Современное производство минераловатных плит

Введение

  Минераловатная плита – это теплоизоляционный материал, который изготавливается из минеральной ваты и синтетического связующего. Минераловатная плита отличается устойчивостью к воздействию высоких температур, а если ее произвели из натуральных горных пород, то они начнут плавиться только после двух часов воздействия температуры в тысячу градусов. Кроме того, минераловатная плита устойчива к воздействию большинства химических агрессивных веществ: щелочей, масел, растворителей. Плиты из минеральной ваты имеют различную жесткость и плотность. Еще одно преимущество – высокий коэффициент паропроницаемости, что дает возможность свободно проникать водяному пару. Это помогает сохранить материал от образования влаги, которая может приводить к распространению плесени и различных вредителей.

К достоинствам минераловатной плиты можно также отнести следующее:

- Низкое водопоглащение – не более 1,5%.

- Полная негорючесть.

- Легкость и удобство эксплуатации. Материал не нуждается в специальном  крепеже, ее легко разрезать  и уложить.

- Волокнистая структура обеспечивает  упругость и высокую прочность  материалу.

- Отсутствие деформации даже  при больших нагрузках.

- За счет волокнистой структуры  такая плита является хорошим  звукоизолятором. Это качество очень полезно в промышленном строительстве, так как шумоизоляционные свойства помогают сократить толщину устанавливаемой изоляции.

- Долговечность. Материл выполняет свои функции до 25 лет.

- Экологичность.

 

 

 

   Этот материал может использоваться как на вновь возводимых домах, так и на уже эксплуатируемых. На сегодня плиты из минеральной ваты являются самым безопасным, экологичным и эффективным тепло- и звукоизолятором.

В данном курсовом проекте будет  описыватся технология производства полужестких плит марки 125 . Которая применяется, как в жилом, так и в промышленном строительстве. Служит утеплителем для чердака, крыши, перегородок, а также в системах «сэндвич». Монтаж материала производится путем запрессовки его между строительными элементами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая часть

1.1. Назначение минераловатных изделий и требования к ним

 Согласно настоящему стандарту ДСТУ Б В.2.7-97-2000 выпускают плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные:

1.1.1. Область применения.

  Настоящий стандарт распространяется на теплоизоляционные плиты из минеральной ваты и синтетического связующего с гидрофобизирующими добавками или без них (далее - плиты), предназначенные для тепловой изоляции строительных конструкций в условиях, исключающих контакт изделий с воздухом внутри помещений, и промышленного оборудования.

1.1.2. Общие технические требования

  Основные параметры и размеры

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

2) Номинальные размеры плит должны соответствовать указанным

 в таблице  1.1.

Таблица 1.1.

  Конструкторско-технический анализ и программа выпуска продукции

Наименование изделия	Эскиз	Размеры, мм			Способ производства	Производительность,м3/год
		L	B	H		Годовая	Расчетная
Минераловатная плита		1000	500	50	Конвейерный	10150	10136

                                                                                        

  

 

 

 

 

 

  Характеристики

1. Предельные отклонения номинальных размеров плит в миллиметрах не должны превышать:

± 10 — по длине;

+10; -5 — по ширине;

        +7; -2 — по  толщине

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

Таблица 1.2.

	Единица измерения	Значение
Наименование показателя
Марка		125
Плотность	кг/	125
Теплопроводность, не более при температуре: (298±5) К (398±5) К	Вт/(м·К)	0,049 0,072
Сжимаемость, не более	%	12
Сжимаемость после сорбционного увлажнения, не более	%	16
Содержание органических веществ  по массе, не более	%	4
Влажность по массе, не более	%	1

 

3) По горючести плиты марки 125 должны относиться к группе Г1 по

 ГОСТ 30244.

 4) 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

  1) Для изготовления плит марки 125 должна применяться минеральная вата типов А, Б, В по ГОСТ 4640.

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

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

 1.1.3. 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.

1.1.4. Транспортирование и хранение

  1) Плиты перевозят крытыми транспортными средствами всех видов в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на транспорте данного вида.

 2) При транспортировании плит, упакованных и сформированных в транспортные пакеты, допускается использовать открытые транспортные средства.

 

 3) Отгрузка плит марок 75, 125 и 175 потребителю должна производиться не ранее суточной выдержки их на складе, плит марки 225 — не ранее двухсуточной выдержки.

 4) Срок хранения плит — не более 6 месяцев с момента их изготовления.

При истечении  гарантийного срока плиты могут  быть использованы по назначению после  предварительной проверки их качества на соответствие требованиям настоящего стандарта.

1.1.5. Область применения теплоизоляционных плит

из  минеральной ваты на синтетическом связующем

Плиты М125 применяют  в качестве утеплителя в легких ограждающих конструкциях каркасного типа.

Для тепловой изоляции оборудования с температурой изолируемой поверхности до 400 °С.

 

1.2. Эффективные области применения минераловатных изделий

  Области применения минераловатных изделий в соответствии с

ДСТУ Б В.2.7-97-2000 приведены в таблице 1.2.1.

Таблица 1.2.1.

Марка плит	Область применения
75	В качестве ненагруженной тепловой изоляции в горизонтальных строительных ограждающих конструкциях.  Для тепловой изоляции оборудования с температурой изолируемой поверхности от минус 60 до 400°С.
125	В качестве ненагруженной тепловой изоляции в горизонтальных строительных ограждающих конструкциях.  В качестве утеплителя в легких ограждающих конструкциях каркасного типа.  Для тепловой изоляции оборудования с температурой изолируемой поверхности до 400°С.
175	В качестве тепловой изоляции в вертикальных и горизонтальных строительных ограждающих конструкциях.  В качестве утеплителя в легких ограждающих конструкциях каркасного типа.  В качестве теплоизоляционного слоя в трехслойных бетонных и железобетонных ограждающих конструкциях (плиты из минеральной ваты типа А).  Для тепловой изоляции оборудования с температурой изолируемой поверхности до 400°С.
225	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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 2. Анализ существующих технологий производства

Само по себе, производство минераловатных плит включает в себя следующие основные технологические этапы:

- прием исходного сырья, хранение и подготовка исходных материалов, их дозирование и производство шихты;

- плавление шихты под действием высокой температуры и получение в результате минерального расплава;

- процесс переработки полученного расплава и выработка волокна;

введение связующей составляющей методом распыления;

- отдув волокна посредством центрифуги, и качественное равномерное распределение по всей ширине камеры волокноосаждения, изготовление из него минераловатного ковра установленной толщины;

- подпрессовка, просушка, а также отверждение минералватного ковра в камере полимеризации методом прососа теплоносителя;

- процесс охлаждения, резка ковра на специальном форматном станке и упаковка плит в тару.

  Минераловатные плиты могут быть получены конвейерным, мокрым (из гидромасс), кубовым способами.

     При конвейерном способе получения минераловатных плит на синтетическом связующем, ковер формируется на сетчатом конвейере. Влажность ковра в зависимости от способа введения связующего меняется от 10 до 50%. Необходимая жесткость минераловатных плит достигается за счет повышения содержания связующего до 8-10% и увеличения давления подпрессовки в камере  тепловой  обработки. 
     При мокром способе процесс изготовления минераловатных плит состоит из трех основных операций: приготовления гидромассы, формирования из нее непрерывного минераловатного ковра и его тепловой обработки.

 

 

 

 

Гидромассу приготавливают из разрыхленной минеральной ваты, связующего

и пенообразователя. Добавка пенообразователя облегчает смешивания волокна со связующим и способствует повышению однородности гидромассы. Свойства гидромассы существенно влияют на структуру минераловатных плит и их физико-механические характеристики и зависят от способа ее приготовления.

   Для получения гидромассы используют смесители периодического или непрерывного действия различных конструкций, в основном смесители роторного и валкового типов. Полученная однородная гидромасса и поступает в бункер формовочного устройства. Формование может осуществляться двумя способами: подпрессовкой гидромассы до заданной толщины ковра и отливкой ковра с последующим вакуумированием и калибровкой.

   Производство минераловатных плит, как правило, не способствует выделению вредных и отравляющих веществ, что во многом связано с тем, что при их изготовлении непосредственно используются самые простые и естественные горные материалы природного месторождения.

Следует отметить, что производство минераловатных плит сопровождается значительным по объему выходом твердых отходов производства (это, как правило, обрезка кромок, обрезки мерных длин, бракованный материал и т.п.). Применение этих отходов производства в роли регенеративного сырья в технологическом процессе дает возможность весьма значительно уменьшить загрязнение окружающей среды, а также благоприятствует экономии материально-технических и сырьевых ресурсов.

Наиболее широко распространенным плавильным аппаратом, используемым для изготовления расплава при получении минеральной ваты, считается коксовая вагранка.

 

 

 

 

 

 

 

2.1.Выбор технологи производства

В  предыдущем разделе я привела сравнительную характеристику двух способов производства минераловатных плит и результаты сравнения привели к тому,что для производства полужестких минераловатных плит самым оптимальным способом производства являеться конвейерный. Потому что этот способ является экономически выгодным для производства плит М125.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Характеристика исходного сырья и полуфабрикатов

   В настоящее время основным сырьём для получения минеральной ваты, используемой для производства минераловатных утеплителей, являются доменные шлаки - отходы металлургической промышленности. В состав шлаков входят в основном окислы (SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO и MnO), а так же примесь силикатов.

    Основными требованиями, предъявляемыми к сырью, являются: химический состав, обеспечивающий невысокую температуру плавления; необходимые для волокнообразования реологические свойства расплава и получение ваты, стойкой против действия эксплуатационных факторов; распространенность сырья и несложность его предварительной подготовки.

    Запасы сырья, позволяющего изготавливать минеральную вату из однокомпонентной шихты без добавок, весьма ограничены, поэтому большинство заводов работает на двух и более компонентной шихте. Шихта должна обеспечивать необходимую вязкость расплава и долговечность волокна. Подшихтовку шлаков производят кислыми добавками с высоким осаждением

SiO₂ и Al₂O₃ с целью понижения модуля основности шихты Мо  до значения не более 0,8(или модуля кислотности до значения не менее 1,2)  ,определяемых по формулам:

1.  

 

2.

Модуль кислотности  должен быть не менее 1,5 для высшей категории и не менее 1,2 для первой категории качества. С повышением модуля кислотности увеличивается долговечность ваты, так как становится больше её химическая стойкость и, в частности, водостойкость. Также следует учитывать модуль вязкости М_в,

 

 

 

который более точно характеризует вязкость расплава. Его вычисляют по формуле:

При ваграночном способе производства минеральной ваты без подогрева воздуха верхний предел модуля вязкости (критический), при котором сохраняется достаточная производительность плавильного агрегата, не должен превышать 1,2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Технологическая схема  производства и детальное описание  технологии

4.1Детальное описание  технологии производства

   По конвейерной технологии с применением синтетического связующего изготавливают основной объем минераловатных изделий. Технологический процесс предусматривает: получение силикатного расплава; получение минерального волокна из расплава; приготовление раствора связующего; получение минераловатного ковра, пропитанного раствором синтетического связующего, формование и термообработку минераловатного массива заданной плотности; разрезку на изделия заданных размеров; упаковку и складирование готовой продукции.

Для начала шлак и кирпичный бой дозируют, затем отправляют в непрерывно действующий противоточный тепловой агрегат тоисть вагранку  для получения синтетического расплава.

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 выпускают из вагранки через летку, которая обычно расположена  в боковой стенке на высоте 0,2-0,35 диаметра вагранки от днища или непосредственно  в днище. Диаметр отверстия летки 35-80 мм зависит от производительности вагранки.

После получения силикатного расплава его перерабатывают в волокно центробежным способом с использованием 4х валковой центрифуги. Полученное минеральное волокно попадает в камеру волокноосаждения, в которой происходит осаждение минераловатных волокон, а затем волокна отправляют на конвейер для формования минераловатного ковра .Для отделения корольков на торцевой части камеры волокноосаждения устанавливают стальную плиту.

 

 

 

Методом пульверизации наносят  синтетическое связующее. Связующее, введенное в ковер методом пульверизации, находится в ковре в виде отдельных мелких капель. Скрепление волокон достигается только за счет капель, удерживающихся в местах «скрещивания» волокон. Чем мельче капли, тем равномернее они будут распределены по объему ковра, тем лучшим будет сцепление волокон.

    Минераловатный массив заданной толщины и плотности формуют приложением к нему определенных механических усилий посредством профилирующих и калибрующих приспособлений.

   После предварительной калибровки минераловатиый ковер через промежуточный конвейер подается в камеру полимеризации на термообработку. Здесь ковер доуплотняется до заданной плотности и термообрабатывается, в результате чего происходят отверждение связующего с образованием фазовых конденсационных контактов и сушка ковра за счет прососа через его толщу газообразного теплоносителя.

Камера представляет собой установку  непрерывного действия с позонным регулированием температуры и гидравлического  режима. Конструктивно она состоит  из секций длиной по 6 м каждая. Между секциями имеются шторы, разделяющие камеру на тепловые зоны.

Подпрессовка минераловатного ковра осуществляется между двумя парами конвейеров. Каждая пара состоит из сетчатого конвейера, рабочая ветвь которого лежит на рабочей ветви цепного конвейера. Сетчатый конвейер формирует поверхность изделия, а цепной создает давление прессования.

Подъем и опускание направляющих верхнего конвейера обеспечивают необходимый рабочий зазор между ветвями цепных и сетчатых конвейеров, что определяет толщину изготавливаемых изделий.

    На выходе из камеры полимеризации минераловатный ковер отправляется на резательный станок в котором происходит продольная и поперечная резка на плиты.

  И в завершении готовое изделие отпровляется на упаковку в упаковочную машину,а  затем на склад готовой продукции.

 

4.2Технологическая схема производства минераловатных плит

 

Склад шлака		Склад кирпичного боя		Склад синтетического связующего
Дозировка		Дозировка
Получение синтетического  расплава (вагранка)
Получение мв волокон в 4х валковой центрифуге
Осаждение мв волокон                                  (камера волокноосаждения)
Формование мв ковра (конвейер)
Нанесение связующего                                   (камера пульверизации)
Формование мв массива
Термообработка мв массива и охлаждение (камера полимеризации)
Продольная и поперечная резка плит (резательный станок)
Упаковка (упаковочная машина)
Склад готовой продукции

 

5. Технико - экономические показатели

Технико-экономические  показатели представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1

№ п.п.	Показатели	Ед. измерения	Величина показателей по
			курсовому проекту	типовому проекту
Основные показатели
1	Мощность цеха в год: - в условных показателях - в натуральных	м3 шт	10136 253400
2	Производственная площадь цеха	м2	1062,4
3	Установленная мощность электродвигателей	кВт	196,9
4	Годовая потребность в энергоресурсах: - электроэнергии	кВтч	351624
5	Списочное количество производственных рабочих	чел	39
Удельные показатели
6	Съем продукции с 1м2 производственных площадей	м3/м2	9,54
7	Выработка продукции на 1 списочного рабочего	м3/чел	259,8

 

Продолжение табл. 5.1

8	Энерговооруженность рабочего		9016
9	Удельные расходы на 1 м3 продукции: - трудоемкость - электроэнергии	чел-час/м3 кВт-час/м3	7,6 34,69

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. К.Э. Горяйнов, К.Н. Дубенецкий, С.Г. Васильков, Л.Н. Попов. Технология минеральных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. М., Стройиздат – 1976.
2. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. Под ред. М.Я. Сапожникова. М., Издательство по строительству – 1970.
3. Технология теплоизоляционных материалов. Ю.П. Горлов, А.П. Меркин, А.А. Устенко. – М.: Стройиздат, 1980.
4. Основы технологии отделочных, тепло- и гидроизоляционных материалов. В.Д. Глуховский, Р.Ф. Рунова, Л.А. Шейнич, А.Г. Гелевера. – К.: «Вища школа. Головное изд-во», 1986.