Минеральная вата

Содержание

 

Введение...................................................................................................................	3
1.Номенклатура.........................................................................................................	4
2.Характеристика сырья..............................................................................................	6
3.Вариантное проектирование...................................................................................	8
3.1.Способы плавления шихты...............................................................................	8
3.2.Способы переработки минерального расплава в волокно..........................	1
3.3.Способы введение связующего........................................................................	1
3.4.Формирование минерального ковра................................................................	1
4.Технологические расчёты....................................................................................	1
4.1.Расчёт состава сырьевой смеси.........................................................................	1
4.2.Режим работы предприятия..............................................................................
4.3.Расчет материального потока..............................................................................	2
4.4.Расчет склада сырья и готовой продукции....................................................	2
5.Подбор технологического оборудования...........................................................	2
6.Описание технологического процесса..................................................................	3
7.Контроль качества...............................................................................................	3
8.Техника безопасности.................................................................................................	3
Литература............................................................................................................	3

 

Введение.

Неорганические теплоизоляционные  материалы и изделия составляют основную часть продукции подотрасли. На их долю приходится более 80% общего объема выпуска теплоизоляционных материалов. Это объясняется распространенностью сырья, возможностью широкого регулирования строительно-эксплуатационных свойств неорганических материалов, применимостью их разновидностей практически в любых условиях эксплуатации.

Искусственное минеральное волокно  широко применяют для производства теплоизоляционных и акустических изделий. Общий объем материалов и изделий на основе искусственных минеральных волокон составляет более 60% от выпуска теплоизоляционных и акустических материалов всех видов. В зависимости от сырья и способа производства искусственное минеральное волокно можно подразделить на следующие разновидности: волокно минеральное с температурой применения до 600°С (рядовое); волокно стеклянное (стекловолокно) с температурой применения до 400°С; высокотемпературостойкое и огнеупорное волокно с температурой применения соответственно до 1000 и выше 1000°С.

Продукт в виде бесформенной волокнистой  массы получил название минеральной  или стеклянной ваты, в зависимости  от химического состава исходных силикатных расплавов. Стеклянная вата характеризуется более высоким содержанием кремнезема и щелочей.

Минеральная вата - рыхлый материал, состоящий  из тонких (1 ... 15 мкм) волокон стекловидной структуры. Технология минеральной ваты включает следующие процессы: подготовку сырья, плавление сырья и получение силикатного расплава, переработку расплава в волокно, формирование минераловатного ковра, резка полученного ковра на плиты. [1]

Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены содержанием в ней огромного количества воздушных пустот (до 97% общего объема ваты), заключенных между волокнами, которые расположены в вате во всевозможных направлениях. В выпускаемой заводами вате количество волокон с диаметром менее 7 мкм составляет около 80 - 90%. Более толстых волокон значительно меньше. Волокна с диаметром свыше 50 мкм обычно в вате отсутствуют. При слишком тонких волокнах вата легко уплотняется, слеживается и теплоизоляционные качества ее ухудшаются.

Длина волокон до 10 мм и более зависит от способа производства. Вата содержит стекловидные, не вытянувшиеся в волокна включений в форме шариков, «батовских слезок» или гантелей. Эти включения, называемые «корольками» или дробью, ухудшают свойства ваты, увеличивая объемный вес и коэффициент теплопроводности ее. Присутствие их в вате объясняется особенностями способов получения минеральной ваты из расплавов. [2]

 

1.Номенклатура.

Проектируемое предприятие выпускает плиты  минеральной ваты на синтетическом  связующем теплоизоляционные П-225, соответствующие требованиям ГОСТ 9573-96, предназначенные для тепловой изоляции строительных конструкций в условиях, исключающих контакт изделий с воздухом внутри помещений, и промышленного оборудования.

Область применения:

• В качестве тепловой изоляции, подвергающейся нагрузке в вертикальных и горизонтальных строительных ограждающих конструкциях.
• В качестве теплоизоляционного слоя в трехслойных бетонных и железобетонных ограждающих конструкциях (плиты из минеральной ваты типа А)
• В покрытиях из профилированного настила или железобетона
• Для наружной теплоизоляции стен с последующим оштукатуриванием или устройством защитно-покровного слоя (плиты из минеральной ваты типа А)
• Для тепловой изоляции оборудования с температурой изолируемой поверхности до 100 °С

 

Размеры плит для марки  П-225:

- Длина 1000 и 1200 мм;

- Ширина 500, 600 и 1000 мм;

- Толщина от 40 до 80 мм с интервалом 10.

Таблица 1.1.

Требования к размерам плит.

Характеристики	Марка П-225
Предельные отклонения номинальных  размеров плит: - по длине - по ширине - по толщине Разность длин диагоналей Разнотолщинность	± 10мм ± 10мм; -5мм ± 5мм: -3мм 10мм 5мм

 

По физико-механическим показателям  плиты должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.2

 

Таблица 1.2.

Наименование показателей	Значение для плит марки 225
Плотность, кг/м3, не более	225
Теплопроводность, Вт/(м·К) не более, при температуре, К:
298±5	0,054
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
Водопоглощение, % по массе, не более	30
Содержание органических веществ, % по массе, не более	6
Влажность, % по массе, не более	1
Горючесть по ГОСТ 30244	Г2

 

Количество вредных веществ, выделяющихся из плит при температурах 20 и 40°С, не должно превышать предельно допустимых концентраций, установленных органами санитарного надзора. [6]

 

2.Характеристика сырья.

Для производства минеральной ваты используют природное  сырье - различные горные породы и  промышленные отходы, главным образом  металлургические, преимущественно доменные шлаки. Основными требованиями к сырью для производства минеральной ваты при плавке сырья в вагранках являются:

а) химический состав, позволяющий получать расплав  с невысокой температурой плавления и значительным интервалом вязкости, обеспечивающий получение химически стойкой ваты против действия атмосферных, температурных и других факторов;

б) прочность  и термическая стойкость кусков сырья, допускающие 
плавку их в вагранках без превращения в мелочь и образования большого количества пыли-уноса;

в) распространенность сырья, учитывая, что минеральную  вату должны вырабатывать непосредственно в местах потребления или вблизи этих мест вследствие нетранспортабельности её;

г) доступность  получения сырья и несложность  его предварительной подготовки. [2]

На разрабатываемом  предприятии для изготовления минеральной  ваты применяются диабаз и доменный шлак.

Сырьевые материалы для минераловатного  производства достаточно разнообразны и имеются в стране в большом количестве. К сырью для производства минеральной ваты предъявляют следующие основные требования: оно должно иметь определенный химический состав, обеспечивающий стойкость волокна против действия эксплуатационных факторов (влаги, температуры); невысокую температуру получения расплава, достижимую в применяющихся для этих целей плавильных агрегатах; образовывать силикатные расплавы, характеризующиеся необходимыми для волокнообразования реологическими показателями; быть распространенным и не требовать сложной предварительной подготовки.

На проектируемом заводе в качестве сырьевых материалов для производства минеральной ваты используются доменные шлаки с добавлением диабаза.

Доменные шлаки – наиболее распространенное сырье для производства минеральной ваты и изделий на ее основе – используют как в твердом виде, в виде щебня, так и в огненно-жидком состоянии. В зависимости от модуля кислотности М_к различают щебень марки А – с М_к 1,2 и более и Б - с М_к менее 1,2. В зависимости от крупности зерен щебень делят на фракции 40-70 мм и свыше 70 до 120 мм.

Основным показателем, определяющим пригодность сырья для производства минеральной ваты,  является модуль кислотности М_к, который представляет собой отношение суммы процентного содержания в сырье кислых оксидов – кремнезема SiO₂ и глинозема Аl₂О₃ – к сумме процентного содержания в нем основных оксидов – кальция СаО и магния MgO. Модуль кислотности минеральной ваты типа А – не менее 1,4, типов Б и В – не менее 1,2 (ГОСТ 4640); для ваты на основе горных пород рекомендуется модуль кислотности 1,7–2,2, базальтового волокна – более 2,2. Из подготовленных компонентов составляют шихту путем весового дозирования каждого компонента с помощью автоматического весового дозатора.

Зерновой состав щебня доменного  шлака должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

 

Размер  отверстий контрольных  сит, соответствующих размеру зерен, мм	Полный остаток на контрольном сите, % по массе
d	90-100
0,5(d+D):
- для каждой фракции	30-80
- для смеси фракции	40-70
D	0-10
1,25D	0-0,5

 

Насыпная плотность щебня должна быть не менее 1000 кг/м³.

 

Щебень по прочности подразделяют на марки в соответствии с требованиями, указанными в таблице 2.2.

 

 

 

 

Таблица 2.2.

 

Марка щебня по прочности	Потери массы при испытании  на дробимость, %
1200	До 15
1000	Св. 15 до 25
800	"  25  "  35

 

Модуль кислотности щебня должен быть не менее 0,9.

В щебне содержание серы в пересчете  на серный ангидрит (_SO3) не должно быть более 5% по массе.

В щебне не должно быть включений  металла, топливных шлаков, зол, колошниковой пыли.

Для связывания волокон ваты при  изготовлении из них изделий используются различные связующие вещества: органические (нефтяные битумы, синтетические смолы) и неорганические (растворимое стекло, цемент, некоторые глины).

Связующие вещества, используемые в  производстве минераловатных изделий, должны обладать следующими основными  свойствами:

– высокой склеивающей способностью, позволяющей получать прочные изделия;

– возможностью тонкого диспергирования  для образования тонкой и ровной поверхности, покрывающей волокна;

– температуростойкостью, водостойкостью, недефицитностью и невысокой  стоимостью.

Самыми эффективными связующими веществами в производстве минераловатных изделий являются синтетические смолы, поскольку их использование дает возможность получать гибкие и штучные жесткие изделия из минеральной ваты с объемными массами и теплопроводностью меньшими, нежели у исходной минеральной ваты.

Синтетические смолы, применяемые  для этой цели, должны:

– хорошо растворяться в воде и  других растворителях;

– легко диспергироваться, чтобы  покрывать волокна тонкой пленкой;

– обладать хорошей адгезией к  волокну;

– быть термореактивными, т.е. не размягчаться при повторном нагревании;

– не иметь склонности к самопроизвольному  старению.

Наиболее удовлетворяют этим условиям феноло-формальдегидные смолы.

Фенолоспирты, применяемые на проектируемом  заводе для склеивания минерального волокна, должны содержать:

– сухой остаток не менее 50%;

– свободный фенол не более 9%.

 

3.Вариантное проектирование.

Производство минеральной ваты и изделий из нее включает в  себя такие основные технологические операции, как подготовка сырьевых материалов, составление сырьевой смеси (шихты); плавление сырья; переработка расплава в волокно; осаждение минеральной ваты и формирование минераловатного ковра в камере волокноосаждения; введение связующего; тепловая обработка минераловатного ковра; продольная и поперечная резка ковра на изделия заданных размеров.