вяжущим веществам.
Битумы - вещества, состоящие из смеси высокомолекулярных углеводородов и их кислородных, сернистых и азотистых производных.
Основными групповыми углеводородами в составе битума являются масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.
Таблица 3 - Показатели свойств минеральной ваты типа
Показатели свойств материала, размерность Величина1 .Водостойкость, рН, не более52.Средний диаметр волокна, мкм, не более83.Плотность, кг/м , не более904.Теплопроводность, Вт/(м-К), не более, при температурах: (298_5)К (398_5)К (573_5)К 0,045 0,065 0,1125.Влажность, % по массе, не более16.Содержание органических веществ, % по массе, не должно быть более2
По физико-химическим показателям строительные нефтяные битумы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 4
Таблица 4 - Показатели свойств битума
Показатели свойств материала, размерностьвеличина1 .Глубина проникания иглы при 25 °С, мм21-702. Температура размягчения по кольцу и шару, °С70-803. Растяжимость при 25 °С, не менее3,04. Растворимость, %, не менее99,505. Изменение массы после прогрева, %,не более0,506. Температура вспышки, °С, не ниже240
.3 Технологическая схема производства
Производство минераловатных плит включает в себя такие основные технологические операции, как подготовка сырьевых материалов; плавление .сырья; переработка расплава в волокно; осаждение минеральной ваты и формирование минераловатного ковра в камере волокноосаждения; введение связующего; тепловая обработка минераловатного ковра; резка ковра на изделия заданных размеров.
Способ подготовки сырьевых материалов зависит от вида плавильного агрегата, применяемого для плавления сырья и получения расплава. В качестве такового используют шахтную печь-вагранку.
Осаждение волокна и формирование минераловатного ковра осуществляются в камерах волокноосаждения.
Основной тип плавильного агрегата при производстве минеральной ваты - вагранка - шахтная печь диаметром 1400 мм. Широкое распространение вагранок объясняется высоким коэффициентом использования теплоты от сжигаемого топлива, большой производительностью при небольших габаритах, несложностью конструкции, незначительными капитальными затратами и простотой обслуживания.
Сортированные сырьевые материалы из расходных бункеров через весовые дозаторы подаются с помощью скипового подъемника, конвейера или бадьи с открывающимся днищем в загрузочное окно, расположенное в боковой стенке вагранки. Вагранка - непрерывно действующий противоточный тепловой агрегат. Загруженные сверху сырье и топливо чередующимися слоями опускаются вниз, а образующиеся в нижней части вагранки продукты горения топлива - горячие газы - поднимаются вверх, передавая свою теплоту верхним слоям материала. Таким образом, сырье, опускаясь вниз по вагранке, разогревается и превращается в расплав. Расплав полужестких плит и рулонного материала с низкой средней плотностью.
При проливе с отжимом и вакуумированиемсвязующее в виде непрерывной плоской струи падает на движущийся минеральноватный ковер. Далее ковер доуплотняют, отжимают и вакуумируют, в результате чего оптимизируется влажность материала. Излишек связующего после попадания в бассейн снова перекачивается в поливочную ванну с желобом.
Достоинства способа: более высокая прочность но сравнению с аэрозольным введением связующего (в 2-3 раза), меньшие потери связующего. Недостатки: повышение средней плотности изделий, влажности ковра (70-80 % масс), необходимость использования сложных технологических приемов для удаления влаги (вакуумирование, прессование, отжим), а также необходимость сушки. Способ применяют для получения жестких и твердых минеральноватных плит.
При получении гидромасс различают два способа формования минераловатных изделий: подпрессовки и отливки. В обоих случаях непропитанный минеральноватный ковер из камеры волокноосаждения попадает в смеситель, куда подают раствор связующего. Перемешанную минеральную вату с раствором связующего и другими компонентами раскладывают слоем на непрерывно движущийся конвейер, после чего подвергают вакуумированию и термообработке.
Способ подпрессовки позволяет получать минераловатные изделия с более высокими технико-экономическими показателями, чем способ отливки. Плиты, полученные из гидромасс, характеризуются повышенной жесткостью и прочностью при сжатии.
При производстве жестких минеральноватных плит целесообразно изготовлять по «мокрой» технологии из минеральной ваты и битумной эмульсии с последующим прессованием и сушкой.
Технология производства жестких минераловатных плит на битумном связующем включает в себя: предварительную подготовку минеральной ваты, вышедшей из камеры волокноосаждения в трепальном устройстве для получения отдельных хлопьев ваты; получение в баке-смесителе битумно-диатомитовой эмульсии, применяющейся в качестве связующего; .приготовление гидромассы из отдозированных ваты и связующего в гидросмесителе; формование плит из отдозированной гидромассы на прессах; укладка поддонов с отформованными плитами на сушильные вагонетки; сушка плит в туннельной сушилке; складирование готовых изделий. Минераловатный ковер, выходящий из камеры волокноосаждения, разрезается дисковым ножом поперечной резки через каждый метр и направляется в трепальное устройство. При большой производительности плавильного агрегата в трепальное устройство направляется только часть минераловатного ковра, другая часть по конвейеру отправляется на склад.
Трепальное устройство предназначено для первичной обработки минеральной ваты, в результате которой непрерывный ковер разрывается на хлопья. Ковер разрывается двумя барабанами с колками для расщепления ваты. Разрыв ковра происходит за счет разной частоты вращения барабанов (65 и 128 об/мин). Хлопья ваты под действием центробежных сил сбрасываются с барабанов в бункер. Трепальное устройство крепится на раме. Рабочая часть барабанов заключена в кожух из листовой стали. В верхней части кожуха помещен патрубок для удаления выпадающих из ваты твердых частиц более 0,25 мм - «корольков». Разрыхленная вата через дозирующее устройство подается в гидросмеситель, куда поступает и отдозированная битумно-диатомитовая эмульсия.
Битумно-диатомитовую эмульсию готовят следующим образом. Битум или смесь битумов различных марок подогревают в битумохранилище до жидкотекучего состояния и с помощью шестеренных насосов перекачивают в бак, снабженный паровым обогревом, где битум нагревается до температуры 140 °С. Затем битум через дозатор подается в диспергатор, куда одновременно поступает и диатомитовая суспензия 35-40 % концентрации температурой 90-95 °С. При непрерывном перемешивании в диспергаторе образуется битумно-диатомитовая эмульсия, которую в баке-смесителе разбавляют водой до рабочей концентрации.
Диспергатор имеет рабочие диски, один из которых имеет концентрически расположенные канавки, а другой - выступы. Зазором, который устанавливают между дисками с помощью специального устройства, определяют степень перетира материала и устойчивости эмульсии. Частота вращения дисков 2900 об/мин. В диспергаторе имеется полость паровой рубашки, куда подается пар для подогрева битума. Диспергатор приводится в движение от электродвигателя мощностью 4,5 кВт, соединенного с рабочим валом через эластичную муфту. Во время работы диспергатор а нельзя регулировать зазор дисков и проталкивать материал в воронку диспергатора ручными приспособлениями.
Битумно-диатомитовую эмульсию приготовляют в смесителе с паровым обогревом. Сначала приготовляют диатомитовую суспензию, нагревая ее до температуры 90-95 °С. Затем при непрерывном перемешивании добавляют небольшими порциями тонкой струйкой битум, расплавленный и нагретый до 120-150 °С. При быстром перемешивании массы расплавленный битум будет равномерно распределяться в диатомитовой суспензии. В результате образуется связующее необходимого состава, которое в дальнейшем можно легко развести до нужной концентрации.
Смеситель предназначен для получения гидромассы из смеси битумно-диатомитовой эмульсии и хлопьев ваты. В корпусе смесителя смонтированы три мешалки, каждая из которых состоит из двух крестовин, снабженных планками с колками. На верхней крышке смесителя расположен люк для загрузки ваты, соединенный рукавом с дозатором и патрубок для подачи эмульсии. Для удаления «корольков», оседающих в воронке, пользуются конвейером со скребками, движущимися по направляющим. Мощность электродвигателя мешалок 4,5 кВт. Частота вращения мешалки 14,5 об/мин.
Из гидромассы на прессе формуют плиты при удельном давлении от 40 до 100 кПа. После формования плита присасывается к формующей плоскости вакуум-щита, который извлекает ее из формы и переносит на сушильные поддоны. Вагонетки с уложенными на поддонах плитами влажностью 5577.60 % направляются в туннельную сушилку, где процесс сушки продолжается 16-18 ч в зависимости от толщины плит и их первоначальной влажности. Сушку изделий ведут при температуре 110-120 °С, но после испарения влаги температуру сушки повышают до 130-140 °С. Наиболее распространенная тепловая схема сушилки - прямоточно-противоточная схема движения теплоносителя, когда топочные газы подаются в середине, а отбираются по концам сушилки.
Высушенные плиты упаковывают в жесткую тару или пакеты из водонепроницаемой бумаги. Хранят и транспортируют плиты в условиях, предохраняющих их от уплотнения, механических повреждений и увлажнения.
.4 Режим работы предприятия
Режим работы предприятия характеризуется числом рабочих дней в году, количеством смен работы в сутки, количеством рабочих часов в смену.
Режим работы следует устанавливать по нормам технологического проектирования предприятий данной отрасли промышленности строительных материалов и изделий.
При назначении режима работы предприятия (цеха) рекомендуется принимать:
1)номинальное количество рабочих суток в году: складов сырья при доставке автомобильным транспортом - 260; складов сырья при доставке железнодорожным транспортом - 365; отделения подготовки и переработки сырьевых материалов - 260; отделения ТВО в пропарочных камерах, автоклавах - 260; отделений обжига с учетом длительности плановых остановок на ремонты - 352;
2)продолжительность рабочей недели, сут. - 5; обжиговых отделений, сут. - 7;
3)количество рабочих смен в сутки:
складов сырьевых материалов и полуфабрикатов, доставляемым железнодорожным транспортом - 3;
основного производства - 2;
отделений ТВО, обжига с непрерывным технологическим процессом - 3;
4)количество рабочих часов в смену - 8.
Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования, Вр, час, определяют по формуле:
Вр = Ср-ч-Ки,(1)
Ср - расчетное количество рабочих смен в году;
ч - количество рабочих часов в сутки;
Ки - среднегодовой коэффициент использования основного технологического оборудования.
Коэффициент использования оборудования, работающего по непрерывной неделе в три смены (например, печи обжига керамических изделий), принимают равным 0,90-0,92; при неделе с двухсменной работой - 0,94.
Принятый режим работы проектируемого предприятия представлен в таблице 5.
Таблица 5 - Режим работы предприятия
Наименование цеха (отделения)Кол-во рабочих дней в году, СрКол-во смен в сутки, nДлительность смены, чКоэф. Использ. оборудования, КиРасчетный годовой фонд времени работы оборудования, Вр1.Отделение складированного сырья260280,943910,42. Подготовительное отделение 260280,943910,43. Отделение плавления сырья352380,947772,24. Отделение переработки расплава в волокно260280,943910,45. Формовочное отделение260280,943910,46. Отделение ТО260280,943910,47. Отделение резки ковра на плиты260280,943910,48. Отделение складирования и упаковки готовой продукции260280,943910,4
.5 Расчет производственной программы предприятия
В данном подразделе технологической части представляется расчет производства по исходному сырью, полуфабрикатам и готовой продукции. Производственная программа рассчитывается на каждый тип (марку) изделия. Весь процесс производства разделяется на основные технологические переделы. Производительность каждого технологического передела рассчитывается с учетом возможного брака в производстве и потерь по формуле:
Пвх =Пв'Кп,(2)
где,Пвх - производительность рассчитываемого передела на входе; Пв - производительность рассчитываемого передела на выходе; Кп - коэффициент, учитывающих возможный брак и производственные потери.
Брак и производственные потери принимаются в соответствии с нормами технологического проектирования предприятий и составляют:
потери при транспортировке сырья- 1-2 %;
потери при дроблении и фракционировании -1,5-2 %;
потери при помоле -1,5-2 %;
брак при формовании изделий -1,5-2 %;
брак при тепловой обработке (сушка, обжиг, ТВО) -1,5-2 %;
потери при сушке, обжиге - 1,5-2 %.
При расчете производительности технологических процессов необходимо учитывать, кроме потерь и брака, происходящие физико-химические процессы. Это относится к таким технологическим процессам как тепловая обработка. Например, при сушке кроме механических потерь происходит удаление свободной влаги, а при обжиге - химически связанной влаги, поэтому при расчете производительности на входе учитывается также влажность материалов. Располагать технологические процессы в таблице рекомендуется в порядке, обратном технологическому потоку (по схеме «снизу вверх»). За исходную величину принимают заданную производительность предприятия в год. Производственная программа предприятия представлен в таблице 7.По годовой производительности (Пг) определяется часовая (Пч), сменная (Псм) и суточная (Псут) производительности по формулам:
Пч = Пг/Вр; Псм = Пч-ч; Псут = Псм-п, (4)
где,Вр - расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования, ч;
n- количество смен в сутки.
Таблица 6 - Производительная программа предприятия
Наименование технологического переделаВеличина учтенных потерьпроизводительностьв год, Пгв час, Пчв смену, Псмв сутки, Псуттыс. м3тыс. шттыс. м3тыс. шттыс. м3тыс. шттыс. м3тыс. штСкладирование жестких минераловатных плит на выходе на входе 1,02 100 4000 0,05 2 0,4 16 0,8 3210240800,5120,408160,8233Резка ковра на плиты на выходе на входе 1,02 102 4080 0,51 2 0,408 16 0,82 33103,5341410,5220,41160,8333Сушка плит на выходе на входе 1,02 103,53 4141 0,52 2 0,41 16 0,83 33105,642230,5320,418170,8534Формирование плит на прессе на выходе на входе 1,02 105,6 4223,8 0,53 2 0,418 17 0,85 34107,743080,5320,43170,8735
.6 Расчет потребности в исходном сырье и полуфабрикатах
Результаты расчетов представлены в таблицах 7 и 8.
Таблица 7 - Расход сырьевых материалов на единицу продукции
Наименование материалаЕдиница измерения Расходна 1 м3на 1 штуку изделия 1 2 3 4Минеральная вата м3 0,8 0,02Битум м3 0,14 0,0035Диатомитовая суспензия л 60 1,5
Таблица 8 -Потребность в сырьевых материалах
НаименованиеЕдиницаПотребностьматериалаизмеренияв годв суткив сменув часМинеральная ватам38000040,9120,452,56Битумм3140007,163,580,45Диатомитоваял60000003068,71534,4191,7суспензия
.7 Выбор и расчет основного технологического и транспортного оборудования
минераловатный плита волокнообразование технологический
В подразделе выполняется технологический расчет основного оборудования, включающий определение вида и числа машин, необходимых для выполнения производственной программы по каждому технологическому переделу.
Расчет оборудования рекомендуется проводить в соответствии с технологической схемой производства, т.е. в порядке установки отдельных машин в технологическом потоке от подачи сырья повыхода готовой продукции.
Необходимое количество машин и другого оборудования определяется по формуле:
М=Пч (5)
где, М - количество машин, подлежащих установке;
Пч - требуемая часовая производительность по данному технологическому переделу; Пп - паспортная часовая производительность выбранного оборудования; Ки - нормативный коэффициент использования оборудования во времени (принимается равным 0,8-0,9).
Краткая техническая характеристика принятого к установке оборудования и его количество приводится в таблице 9.
Таблица 9 - Ведомость оборудования цеха (предприятия)
Наименование оборудования и его техническая характеристикаЕдиницы измеренияВеличинаКоличество единиц оборудования12341. Камера волокноосаждения СМТ-093 Производительность Ширина минераловатного ковра Мощность кг/час мм кВт 2500 2100 250 12. Камера термообработк СМТ-229 Производительность Потребляемая мощность Габаритные размеры Длина Ширина Высота Масса м3/ч кВт мм мм мм кг 2000 7,4 19700 4500 3060 60000 13. Станок для разделки ковра СМТ-098 Производительность Толщина минераловатного ковра Средняя плотность Размеры полосы ковра Длина плиты м/ч мм кг/м3 мм мм 900 20-100 200 500-1000 500-1000 14. Вагранка СМТ-208 Производительность Диаметр Давление газа в горелках Габаритные размеры Длина Ширина Высота Масса кг/ч мм Па мм мм мм кг 2000-3000 1400 5000 4120 4720 21700 26000 15. Трепальное устройство СМТ-193 Производительность Габаритные размеры Длина Ширина Высота Масса кг/ч мм мм мм кг 3700 2100 1900 2300 1970 16. Гидросмеситель СМТ-193 Производительность Габаритные размеры Диаметр Высота Масса м3/ч мм мм кг 32 1300 1500 1100 17. Формующий пресс КРКП-125 Потребляемая мощность Габаритные размеры Длина Ширина Высота Масса кВт м м м т 7 2,15 1,5 2,95 9,5 1
. Охрана труда и техника безопасности
При производстве жестких минераловатных плит необходимо руководствоваться "Общими правилами по технике безопасности и промышленной санитарии для предприятий промышленности строительных материалов".
Все работающие должны знать правила и пройти инструктаж по технике безопасности и производственной санитарии. Ответственность за выполнения мероприятий по охране труда и технике безопасности несут руководители данного предприятия.
На предприятиях по производству минеральноватных плит опасность для обслуживающего персонала может возникнуть по следующим причинам:
нарушение нормального хода технологических процессов;
неправильное ведение работ;
не соблюдение мер по технике безопасности и охраны труда;
загрязнение воздуха помещений и поражения кожного покрова и верхних дыхательных путей рабочих минеральной пылью при выбивании ее из камер волокноосаждения, а также при упаковке и складировании плит.
Обеспечение здоровых и безопасных условий труда заключается прежде всего в усовершенствовании технологии производства минераловатных плит и использовании рационального оборудования.
Уровень опасных и вредных производственных факторов в производственных помещениях и на рабочих местах не должен превышать величин, определяемых нормами, указанными в ГОСТ 12.1.005-88 "ССБТ. Воздух рабочей зоны".
Главным источником загрязнения воздуха рабочих помещений является минеральная пыль. Содержание пыли в воздухе, безопасное для здоровья людей, должно быть не более 3 мг/л.
Основными мероприятиями в борьбе с пылью являются:
а) применение минерального масла при раздуве расплава;
б) герметизация стен камеры волокноосаждения и других установок, в которых обрабатывается вата;
в) местные отсосы воздуха для локализации пылеобразования.
Вытяжная вентиляция у камеры волокноосаждения должна иметь устройства для очистки воздуха от пыли. Стены и потолок камеры покрывают теплоизоляцией, чтобы не допустить выпадения конденсата в камере и коррозии ее внутренних поверхностей.
Движущие (вращающиеся) части производственного оборудования, являющиеся источниками опасности, должно быть ограждены сетчатыми и сплошными металлическими ограждениями.
Опасные места на заводах должны быть обеспечены специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.011-87 "Средства защиты", предусмотренной правилами техники безопасности для тех или иных видов работ.
Производственный процесс должен быть пожаро- и взрывобезопасным, ГОСТ 12.1.004-85 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76 "ССБТ. Взрывоопасность. Общие требования".[11]
. Мероприятия инженерной защиты окружающей среды
Мероприятия инженерной защиты окружающей среды в современных условиях развития производства является одной из важнейших задач. Вторжение современной техники в природные процессы нарушают их -естественное протекание и вызывают нежелательные изменения в биосфере. Отходы промышленных предприятий могут загрязнять токсичными веществами атмосферу, гидросферу и литосферу.
При проектировании предприятий строительной индустрии и строительных материалов необходимо решать вопросы экологической безопасности и инженерной защиты окружающей среды.
С целью решения основных экологических проблем необходимо изложить следующие основные положения: