Специалисты по внешнему и модульному строительству Enviro Building Solutions выиграли контракт стоимостью 2,8 миллиона фунтов стерлингов на строительство блока из восьми классных комнат для школы Thomas...
Минеральное волокно получают из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и др. К минераловолокнистым материалам относят минеральную вату (шлаковату) , волокно на основе горных пород, базальтовое и стеклянное волокно. Минеральная вата состоит из тончайших взаимно переплетающихся волокон, находящихся в стекловидном состоянии, и неволокнистых включений в виде капель застывшего расплава.
Минеральную вату (минеральное волокно) применяют для изготовления тепло- и звукоизоляционных изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и промышленности для изоляции поверхностей температурой не более 700°С. Высокие показатели теплоизоляционных свойств минеральной ваты и изделий из нее, недефицитность сырьевых материалов для ее изготовления, сравнительно низкая стоимость определили широкое распространение этого материала в строительстве. Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены содержанием в ней большого количества воздушных пор и каналов (95% от общего объема ваты).
Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 9573) и их аналоги на основе волокна из горных пород применяют при изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от -60 до +400°С.
Минераловатные плиты повышенной жесткости на синтетическом связующем (ГОСТ 22950) и их аналоги на основе волокна из горных пород и на основе стекловолокна используют в строительных конструкциях, в том числе стеновых панелях, перекрытиях, покрытиях.
Теплоизоляционные цилиндры и полуцилиндры из минеральной ваты на синтетическом связующем (ГОСТ 23208) незаменимы как элементы изоляции трубопроводов при температуре изолируемой поверхности от -180 до +400°С.
Теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на битумном связующем (ГОСТ 10140) применяют в строительных конструкциях, для изоляции технологического оборудования и трубопроводов, промышленных холодильников при температуре изолируемой поверхности от -100 до +60°С; в конструкциях для изоляции трубопроводов диаметром свыше 108 мм и аппаратов при температуре изолируемой поверхности от -180 до +400°С.
Минераловатные прошивные маты (ГОСТ 2188 0) и их аналоги на основе базальтового, стеклянного волокна и на основе горных пород предназначены для изоляции промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности -180. . .+600°С; а также для изделий в качестве изолирующего покровного материала.
Эластичный войлок из минеральной ваты на синтетическом связующем служит для изоляции промышленных объектов, оборудования, резервуаров при температуре изолируемой поверхности от -180 до +600°С.
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.
Способ подготовки сырьевых материалов зависит от вида плавильного агрегата, применяемого для плавления сырья и получения расплава. В качестве такового используют шахтную печь-вагранку, рекуперативную или регенеративную и шлакоприемные ванные печи.
Перерабатывают силикатные расплавы в минеральное волокно также различными технологическими способами, которые существенно влияют на качественные показатели минеральной ваты. Осаждение волокна и формирование минераловатного ковра осуществляются в камерах волокноосаждения.
В зависимости от назначения минеральную вату выпускают трех типов (ГОСТ 4640) : А - для производства плит повышенной жесткости из гидромассы, плит горячего и полусухого прессования марки 200 и других изделий на синтетическом связующем; Б - для производства плит марок 50, 75, 125, 175, цилиндров, полуцилиндров на синтетическом связующем, матов, шнуров и войлока; В - для производства плит на битумном связующем. У ваты, поступающей на изготовление изделий, или товарной ваты, контролируют модуль кислотности (Мк) , средний диаметр волокна, плотность, влажность, содержание органических веществ.
Транспортируют товарную минеральную вату в крытых вагонах или других закрытых транспортных средствах, предохраняющих ее от увлажнения, уплотнения и загрязнения, свернутой в рулоны и упакованной в деревянные планки с проволочной обвязкой или в водонепроницаемую бумагу, пергамин, синтетическую пленку. При погрузке, разгрузке и перевозке минеральной ваты необходимо соблюдать все меры предосторожности, обеспечивающие сохранность ваты и тары. Масса одного места упакованной ваты не должна быть более 50 кг, а при контейнерной перевозке -200 кг. Высота штабеля ваты, упакованной в мягкую тару, не должна превышать 2 м.
Сырье для производства минеральной ваты
В качестве сырьевых материалов для производства минеральной ваты используют шлаки (отходы черной и цветной металлургии) , природные силикатные (содержащие кремнезем) и карбонатные (углекислые) горные породы, отходы промышленности -бой керамического кирпича, горелые породы, пыль-унос цементного и керамзитового производств.
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. Щебень из доменного шлака для производства минеральной ваты ГОСТ 188 66) применяют для плавления в вагранках, огненно-жидкие шлаки - в шлакоприемных ванных печах. В зависимости от модуля кислотности Мк различают щебень марки А - с Мк 1,2 и более и Б - с Мк менее 1,2. В зависимости от крупности зерен щебень делят на фракции 40-70 мм и свыше 70 до 120 мм.
Из природных сырьевых материалов применяют изверженные горные (базальты, диабазы, габбро) и осадочные (мергели, доломиты, известняки) породы. Для получения силикатного расплава в вагранках наиболее пригодны изверженные горные породы, отличающиеся высокой прочностью и равномерностью химического состава. Для плавления в ванных печах чаще применяют изверженные базальты, горные габбро-диабазовые породы, а также осадочные - мергель, лесс, суглинок, глину, глинистые сланцы. Наиболее качественную минеральную вату получают с использованием базальтов с последующим плавлением сырья в ванных печах, коксо-газовых вагранках или вагранках с кислородным дутьем.
Для корректировки их химического состава используют осадочные карбонатные породы: известняк, доломит.
Основным показателем, определяющим пригодность сырья для производства минеральной ваты, является модуль кислотности Мк, 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.
Установки для плавления сырья
Основной тип плавильного агрегата (для отечественных предприятий) при производстве минеральной ваты - вагранка - шахтная печь диаметром 1000, 1250 или 1400 мм (табл. 4.1) . Широкое распространение вагранок объясняется высоким коэффициентом использования теплоты от сжигаемого топлива, большой производительностью при небольших габаритах, несложностью конструкции, незначительными капитальными затратами и простотой обслуживания.
Вагранка 5232М диаметром 1250 мм наиболее распространена в промышленности. Она представляет собой вертикальную печь, состоящую из двух основных частей - горновой и шахтной. В горновой, нижней, части вагранки происходят горение топлива и плавление сырья. Здесь развиваются наиболее высокие температуры, поэтому горновая часть защищена водяной рубашкой - ватержакетом. Выше ватержакета шахта защищена от воздействия высоких температур футеровкой из шамотного кирпича.
Воздух, необходимый для горения топлива, подается в вагранку через специальные устройства - фурмы, которые симметрично расположены по окружности вагранки в один-три ряда на высоте 0,5-0,8 диаметра вагранки от ее днища. В каждом ряду находится 8-6 фурм диаметром 60-50 мм. Фурмы каждого ряда соединены общим кольцевым коллектором (фурменным поясом) , через который воздух поступает по всему периметру вагранки.
Сортированные сырьевые материалы и кокс 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. Высота рабочей зоны вагранки равна 4-5 ее диаметрам. Рас-
Тавлица 4.1
Технические характеристики вагранок
Показатели |
Тип и модификация вагранок | ||||
СМ-50 |
СМ-5266 |
СМ-5232А |
СМ-5232М |
СМТ-208 | |
Средняя производительность, т/ч |
1,2 |
1,5-1,6 |
1,6-2,1 |
2,2-2,5 |
2,8-3,2 |
Внутренний диаметр шахты в зоне фурм, мм |
750 |
1000 |
1250 |
1250 |
1340 |
Расстояние от пола до осей фурм первого ряда, мм |
400 |
600 |
600 |
750 |
700 |
Площадь зоны плавления, м2 |
0,441 |
0,784 |
1,226 |
1,226 |
1,4 |
ход топлива (кокса) в вагранках, зависящий в основном от применяемых сырьевых материалов, составляет 18-20% массы сырья.
Вагранка - непрерывно действующий противоточ-ный 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 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. Для стабилизации струи расплава к боковой летке может быть пристроен копильник.
В отличие от вагранок 5232М новые вагранки СМТ-208 комплектуют оборудованием по дожигу СО, пылеулавливающей установкой и испарительной системой охлаждения. Нижняя часть вагранки (главная секция) представляет собой конструкцию, состоящую из двух стальных обечаек, имеющих форму усеченных конусов. В нижней и верхней частях обечайки соединены вваренными кольцами. Обечайки и кольца образуют ватержакет, в который через два патрубка в нижней части секции подается охлаждающая вода.
воды в прочих охлаждаемых контурах.......................... 3,5
Давление газа в горелках, Па........................................... 5000
Габаритные размеры, мм.......................... 4140х4720х21700
Масса, кг:
без футеровки .......................................................... 26000
с футеровкой............................................................... 36000
Во избежание деформаций ватержакета, вызванных разностью температурных удлинений внутренней и наружной обечаек, в последнюю вварены два линзовых компенсатора.
В нижнюю часть вагранки вварены 20 фурм, наклоненных под углом 15° к горизонту. Каждая фурма снабжена дроссельным клапаном для изменения интенсивности дутья и перераспределения воздуха между ними. Кроме того, фурмы имеют смотровые глазки и небольшие люки для чистки. Дутье к фурмам поступает через фурменный пояс-коллектор, представляющий собой кольцевой короб, прикрепленный к главной секции.
В нижней части вагранки установлены узел выпуска расплава, люк розжига и механизмы закрывания днища. Узел выпуска расплава состоит из летки и воз-духоохлаждаемого предохранительного щитка, который служит для защиты персонала от брызг расплава, а также заслонкой, частично перекрывающей отверстие летки. Сечение выпускного отверстия можно
Таблица 4.
Технические характеристики плавильных агрегатов
Показатели |
Коксовая вагранка |
Ванная печь |
Газовая |
Конвер- |
Шлакоприемная | ||||||
холодное дутье |
горячее дутье |
площадью, |
|
вагранка |
тер |
печь площадью, м2 | |||||
на шлаках |
на горных породах |
на шлаках с подкисле-нием |
на горных породах |
62 |
70 |
42 |
|
|
30 |
25 | |
Производительность по расптву, кг/ч |
1974 |
1688 |
2300 |
2200 |
2400 |
3250 |
2500 |
1900 |
3000 |
2700 |
4420 |
Модуль кислотности |
1-1,2 |
1,2-1,6 |
1,3-1,5 |
1,44 |
1,2 |
1,41 |
2,2 |
1,4-1,5 |
1,5-2 |
1,5-1,6 |
1-1,1 |
Удельный расход: природного газа, м3/т азута, кг/т электроэнергии, кВт-ч/т кокса, кДж/кг |
35 7133 |
50 10842 |
65 40 64 92 |
48 45 7464 |
80 |
247 75 |
200 160 |
210 40 |
300 250 |
440 |
102 |
Расход усл. топлива на 1 т раептва, кг |
316 |
481 |
392 |
420 |
414 |
390 |
334 |
332 |
473 |
74 |
78 |
Технические характеристики вагранки СМТ-208
Производительность, т/ч:
по расплаву ............................................................ 2,0-3,0
с подогревом дутья ............................................... 2,0-3,6
Диаметр, мм....................................................................... 1400
Количество рядов фурм, шт................................................ 1
Количество фурм, шт........................................................... 20
Диаметр фурм, мм............................................................... 100
Расход, м3/ч:
газа на дожигание СО ..................................................... 30
воздуха........................................................................... 2900
химически очищенной воды на подпитку
испарительной системы охлаждения ........................ 1,65
воды в мокром пылеуловителе ..................................... 12
регулировать, поднимая или опуская предохранительный щиток. Для розжига вагранки предусмотрен специальный люк, закрываемый футерованной дверцей. Закрывание и открывание днища вагранки производятся с помощью специального механизма, состоящего из двух скалок, оканчивающихся роликами. Концы скалок шарнирно соединены траверсой, на среднюю часть каждой воздействует пневмоцилиндр.
Механизм снабжен предохранительными штырями, препятствующими случайному открыванию полуднищ.
Над главной секцией расположена промежуточная, состоящая из двух цилиндрических обечаек, соединенных между собой кольцами. Так же, как и главная секция, промежуточная снабжена двумя линзовыми компенсаторами. Если при розжиге вагранка была оставлена без воды, а затем в разогретый до высокой температуры ватержакет была подана холодная вода, то в результате интенсивного парообразования внутри ватержакета создается высокое давление и вода вскипает изза ее недостаточного поступления или прекращения подачи.
Ванные печи. В качестве плавильных агрегатов для переработки горных пород на вновь строящихся предприятиях применяют ванные печи, а для переработки жидких металлургических шлаков в расплавы, пригодные для производства минеральной ваты, - шлакоприемные ванные печи. По сравнению с вагранками ванные печи обладают рядом технологических преимуществ: работают на жидком или газообразном топливе; в них можно плавить сырье мелких фракций, в том числе пылевидное; обеспечивают однородность расплава, что позволяет получать минеральную вату высокого качества.
В зависимости от способа подогрева воздуха различают регенеративные и рекуперативные ванные печи (табл. 4.3) .
Большинство промышленных ванных печей - регенеративные с площадью зеркала расплава 48 и 62 м2. Регенераторы (левый и правый) размещены в одном блоке перед торцовой стенкой варочной части печи и соединены с ней горелками и шлаковиками для осаждения частиц уноса сырья. Насадка регенераторов, выполненная из шамота и высокоглиноземистого кирпича, работает периодически, сначала воспринимая (аккумулируя) теплоту отходящих газов из печи, а затем отдавая эту теплоту потоку воздуха, подаваемому на горение топлива. Насадка регенераторов позволяет нагреть воздух до 1000°С. Направление движения пламени в варочной части печи изменяется автоматически, через определенные промежутки времени и, таким образом, поочередно работает то правый, то левый регенератор.
Рекуперативные ванные печи более экономичны, чем регенеративные, но требуют применения высокожароупорных элементов. Рекуператор - устройство для подогрева воздуха или газа, в котором теплота передается от горячих отходящих газов к нагреваемому воздуху через поверхность разделяющей стенки.
Ванная печь, состоящая из варочной и выработоч-ной (фидер) частей, работает следующим образом. Подготовленную шихту подают загрузчиками или гидравлическими толкателями в бассейн варочной части через специальные загрузочные окна, расположенные на боковых стенках печи. Бассейн варочной части прямоугольный или суживающийся к фидеру; глубина бассейна 500 мм. В зависимости от производительности с каждой стороны печи располагают от одного до четырех загрузчиков. В варочной части установлены от двух до четырех го-релочных устройств, обеспечивающих подковообразное или поперечное направление пламени. Полученный в варочной части силикатный расплав поступает в фидер. Фидер, как и варочная часть, прямоугольный. Между варочной частью и фидером выложен порог для предотвращения поступления в фидер нерасплавленных кусков сырья. Расплав из фидера выдается через водоохлаждаемую летку при центробежно-валковом способе его переработки или через фильерные питатели при фильерном.
Перед леткой в своде фидера установлено горе-лочное устройство для поддержания заданной температуры расплава и достижения его однородности.
Дно бассейна печи - под - выложено из шамотных брусьев, по металлическим полосам, расположенным на донных балках. Стены бассейнов печи и фидера, загрузочные отверстия, влеты горелок выполнены из бакора (огнеупорного материала с большим содержанием оксида циркония и глинозема) , свод и верхнее строение печи и фидера - из динаса.
Шлакоприемные ванные печи (табл. 4.4) отличаются от регенеративных и рекуперативных тем, что в печь загружают не сыпучие материалы, а расплавленные . Расплавленный шлак сливают в печь по желобу. Периодичность и количество сливаемого в печь жидкого шлака - до 5-6 заливок в сутки. Вместимость шлаковозных ковшей - 8-20 т. Недостающие сырье-
Таблица 4.3
|
Технические характеристики |
ванных печей |
|
|
| |
Показатели |
|
Печи |
|
| ||
рекуперативные |
|
|
регенеративные |
| ||
Производительность, т/сут |
12 |
|
38 |
|
|
60 |
Площадь зеркала печи, м2 |
18 |
|
48 |
|
|
62,5 |
Темература, °С расплава: в варочной печи в фидере |
1350 1450 |
|
|
1450 до 1500 |
| |
воздуха: в регенераторе в рекуператоре |
700-800 |
|
|
100 |
| |
Расход топлта, мУч |
260 |
|
510 |
|
|
760 |
Загрузчики сырья: тип количество, шт. |
Гидравлические толкатели 3 |
|
Плунжерные 6 |
|
|
Шнековые |
Таблица 4.4
Технические характеристики шлакоприемных печей
Показатели |
Шлакоприемные печи | ||||
Масса за^^аемэго шлака, т |
55 |
20 |
8-10 |
25 |
10-20 |
Площадь зеркала варочной части, м2 |
42 |
25 |
15,5 |
25 |
17 |
Производительность печи по расплаву, т/ч |
3,9 |
4,42 |
1 |
3,5 |
2,5-2,8 |
Вид топлива |
Природный газ |
Коксовый газ |
Природный газ |
Коксовый газ |
Электроэнергия |
Удельная теплота сгорания топлива, МДж/м3 |
35,6 |
17,2 |
35,6 |
18 |
- |
Средний расход газа, мУч |
335 |
450 |
70 |
460 |
- |
Средняя тежература шлака, °С: заливаемого выдаваемого |
1240 1320 |
1319 1318 |
1350 1340 |
1150-1250 1420-1460 |
1300-1350 1400 |
вые компоненты для получения расплава необходимого качества подают непосредственно в шлакоприемную печь или желоб во время заливки. В качестве подкисляющих добавок применяют бой стекла, песок, горелые горные породы и т.д. Футеровка бассейна шлакоприемных печей обычно выполнена хромомагнезитовым кирпичом, свод - динасовыми огнеупорами. Подогретый в печи жидкий шлак поступает в фидер. Печь отапливается газовыми горелками. На шлакоприемных печах обычно смонтировано по два фидера с узлами переработки расплава в волокно.
Преимущества производства минеральной ваты из огненно-жидких шлаков - экономия топлива, идущего на переплавку шлаков, и отсутствие отделений подготовки и хранения шихты; недостатки - затруднено получение расплавов требуемого химического состава, минераловатное производство ставится в зависимость от особенностей работы доменного цеха.
Переработка минерального расплава в волокно
Полученный в плавильном агрегате минеральный расплав перерабатывают в волокно следующими способами: пародутьевым, центробежно-валковым, цен-тробежно-дутьевым, фильерно-дутьевым (табл. 4.5).
Пародутьевой способ. Расплав непрерывно вытекает из летки плавильного агрегата и раздувается струей энергоносителя, поступающего из дутьевой головки. В качестве энергоносителя используют пар давлением до 0, 6 МПа. Под действием энергоносителя струя расплава температурой 1300-1350°С дробится на мельчайшие струйки, которые частично вытягиваются в волокно, а частично выпадают в виде неволокнистых включений - «корольков» различной формы. Полученное таким образом волокно поступает в камеру волокноосаждения. Преимущество способа - простота и надежность в работе дутьевых головок; недостаток - большой расход энергоносителя и невысокое качество получаемой минеральной ваты.
Центробежно-валковый способ. Этим способом получают минеральное волокно из расплава под действием центробежных сил, создаваемых вращающимися валками центрифуг. В зависимости от количества валков центрифуги разделяют на одно-, двух-, трех-, четырехвалковые и т.д., а по числу передач расплава между рабочими органами - на одно- и многоступенчатые. Наиболее распространены четырехвалковые центрифуги.
Центрифуга Ц- 7 представляет собой станину П-образной формы из листовой стали толщиной 25 мм, на которой укреплены четыре рабочих валка в подшипниковых узлах с приводом от четырех электродвигателей общей мощностью 40 кВт. Рабочие валки приводятся в движение от электродвигателей через кли-ноременную передачу. Валки вращаются в вертикальной плоскости и ограждены сверху и сбоку бронированными листами. Центрифугу монтируют на рельсовом пути, по которому она передвигается с помощью мотор-редуктора. Обычно один плавильный агрегат комплектуется двумя центрифугами.
Расплав из плавильного агрегата подается с помощью регулируемого водоохлаждаемого лотка на поверхность первого валка под углом 30-40° к его горизонтальной оси. Подача струи расплава в другую точку первого валка уменьшает количество расплава, попадающего на второй валок, и ведет к увеличению неволокнистых включений. Роль первого валка - расщепить струю расплава и передать ее в виде множества струек на второй валок, на котором перерабатывается в волокна значительная часть поступившего на него расплава. Избыток минерального расплава передается далее на третий валок. Четвертый валок завершает процесс волокнообразования. Таким образом, основные волокнообразующие валки - второй и третий.
Для отдува образующихся волокон на центрифуге установлен вентилятор производительностью 1400 м3/ч. Образовавшиеся на валках волокна подхватываются воздушным потоком, подающимся из вентилятора, и уносятся в камеру волокноосаждения, где оседают на движущемся сетчатом конвейере. Застывшие неволокнистые включения падают под центрифугу, откуда удаляются скребковым или пластинчатым конвейером.
Технические характеристики центрифуги Ц-7
Производительность по расплаву, кг/ч .............. 700-2000
Диаметр, мм:
первого и второго валка .............................................. 200
третьего и четвертого валка ........................................ 250
Габаритные размеры, мм............................ 3400х1800х2120
Масса, кг............................................................................ 4560
Четырехвалковые центрифуги СМТ-183, перерабатывающие в волокно до 3600 кг/ч расплава, поставляют в комплекте с системой отдува волокна, которая состоит из двух самостоятельных систем высокого и низкого давления: первая обеспечивает отдув волокна по периметру валков, вторая служит для бокового отдува волокон у стенок камеры волокноосаждения. Смазка подшипниковых узлов централизованная - масляным туманом.
Технические характеристики четырехвалковой центрифуги СМТ-183
Производительность по расплаву, кг/ч ............ 2000-3600
Диаметр, мм:
первого валка.................................................................. 235
второго, третьего и четвертого валка........................... 340
Общая мощность, кВт ................................................... 53,3
Габаритные размеры, мм............................ 1970х1960х1266
Масса, кг............................................................................ 2750
Центробежно-валковый способ позволяет получать продукцию высокого качества. Однако широкому распространению многовалковых центрифуг препятствует непродолжительный срок службы валков.
Центробежно-дутьевой способ. Комбинированный способ производства минерального волокна, включающий в себя предварительное механическое центробежное расщепление основной струи расплава и последующее вытягивание частиц расплава в волокна под действием струи энергоносителя (пара или сжатого воздуха) . Это основной способ переработки минерального расплава.
Расплав, вытекающий из летки плавильного агрегата, поступает на приемный лоток дутьевой центрифуги и стекает по нему на внутреннюю часть боковой обечайки раздаточной чаши. Благодаря быстрому вращению чаши расплав равномерно распределяется по ее периметру, образуя тонкую пленку, которая под действием центробежных сил срывается с кромок чаши в виде отдельных пленок, струек и капель. Последние подхватываются потоком энергоносителя и вытягиваются в волокна.
Раздаточные чаши имеют различную конструкцию. Их изготовляют с частичным или полным водяным охлаждением. Вода на охлаждение чаши подается через полый вал центрифуги, а сбрасывается через сборный короб.
Вокруг чаши на расстоянии 10-15 мм от ее края находится неподвижное плоское полое дутьевое кольцо, сваренное из листовой стали толщиной 5-6 мм. По окружности кольца расположены цилиндрические или конические отверстия диаметром 2-4 мм на расстоянии до 20 мм одно от другого. Пар или сжатый воздух подводится к дутьевому кольцу через паропровод. Дутьевую центрифугу монтируют на металлической
Таблица 4.5
Основные технологические параметры способов волокнообразования
Показатели |
Способ волокнообразования | ||||
центробежно-фильерно-дутьевой |
фильерно-вертикально-дутьевой |
пародуть евой, газоструйный |
центробежно-дутьевой |
центробежно-валковый | |
Производительность, кг/ч |
160-250 |
100-200 |
2000-3000 |
2800-3000 |
3200-3500 |
Скорость истечения энергоносителя, м/с |
- |
- |
600—800 |
- |
- |
Частота вращения чаши, с"1 |
50-100 |
- |
- |
16-17 |
56-87,5 |
Расход пара (воздуха) на1 кг расплава при давлении 0,6-1,12 МПа, мУч |
600 |
|
1000-1200 |
1200-1600 |
90 000 |
Расход газа при давлении 0,05 МПа и теплотворной способности 34400 кДж/м3, мУч |
70 |
54,5 |
|
- |
- |
Расход воды при давлении 0,3 МПа, мУч |
6 |
- |
- |
- |
4, |
Средняя плотность ваты, кг/м3 |
До 20-30 |
30-60 |
<120 |
85-120 |
60-100 |
Содержание неволокнистых включений (более 0,26 мм), % |
|
6-8 |
До 30 |
|
8-10 |
Средний диаметр волокна, мкм |
6-10 |
5-8 |
|
8-10 |
5-8 |
То же, для ультратонкой ваты, мкм |
До 5 |
- |
- |
- |
- |
Потери расплава при раздуве, % |
- |
- |
До 15 |
- |
До 15 |
Срок службы рабочего механизма (чаши, фильер и др.), сут |
2,5-4 |
60-125 |
Устойчивый |
20 |
7—32 |
раме или на шарнирных консолях. Для бесперебойной работы каждую вагранку обычно оборудуют двумя дутьевыми центрифугами.
На дутьевой центрифуге можно получить выход минеральной ваты до 75%. Центрифуги просты в изготовлении и эксплуатации, поэтому широко распространены на предприятиях по производству минеральной ваты. Производительность дутьевой центрифуги 1500-2500 кг/ч по расплаву. Расход пара на одну центрифугу 2-4 т/ч.
Вертикальный фильерно-дутьевой способ. Используют способ при получении силикатного расплава в ванных печах. Расплав из фидера ванной печи поступает в фильерный питатель, обогреваемый газом. Питатель, выполненный из платинородиевого сплава (93% платины, 7% родия), имеет большое количество (до 50 шт.) цилиндрических отверстий - фильер диаметром 1,8 мм каждая. Выходящие из фильер струйки расплава дополнительно раздуваются в волокно сжатым воздухом, нагретым до температуры 300°С. Сжатый воздух подается из дутьевой головки. Полученное волокно осаждается на сетчатый конвейер вертикальной камеры волокноосаждения. Пропускная способность одного фильерного питателя по расплаву 100-150 кг/ч. Количество установленных питателей на печи - 4 шт.
Дутьевая головка - одно из основных устройств фильерной вертикально-дутьевой установки. Она изготовлена из жароупорной стали и состоит из двух половинок с прямолинейными щелями. Выходящие из обеих половинок дутьевой головки плоские струи горячего сжатого воздуха встречаются со струйками расплава под углом 11° . В результате их взаимодействия образуется минеральное волокно.
При этом способе волокнообразования получается минеральная вата высокого качества и отсутствуют отходы расплава. Однако большие энергозатраты на волокнообразование, а главное, расходование дорогостоящей платины на фильерные питатели ограничивают возможность широкого применения данного способа в минераловатном производстве.
Осаждение минерального волокна и формирование минераловатного ковра
Волокна минеральной ваты, образовавшиеся в результате переработки расплава, осаждаются в виде ковра в камере волокноосаждения. В зависимости от способа волокнообразования камеры волокноосаждения могут быть горизонтальными, вертикальными и барабанными.
Горизонтальная камера СМ-5237А представляет собой металлический изолированный каркас прямоугольного сечения длиной 10 м, шириной 2 м, высотой 3,5 м. По всей длине нижней части камеры проходит сетчатый конвейер, где осаждаются волокна и формируется минераловатный ковер, который затем удаляется из камеры на последующую переработку в изделия. Ковер, выходящий из камеры, уплотняется подпрессовочным роликом.
Воздух, газы или паровоздушная смесь удаляются из камеры вентилятором, который отсасывает их из камеры на уровне, находящемся ниже сетчатого конвейера. В результате в камере создается разрежение, что способствует осаждению минеральных волокон и формированию ковра, а также препятствует попаданию волокон и газов в рабочее помещение.
Скорость движения сетчатого конвейера регулируется от 0,3 до 3,5 м/мин, что позволяет в зависимости от производительности плавильного агрегата поддерживать необходимую толщину минераловатного ковра.
В составе технологических линий по производству минераловатных плит на синтетическом связующем применяют также камеру волокноосаждения СМТ-093. Принцип работы этой камеры такой же, как и камеры СМ-5237А. Однако имеются и некоторые отличительные особенности. Сетчатый приемный конвейер расположен наклонно в сторону движения минераловатного ковра. Диапазон скоростей движения конвейера камеры 0,6-15 м/мин, т.е. шире, чем у камеры СМ-5237А. Кроме того, камера оборудована специальными форсунками для подачи замасливателя (обеспыливающей добавки) и синтетического связующего. Система подачи связующего оснащена фильтрами для предотвращения попадания твердых частиц размерами более 0, 3 мм в форсунки.
Камера волокноосаждения СМТ-0 93 работает в комплекте с центрифугой СМТ-183 и воздушным шкафом СМТ-184 для отдува в камеру волокна, образующегося при переработке расплава на центрифуге. Волокно отсасывается в камеру дымососом ДН-19. Производительность камеры 1200-2000 кг/ч волокна; ширина минераловатного ковра 2100 мм. Габаритные размеры камеры 18850х10100х5430 мм; масса 31620 кг. Вертикальные камеры применяют при фильерном вертикально-дутьевом способе переработки расплава в минеральное волокно. Такая камера включает в себя: диффузоры (в зависимости от числа фильерных питателей) , шахту (вертикальную камеру) , сетчатый конвейер, камеру отсоса и отсасывающий вентилятор. Минеральное волокно от каждого фильерного питателя через диффузор направляется в шахту и оседает на сетчатом конвейере, под которым отсасывающим вентилятором создается разрежение.
Фильерный вертикально-дутьевой способ переработки расплава в волокно и осаждение волокна в вертикальной камере волокноосаждения обеспечивают получение равномерного минераловатного ковра.
В камерах барабанного типа волокна осаждаются на перфорированную поверхность металлического барабана диаметром 2000 мм. Частоту вращения барабана можно регулировать в зависимости от заданной толщины минераловатного ковра. Волокна осаждаются на поверхности барабана за счет разрежения, создаваемого внутри него дымососом. Образовавшийся слой минеральной ваты передается на примыкающий к барабану плоский горизонтальный сетчатый или приводной роликовый конвейер, с которого поступает на дальнейшую переработку. Барабанные камеры работают с многовалковыми центрифугами. Связующее или обеспыливающую добавку подают в минеральный ковер через полые валы центрифуги. Камеры компактны, однако не позволяют получать минераловатный ковер одинаковый по ширине и длине, поэтому их применяют ограниченно.
При производстве минераловатных изделий в камеру волокноосаждения вводят синтетическое связующее или добавки для обеспыливания минеральных волокон, находящихся во взвешенном состоянии. Связующие (водные растворы фенолоформальдегидной смолы или карбамидной смолы КС-11) , а также обеспыливающие добавки (водная эмульсия эмульсола, минеральные масла, нефтяные битумы) распыляются в камере с помощью форсунок, сопл различной конструкции или полых валов центрифуг.
При производстве минераловатных изделий на синтетическом связующем необходимо руководствоваться «Правилами техники безопасности и производственной санитарии для предприятий минераловатных теплоизоляционных материалов».
В помещениях, где работают с фенолоспиртами и другими синтетическими смолами, должен быть организован эффективный воздухообмен (приточно-вытяжная вентиляция). Рабочие места должны быть оборудованы местными отсасывающими устройствами, обеспечивающими минимальное содержание паров и газов. Работать с синтетическими связующими разрешается только в спецодежде, респираторе и защитных очках.
При химической нейтрализации фенолоспиртов применяют сернокислый аммоний, не требующий особой предосторожности при работе с ним, и водный раствор аммиака. Аммиак - сильнодействующее ядовитое вещество, вызывающее раздражение слизистых оболочек и верхних дыхательных путей. При ожогах аммиачной водой нужно немедленно промыть пораженное место струей воды. Средство индивидуальной защиты от аммиака - фильтрующие противогазы. Санитарные нормы регламентируют предельно допустимую концентрацию аммиака в воздухе рабочей зоны - 20 мг/м3.
Аммиак в воздухе образует смесь, способную взорваться от искры. Пределы взрываемости при содержании аммиака в воздухе: нижний 5-15% (по объему) , верхний - 27%. Емкость для хранения аммиачной воды должна быть оборудована специальным устройством для отвода образующихся взрывоопасных смесей. В помещениях, в которых находятся емкости с аммиачной водой, выполнять какую-либо работу, способствующую появлению искры, запрещается, резервуары из полипропилена на заказ смотрите по ссылке на сайте рекламодателя.
Способы введения связующего
Применяют три способа введения связующего в волокно: распыление или пульверизация, полив с вакуумированием, приготовление гидромассы или пульпы.
Введение связующего в минераловатный ковер способом распыления используют на большинстве предприятий. Водный раствор или эмульсию подают в камеру волокноосаждения, где связующее распыляется паровыми соплами, воздушными или механическими форсунками.
Связующее поступает через коллектор или полый вал центробежно-дутьевой установки волокнообразования или при центробежно-валковом способе волокнообразования - через полый вал второго, третьего, иногда и четвертого валка центрифуги. Однако введение связующего через полый вал центрифуги недостаточно эффективно из-за его значительных потерь.
При введении связующего в волокно способом распыления 5 0%-ный раствор смолы разбавляют водой в соотношении 1 : (2-3,5), т.е. применяют рабочие растворы связующего 10-17%-ной концентрации. При введении обеспыливающей добавки из эмульсола концентрация рабочей эмульсии - 4-7%. В производственной практике концентрацию рабочего раствора чаще определяют по его плотности ареометром.
Недостаток способа пульверизации - большие потери связующего при распылении (до 30%) и неравномерное распределение смолы в минераловатном ковре.
При изготовлении плит марок 75 и 100 на битумном связующем расплавленный битум температурой 135-140°С вводят в минераловатный ковер способом принудительного распыления через паропровод узла раздува или подачей битума на паровую струю раздува самотеком или дозирующим насосом. При этом связующее осаждается на волокнах в виде отдельных мельчайших капель, не образуя сплошной битумной пленки вокруг волокон.
Введение водного раствора связующего в минераловатный ковер путем полива и одновременного вакуумирования. Рабочий раствор связующего из бассейна, расположенного ниже уровня пола, перекачивается насосом в ванну, откуда по желобу подается на минераловатный ковер, выходящий из камеры волокноосаждения, и смачивает его по всей ширине. В камере отсоса вентилятор высокого давления создает разрежение (вакуум) , что позволяет удалять из минераловатного ковра излишнее количество раствора связующего. Дополнительно связующее удаляется отжимным валиком в бассейн, откуда вновь перекачивается в бассейн для повторного использования. Недостаток этого способа - наличие дополнительных устройств для вакуумирования, а также увеличение расхода теплоты на сушку изделий, так как влажность ковра после пропитки связующим достигает 50-55%; преимущества - однородное и равномерное распределение связующего, значительное сокращение его потерь при введении в волокно.
При введении связующего способом полива применяют более разбавленные растворы, чем при распылении. Такой способ используют при производстве минераловатных плит марок 125 и 175 и заготовок для акустических плит.
Установки для пропитки ковра способом полива, входящие в состав технологических линий СМТ-092 и СМТ-12 6, монтируют перед камерами тепловой обработки. Наиболее распространенная установка СМТ-096 имеет следующие основные показатели: скорость конвейера - до 15 м/мин; ширина ковра - 2100 мм; влажность ковра после вакуумирования - не более 50%; количество подаваемого связующего - до 6 м3/ и отсасываемого воздуха - 15 тыс. м3/ч.
При «мокром» способе введения связующего хлопья минеральной ваты смешиваются со связующим битумной эмульсией или раствором фенолоспиртов) , в результате образуется гидромасса или пульпа. Такой способ используют при производстве плит марок 2 00 и 250 на битумном связующем, плит повышенной жесткости на синтетическом связующем (ППЖ) . Гидромасса для производства плит на битумном связующем имеет соотношение ваты и воды от 1: 9 до 1:10 и готовится в гидросмесителе, а пульпа для производства плит ППЖ имеет соотношение ваты и воды от 1:15 до 1:35 и готовится в пульпаторе.
Тепловая обработка изделий
Минеральный ковер, пропитанный синтетическим связующим, проходит тепловую обработку в специальных камерах, в которых осуществляется подпрессовка ковра до заданной толщины, сушка и отверждение синтетического связующего. Камepa тепловой обработки является одним из основных агрегатов, входящих в состав технологических линий, определяющих качество выпускаемых изделий. При производстве минерало-ватных изделий на синтетических связующих используют различные конструкции камер тепловой обработки, отличающиеся исполнением (пластинчатые или сетчатые конвейеры) , тепловой и аэродинамической схемой работы (подвод теплоносителя снизу или сверху, с рециркуляцией или без рециркуляции) и режимом тепловой обработки изделий.
Тепловая обработка осуществляется путем прососа горячего теплоносителя температурой 180-220°С через минераловатный ковер. В качестве теплоносителя используют продукты сжигания топлива в топках, расположенных рядом с камерой или в отдельном помещении. Теплоноситель подается в камеру дымососом. Пройдя через минераловатный ковер, большая часть теплоносителя возвращается в топку на рециркуляцию, а другая часть удаляется из рабочего пространства камеры вентилятором.
Камеры СМТ-128 и СМТ-097 имеют соответственно 3 и 5 зон (длиной 18 и 30 м) и такое же количество топок с дымососами для получения и подачи теплоносителя. Эти камеры отличаются от камер 6645-02М конструктивным исполнением конвейеров. Два внутренних конвейера в виде жестких пластин формуют изделия, а два наружных - сетчатых - обеспечивают необходимую фактуру изделий. Верхний и нижний формующие конвейеры находятся в корпусе камеры и работают при установленной в ней температуре; обратные ветви сетчатого конвейера вынесены наружу. Движение всех четырех конвейеров камеры синхронно.
Из камеры обработки минераловатный ковер температурой 140-160°С поступает в камеру охлаждения, где охлаждается за счет прососа через него атмосферного воздуха. После охлаждения ковер режется ножами продольной и поперечной резки на плиты заданных размеров.
Минераловатные плиты марок 100 и 150 на битумном связующем проходят тепловую обработку в таких же камерах, что и изделия на синтетических связующих, но при температуре теплоносителя не выше 160°С. Сушка и тепловая обработка плит марок 200 и 250 на битумном связующем проводятся в туннельных сушилках.
Камеры тепловой обработки и туннельные сушилки оборудованы приборами теплового контроля и автоматического регулирования. Камера тепловой обработки должна постоянно работать под вакуумом,
Таблица 4.6
Технические характеристики технологических линий минераловолокнистых плит
Показатели |
|
|
|
Технология плит |
|
|
|
повыгеннй жесткости |
плотностью 50-175 кг/м3 | ||||||
«Юнкерс-веркштадс» (Швеция) |
Из гидросмесей на СМТ-194 |
Ленточным формованием на СМТ-198 |
Горячим прессованием |
Отв ерждением массивов на СМТ-21-2 |
На конвейерной линии СМТ-092* |
На конвейерной линии СМТ-22 6 | |
Производительность, тыс. м3 |
75 |
50-75 |
75 |
50 |
75 |
100-125 |
100-150 |
Плотность плит, кг/м3 |
200 |
200±25 |
175±200 |
250 |
175 |
75-150 |
50-175 |
Режим тепловой обработки, мин |
12 |
15 |
3 |
40 |
6 |
15 |
12 |
Удельный расход топлива (условного), кг/м3 |
30 |
42 |
16-18 |
10-13 |
5 |
51,6 |
12-15 |
Удельный расход феноло-формаль де гидно го связующего, кг/м3 |
26 |
45 |
22-35 |
40 |
20 |
10,3 |
5-11 |
Количество подлежащих очистке выбрасываемых газов, мУм3 |
1500 |
3750 |
1500 |
|
400 |
3590 |
2000 |
Расход электроэнергии, кВт-ч/м3 |
90 |
123 |
60 |
125 |
30 |
120 |
60 |
Масса, т |
90 |
116 |
10 |
120 |
18 |
110 |
100 |
Длина, м |
24 |
36 |
5 |
4 |
4 |
36 |
22 |
*Ввод связующего проливом.
чтобы газы не выбивались из нее в рабочее помещение. К приборам сжигания топлива в топке камеры должен быть обеспечен свободный и удобный доступ для обслуживания и ремонта.
Во избежание ожогов при обратном ударе пламени отверстия для установки форсунок или газовых горелок должны иметь защитные экраны. При осмотре, чистке и ремонте топливных баков необходимо пользоваться светильниками во взрывобезопасном исполнении с напряжением не более 12 В. Применять открытое пламя для этих целей нельзя.
Перед пуском камеры тепловой обработки необходимо тщательно осмотреть и проверить исправность камеры, конвейеров, топок, вентиляторов, трубопроводов, газоходов, дутьевых устройств, контрольно-измерительных приборов, предохранительных ограждений и освещения.
Запускают камеру в работу в такой последовательности. После подачи звукового сигнала включают в работу несущий и прижимный конвейеры, затем сбросной вентилятор и дымосос. Далее регулируют минимальное разрежение в топках, после чего задействуют дутьевой вентилятор горелочных устройств.
Последовательно разжигают топки и постепенно увеличивают тепловую нагрузку на топки с повышением нагрузки на дымосос. При достижении в камере температуры 180-200°С подают минераловатный ковер. В процессе работы корректируют режимы тепловой обработки для данного вида выпускаемых изделий в соответствии с технологической картой.
При остановке камеры прекращают подачу мине-раловатного ковра, а после его выхода из камеры -подачу топлива. Снижают нагрузку на дымососы, а при достижении в камере температуры 100°С их выключают. При температуре в камере не более 50 °С выключают сбросной вентилятор.
Цилиндры изготовляют методом навивки минера-ловатного ковра по внепоточной технологии в два этапа: первый - получение на основной технологической линии рулонов ваты, содержащей связующее, и транспортирование их к промежуточному складу отделения изготовления цилиндров; второй - переработка рулонов ваты.
Для получения на основной технологической линии рулонов минераловатный ковер, поступающий из камеры волокноосаждения, с содержанием связующего до 6%, шириной 2 м, толщиной 60 мм навивается на стержни до диаметра 650-700 мм. Перед навивкой он разрезается по ширине дисковой пилой пополам, и на стержне образуются два рулона шириной 1 м каждый, массой 40 кг. Эти рулоны транспортируют к промежуточному складу, откуда поочередно доставляют ручной электрической талью к установке для производства навивных минераловатных цилиндров, где их закрепляют с помощью стержней в подвесном устройстве станции резки.
В состав каждой установки входят две станции резки и узел навивки с перфорированной металлической скалкой. Каждая станция резки включает в себя подвесное устройство с центрами для крепления стержней с навитыми минераловатными рулонами, прижимный сетчатый конвейер, вращающий рулон и ленточную пилу, расположенную параллельно оси рулона.
При вращении ленточная пила срезает с рулона равномерный по ширине тонкий (толщиной 7-15 мм) слой минеральной ваты, который поступает по конвейеру от станции резки к скалке. Регулируют толщину срезаемого слоя винтовыми домкратами, которые поднимают обе ленточные пилы к центру рулона на необходимую толщину срезаемого слоя. Конвейеры, выполненные из мелкоячеистой проволочной сетки, приводятся в движение от общего электродвигателя через магнитные муфты.
Узел навивки состоит из навивного механизма и металлической перфорированной скалки. Навивной механизм выполнен в виде сетки, опирающейся на систему роликов. Сетка вертикально перемещается с помощью червячных редукторов от общего привода. Один из двух верхних роликов расположен в шарнирной системе, что позволяет в период навивки и тепловой обработки обжимать сеткой минераловатный цилиндр. Это делается для того, чтобы, во-первых, придать поверхности навиваемых цилиндров правильную геометрическую форму, во-вторых, предотвратить их разрыв при тепловой обработке и, в-третьих, ограничить наружный диаметр цилиндров.
Глухим концом скалка смонтирована консольно во вращающемся креплении рычага-держателя скалок. Открытый конец скалки закреплен в подшипниковом узле, в конусную втулку которого введен патрубок для подачи теплоносителя. Под скалкой параллельно оси проходит труба с щелевой прорезью для обдува поверхности цилиндра. Размер перфорации скалки выбирают в зависимости от ее диаметра. Скалка и сетчатый конвейер имеют синхронную частоту вращения.
Между станцией резки и узлом навивки расположен пневматический гильотинный нож, который отрезает минераловатный ковер, поступающий на навивку, при достижении заданного размера цилиндра. Наружный диаметр цилиндра устанавливают заранее: с помощью конечного выключателя и подвижного ролика. Конечный выключатель воздействует на механизм резки, а также регулирует скорость навивного устройства. При достижении заданного наружного диаметра цилиндра открывается кран подачи теплоносителя.
К установкам посредством системы труб подключены две сдвоенные воздуходувки. От одной пары воздуходувок через подогреватель, работающий на жидком топливе, подается горячий воздух температурой 450-500°С, который смешивается с холодным воздухом, подаваемым от второй пары воздуходувок, до температуры 200-220°С. С такой температурой теплоноситель поступает в скалку и щелевую прорезь трубы для тепловой обработки цилиндра.
Время тепловой обработки, зависящее от диаметра и толщины изоляционного слоя цилиндров, устанавливают реле на пульте управления установки. По окончании тепловой обработки навивное устройство останавливается, готовый цилиндр снимается со скалки сбрасывателем и подается на станок резки. Отработанные газы отводятся от установки через зонт, расположенный над узлом навивки. Для предотвращения пригорания ваты скалку периодически смазывают . Сетку узла навивки чистят щеткой, выполненной в виде валика. За год установка выпускает до 1500 м3 навивных минераловатных цилиндров с внутренним диаметром 25-273 мм.
Поступили в эксплуатацию и более современные внепоточные установки по производству навивных цилиндров внутренним диаметром 60-2 73 мм. Установка состоит из следующих элементов: механизмов резки рулонных заготовок минеральной ваты; конвейеров подачи срезанного тонкого слоя ваты к узлам навивки и тепловой обработки; узлов навивки и тепловой обработки; приемного стола изделий; механизмов продольной и поперечной резки цилиндров; топочного устройства, работающего на газообразном топливе, с системой трубопроводов и вентиляторов для приготовления, подачи, рециркуляции теплоносителя и сброса дымовых газов в атмосферу; системы пылеулавливания; пульта управления. Такая установка, работающая в автоматическом режиме, расположена на двух уровнях: на верхнем - установлены горелочное устройство, система вентиляторов и трубопроводов, на нижнем - вся технологическая часть.
Работает установка следующим образом. С технологической линии снимаются рулонные заготовки минеральной ваты, содержащие синтетическое связующее, которые транспортируются на промежуточные склады. Со склада поддоны с рулонами ваты подают к установке. Рулонную заготовку устанавливают в узел резки, где ленточная пила срезает с нее непрерывный тонкий слой ваты. По горизонтальному, наклонному и промежуточному конвейерам срезанный слой поступает на реверсивный конвейер, с помощью которого вата поочередно направляется к одной из двух закрытых камер навивки и тепловой обработки. Камеры расположены параллельно друг другу по обе стороны реверсивного конвейера. Каждая камера имеет узел навивки - сетчатый конвейер, опирающийся на систему роликов, перфорированную скалку, внутрь которой подается теплоноситель, и горелку для предотвращения прилипания минеральной ваты к сетчатому конвейеру.
Тонкий слой ваты, поступающий с реверсивного конвейера, навивается на скалку. Наружная его часть постоянно уплотняется сетчатым конвейером. По достижении заданной толщины навитого цилиндра слой ваты обрезается в промежуточном конвейере, а в скалку автоматически подается теплоноситель. Реверсивный конвейер меняет направление движения, и слой ваты направляется ко второму узлу навивки и тепловой обработки. Время тепловой обработки устанавливают на пульте управления в зависимости от плотности, толщины цилиндров, содержания связующего и влажности заготовок. Газы из камер отсасываются вентилятором на рециркуляцию и частично сбрасываются через трубу в атмосферу.
По окончании тепловой обработки скалка освобождается от цилиндра, который скатывается через люк камеры на приемный стол. Стол с цилиндром поднимается вверх до уровня дискового ножа. Цилиндр специальным захватом подается к ножу, в результате чего получается продольный рез поверхности. Затем цилиндр попадает на пластинчатый конвейер, с помощью которого заготовка проходит между двух ленточных пил для обрезки торцов и получения изделий заданных размеров.
Образующиеся при резке отходы ваты конвейер направляет в бункер отходов. Пыль, образующаяся при продольной и поперечной резке изделий, отсасывается и попадает в фильтр.
Полученные изделия упаковывают или подают в отделение изготовления теплоизоляционных конструкций.
Штапельное стекловолокно получают непосредственно из расплавленной стекломассы.
Способ вертикального раздува паром (ВРП) или воздухом (ВРВ) — один из наиболее распространенных способов производства штапельного стекловолокна. Подготовленную шихту загружают в стекловаренную ванную печь. Хорошо проваренная, однородная стекломасса поступает в выработочную часть -фидер, непосредственно примыкающий к печи. Дно фидера сделано из высокоогнеупорных брусьев с отверстием. В нижней части отверстия дна фидера установлена платинородиевая пластинка (фильерный питатель) , обогреваемая электрическим током и имеющая 2 0 отверстий диаметром до 3 мм каждое. Расплавленную стекломассу, которая вытекает отдельными струями, раздувает перегретый пар давлением 0, 7-0,8 МПа, температурой 250°С или горячий сжатый воздух давлением до 1 МПа, в результате чего образуется стекловолокно. Поток горячего теплоносителя поступает через дутьевые головки.
Производительность ванной печи 60-80 м3/сут при выпуске плоских плит или 90-110 м3/сут - матов. Размеры ванны 3000х2000х800 мм, вместимость 16 т. Температура в варочном отделении 1450°С, воздуха в регенераторах - 680-800°С. В качестве связующего применяют фенолоспирты марки Б, которые для приготовления рабочего раствора связующего разбавляют водой. Содержание сухого остатка в рабочем растворе не должно превышать 35%. Связующее распыляют форсунками в вертикальной камере волокноосаждения.
Покрытые смолой волокна осаждаются на горизонтальный сетчатый конвейер и транспортируются в камеру тепловой обработки для сушки и отверждения смолы. Здесь слой стекловолокна уплотняется и нагревается до температуры, необходимой для отверждения.
В камере тепловой обработки расположены два конвейера - верхний и нижний, работающие синхронно. На нижний конвейер поступает ковер (шириной 1580 мм) из стекловолокон, содержащих связующее . Верхний конвейер служит для подпрессовки движущегося стекловолокнистого ковра и придания ему определенной толщины. Положение этого конвейера регулируют по высоте в зависимости от заданной толщины изделий. Для сушки стекловолокна в камеру подается подогретый до 180°С воздух, который с помощью вентилятора просасывается через слой волокон в конвейере. Производительность камеры тепловой обработки 170 м3/сут. Длина камеры 36 м. Влажность ковра на входе в камеру 20%. Продолжительность сушки и отверждения 20-25 мин.
Расплав переходит на нижний, четвертый валок, где заканчивается процесс получения волокна. Недостаток этого способа заключается в том, что валки многовалковой центробежной машины быстро срабатываются и образуется значительное количество неволокнистых включений в момент волокнообразования. Хотя они и не попадают в стеклянную вату, но существенно снижают выход готовой продукции из расплава. Плотность получаемой на центробежной машине стеклянной ваты 70-100 кг/м3; средний диаметр волокна 5-7 мкм. Количество отходов расплава в виде «корольков» и настылей достигает 30%.
При центробежно-дутьевом способе (ЦД) струя расплава из ванной печи попадает с лотка на ротор центро-бежно-дутьевой машины, имеющей форму чаши. Ось вращения ротора находится под углом 30-45° к горизонтали. Слой расплава, растекаясь по внутренней поверхности чаши, начинает вращаться вместе с ротором и под действием центробежных сил движется к периферии чаши. Очень тонкая пленка расплава толщиной около 10 мкм сходит с кромки чаши по всей ее окружности. Высокоскоростной поток пара или воздуха из кольцевого коллектора через дутьевые сопла поступает перпендикулярно плоскости вращения ротора и ускоряет процесс образования струй и капель, вытягивая их в волокна.
Технические характеристики центробежно-дутьевых машин
Производительность, т/ч ............................................. 1,5-2,5
Диаметр, мм ................................................................ 270-300
Длина рабочей части, мм................................................ 70-90
Частота вращения ротора, мин"1......................................... 1000-1500
Расход пара, т...................................................................... 2-4
Избыточное давление пара, МПа................................ 0,5-0,8
Центробежно-дутьевой способ не позволяет вырабатывать тонкое стеклянное штапельное волокно из стекломассы. Кроме того, до 30% расплава превращается в отходы.
Центробежно-фильерно-дутьевой способ (ЦФД) производства стеклянного штапельного волокна - усовершенствованный центробежно-дутьевой способ. Этим способом волокно образуется в центрифугальной чаше с множеством мелких фильер, что позволяет получать стабильные микроструйки стекломассы и обрабатывать их потоком горячих газов. При производстве штапельного волокна способом ЦФД стекло, сваренное в ванной печи непрерывного действия, через отверстие в фидере попадает в питатель, а из него вытекает струей в полый вертикально установленный вал машины. На нижнем конце вала закреплена центрифугальная чаша, в боковой стенке которой расположено до 6000 отверстий - фильер диаметром менее 1 мм. Чаша вращается с частотой до 3000 мин"1. Под действием центробежных сил стекломасса прижимается к внутренней поверхности боковой стенки чаши и продавливается через отверстия в виде тонких струек, вытягиваясь в волокна.
Над чашей установлена камера сгорания, где под давлением сжигается природный газ. С высокой температурой и большой скоростью он вытекает из камеры по кольцевому соплу, расположенному вокруг цен-трифугальной чаши. Раскаленные газы обогревают чашу и дополнительно вытягивают струйки стекломассы в волокна. Поток газов транспортирует стекловолокно в камеру волокноосаждения, где оно оседает на конвейере в виде рыхлого ковра.
Способом ЦФД получают тонкие волокна диаметром 1-2 мкм, длиной до 100 мм, не содержащие неволокнистых включений или грубых волокон. Плотность стеклянной ваты, полученной этим способом, - 15-20 кг/м3, полужестких плит - до 60 кг/м3.
Преимущества способа ЦФД: сочетание двух сил - центробежной и аэродинамической, что сокращает энергозатраты более чем в два раза по сравнению с дутьевым способом. Недостаток способа ЦФД - материал центрифуг альной чаши, работающей при температуре более 1000°С, быстро изнашивается.
Непрерывное стекловолокно производится фи-льерным, штабиковым способами и двухстадийным дуплекс-процессом.
Фильерный способ. Этим способом получают непрерывное стекловолокно, которое вытягивается из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия - фильеры - и наматывается на вращающийся барабан. Основная часть установки для получения непрерывного стекловолокна - стеклоплавильная печь с укрепленной на дне платинородиевой лодочкой, имеющей фильеры диаметром 1-2 мм. В печь с помощью уровнемера-питателя загружают стеклянные шарики, из которых получают более качественную и однородную стекломассу. Температура в печи 1350-1400°С. Расплавленное стекло вытекает из печи через фильеры в виде капель, которые вытягиваются в непрерывные нити волокна. Волокна, собранные в пучок, пропускают через замасливающее устройство. Нить наматывается на вращающуюся бобину. Барабаном может быть одновременно вытянуто от 100 до 400 нитей.
Виды изделий: базальтовое супертонкое волокно БСТВ; холсты и полотно из базальтового тонкого волокна (БТВ) ; маты теплозвукоизоляционные прошивные в обкладке из стеклоткани ТМ-10; маты теплозвукоизоляционные прошивные в обкладке из кремнеземной ткани АТМ-10К; маты звукоизоляционные БЗМ; маты прошивные строительные ММПБ; маты базальтовые прошивные без обкладки из супертонкого волокна МТПБа; маты прошивные строительные; плиты мягкие теплоизоляционные ПМТБ-2; плиты жесткие теплоизоляционные ПЖТЗ; базальтовый теплоизоляционный картон ТК; уп-лотнительный базальтовый теплоизоляционный шнур БТШ; ровинг базальтовый; ткань базальтовая; ткань кремнеземная; базальтовая брусчатка; базальтовая крошка неокатанная и окатанная; каменное литье.
Отрасли промышленности, в которых применяются изделия из базальтового супертонкого волокна: гражданское и промышленное строительство (утеплитель для стен, перегородок, трубопроводов); газо-и нефтетранспорт (теплоизоляция трубопроводов ватой, матами и полосами из БСТВ) ; теплоэлектро-сети ТЭЦ, теплоэлектростанции ТЭС, котельные (теплоизоляция трубопроводов, оборудования, котлов ватой и матами из БСТВ, звукоизоляция газотурбинных установок); атомные электростанции АЭС (теп-лозвукоизоляция оборудования, трубопроводов); нефтеперерабатывающая промышленность (теплоизоляция трубопроводов, печей, оборудования); судостроение (теплозвукоизоляция газотурбинных двигателей в виде матов прошивных в обкладке, теплоизоляция двигательных шахт, перегородок кают); авиация, космонавтика; металлургия (теплоизоляция трубопроводов, печей, оборудования); производство кирпича, стекла, фарфора (теплоизоляция трубопроводов, печей, оборудования); пищевая промышленность (теплоизоляция оборудования); теплозвукоизоляция глушителей автомобилей (компоновка камеры глушителя).
Установка для получения базальтового супертонкого волокна (БСТВ) производительностью 170 т/год
Особенности оборудования и технологии. В производстве используется однокомпонентное сырье, благодаря чему оборудование и технология простые; не требуются варка шихты, гомогенизация, удаление пузырьков и свилей, как при производстве стекло- и минваты.
Высокая эффективность печи несмотря на небольшие ее размеры (удельный коэффициент съема расплава - 4200 кг/м2 в сутки) ; сокращение отходов с 5 до менее 1% при одних и тех же энергоносителях благодаря использованию приемно-формирующего устройства конвейерного типа вместо барабанного. Эффективная утилизация тепла и экономия газа (за счет рекуперации тепла отходящих газов подогревается газовоздушная смесь на обогрев печи и раздув) . В установке не используется дорогостоящая платинородиевая оснастка. Взамен применяются питатели из жаропрочной стали.
Сырье для производства БСТВ - горные базальтовые или базальтоподобные породы: базальт, диабаз, габбро диабаз, амфиболит, порфирит, микро-диарит.
Таблица 4. 7
Состав установки
Наименование |
Количество |
Загрузчик-дозатор |
2 |
Печь плавильная ванного типа |
2 |
Фидер |
2 |
Рекуператор |
2 |
Питатель фильерный |
2 |
Устройство вытяжное |
2 |
Камера раздува |
2 |
Горелка раздува |
2 |
Диффузор |
1 |
Камера волокноосаждения |
1 |
Барабан приемный |
1 |
Система отопления печи и установки |
1 |
Рама |
1 |
Электрооборудование и автоматика |
1 |
В установке используется способ раздува первичных волокон из расплавленных горных пород высокоскоростным потоком раскаленных газов.
Технические характеристики установки
Производительность, кг/ч ( т/год) ......................... 20 (170)
Температура плавления
базальтовой крошки, °С........................................ 1430-1450
Размер фракции сырья, мм.............................................. 5-15
Ширина формируемого ковра, мм.................................. 1000
Количество узлов выработки.............................................. 2
Плотность ковра, кг/м3................................................................................ 8-23
Мощность электрооборудования, кВт............................. 170
Расход природного газа, м3/ч ......................................... 70
Давление, МПа......................................................... 0,04-0,05
Расход сжатого воздуха на раздув волокон, м3/мин ... 13
Давление природного газа, МПа................................ 0,2-0,3
Охлаждающая вода (оборотная) :
расход, м3/ч .................................................................... 0,2
давление сжатого воздуха, МПа ................................. 0,2
Габаритные размеры, мм............................ 8370х6000х3800
Масса, кг............................................................................ 6800
Установка для производства БСТВ вместе со вспомогательным оборудованием и коммуникациями занимает в плане площадь 6000х10000 мм. Площадка, на которой находится плавильная печь, расположена по высоте на уровне 3000 мм, рекуператор - 5000 мм, система отвода продуктов сгорания газов - 6900 мм.
В установке предусмотрены следующие основные системы контроля технологических параметров и блокировки, определяющие безопасность производства:
контролируемые параметры - температура плавильных печей, давление воздуха горелок печей, ток филь-ерных питателей, давление охлаждающей воды, напряжение на приводах валиков, расход природного газа;
регулируемые параметры - ток фильерных питателей; частота вращения приводов вытягивающих валиков; частота загрузки крошки в печь;
сигнализируемые параметры - давление охлаждающей воды; включение загрузчиков крошки, фильерных питателей и приводов.
Установка по производству БСТВ, состоящая из двух узлов выработки, обслуживается одним оператором в смену. Режим работы печи - круглосуточный, норматив использования - 350 сут/год. В каждой смене кроме оператора (ов) должен быть наладчик технологического оборудования, электрик КИПиА и слесарь-механик. Последние обычно обслуживают не одну, а несколько установок, объединенных в производственный участок. Так, на производстве из 5 установок работают около 70 человек.
Описание технологического процесса. Технологический процесс получения базальтового супертонкого волокна включает следующие этапы: подготовка базальтовой крошки, загрузка крошки в печь, плавление крошки в плавильной печи, подготовка расплава (по температуре и уровню) в фидере, формирование непрерывных первичных волокон фильерным питателем, раздув первичных волокон на вторичное штапельное волокно БСТВ горелкой раздува, формирование волокнистого холста на приемно-формирующем барабане.
Исходное сырье - крошка от 5 до 12 мм. Крошка загружается в бункер дозатора электротельфером. Дозировка и загрузка в камнеплавильную печь ванного типа осуществляется в автоматическом режиме. В камнеплавильной печи происходит плавление базальта. Обогрев печи производится газовоздушной смесью. Из ванной печи расплавленный базальт поступает в фидер, предназначенный для подготовки и выработки расплава.
Из фидера расплав направляется в фильерный питатель для формирования первичных непрерывных волокон, которые подаются на устройство вытяжки и далее в сопло раздува, соединенное с камерой сгорания. Раздув первичных волокон в штапельные производится при помощи камеры сгорания. Камера сгорания состоит из металлического кожуха с двойными стенками, между которыми циркулирует вода.
Работает она на смеси природного газа и сжатого воздуха, предварительно смешанных в смесителе. В камере образуется скоростной высокотемпературный поток газов, под влиянием кинетической энергии которого первичные волокна изгибаются, при этом направление движения потока газов совпадает с направлением первичных волокон, происходит размягчение волокон, их вытягивание и образование очень тонких штапельных волокон необходимой длины. Нагретые до высокой температуры продукты сгорания вследствие высокого давления, создаваемого в камере, с большой скоростью выходят через водоохлаждаемое сопло, расположенное в передней части камеры.
Поток продуктов сгорания вместе с волокном транспортируется в диффузоре к приемно-формирующему барабану, где волокно осаждается в зоне примыкания к сетке барабана камеры разрежения, которая соединена через трубопровод с пылевыми вентиляторами и фильтрами. Осажденный слой волокна в виде холста наматывается на приемный барабан.
По достижении определенной толщины холст срезается, сматывается в рулон и отправляется на склад готовой продукции или на участок дальнейшей его переработки в плиты, маты, картон, шнур. Движущийся по конвейеру холст снова заправляется на приемный барабан.
Таблица 4.8
Характеристики продукции
Показатели |
Значение |
Диаметр элементарных волокон, мкм |
1-3 |
Длина волокон, мм, не менее |
40-70 |
Средняя плотность, кг/м3 |
18-23 |
Теплопроводность, Вг/м- °С |
0,035-0,037 |
Температура применения, °С |
-200...+ 700 |
Установка для получения базальтового супертонкого волокна (БСТВ) производительностью 180 т/год (на жидком топливе)
Установка предназначена для получения базальтового супертонкого волокна (ваты) - утеплителя и звукоизолятора с отличными эксплуатационными характеристиками. В ней используется способ раздува первичных волокон из расплавленных горных пород высокоскоростным потоком раскаленных газов с использованием жидкого топлива.
Технические характеристики установки
Производительность, кг/ч ( т/год) ......................... 25 (180)
Расход жидкого топлива (мазут), кг/ч ............................ 70
Температура плавления
базальтовой крошки, °С........................................ 1430-1450
Размер фракции сырья, мм.............................................. 5-15
Ширина формируемого ковра, мм.................................. 1000
Количество узлов выработки.............................................. 2
Плотность ковра, кг/м3............................................................................. 18-23
Мощность электрооборудования, кВт............................. 170
Расход сжатого воздуха на раздув волокон, м3/мин ... 10
Давление сжатого воздуха, МПа................................... 0,15
Охлаждающая вода (оборотная) :
расход, м3/ч .................................................................... 0,2
давление, МПа................................................................ 0,3
Габаритные размеры, мм............................ 8370х6000х3800
Масса, кг............................................................................ 6800
Установка для производства БСТВ вместе со вспомогательным оборудованием и коммуникациями занимает в плане площадь 6000х12000 мм. Площадка, на которой находится плавильная печь, расположена по высоте на уровне 3000 мм, рекуператор - 5000 мм, система отвода продуктов сгорания газов - 6900 мм.
В установке предусмотрены следующие основные системы контроля технологических параметров и блокировки, определяющие безопасность производства:
контролируемые параметры - температура плавильных печей; давление воздуха на форсунках печей; ток фильерных питателей; давление охлаждающей воды, напряжение на приводах валиков; расход жидкого топлива;
регулируемые параметры - ток фильерных питателей; частота вращения приводов вытягивающих валиков; частота загрузки крошки в печь;
сигнализируемые параметры - давление охлаждающей воды; включение загрузчиков крошки; включение в работу фильерных питателей и приводов.
Установка по производству БСТВ, состоящая из двух узлов выработки, обслуживается одним оператором в смену. Режим работы печи - круглосуточный, норматив использования - 350 сут/год.
Описание технологического процесса.. Технологический процесс получения базальтового супертонкого волокна аналогичен, изложенному выше.
Установка для получения базальтового тонкого волокна производительностью 670 т/год
Установка предназначена для получения базальтового тонкого волокна (ваты) - утеплителя и звукоизолятора. Требования к исходному сырью: породы базальтовой группы. В установка используется способ получения тонкого штапельного базальтового волокна (БТВ) из расплавов горных пород методом вертикального раздува сжатым воздухом.
Технические характеристики установки
Производительность, кг/ч (т/год) ......................... 80 (670)
Размер фракции сырья, мм.............................................. 3-12
Ширина формируемого ковра, мм.................................. 1000
Количество узлов раздува................................................... 1
Плотность ковра, кг/м3............................................................................. 28-35
Мощность электрооборудования, кВт:
установленная .................................................................. 52
потребляемая..................................................................... 43
Природный газ:
расход, м3/ч ...................................................................... 40
давление, МПа.......................................................... 0,4-6,0
Сжатый воздух на раздув волокон:
расход, м3/мин.................................................................... 11
давление, МПа........................... 0,8
Воздух от вентилятора высокого давления:
расход, м3/ч ............................ 1500
давление, МПа................................................................ 3,4
Вода на охлаждение питателей:
объем (оборотной), м3................................................................................... 5
расход (подпитка), м3/ч................................................... 0,2
давление, МПа................................................................ 0,2
Габаритные размеры, мм.......................... 7620х7100х10000
Масса, кг.......................................................................... 15500
Таблица 4.9
Состав установки
Наименование |
Количество |
Загрузчик-дозатор |
1 |
Печь камнеплавильная |
1 |
Фидер |
1 |
Рекуператор |
1 |
Питатель фильерный |
1 |
Устройство раздува |
1 |
Диффузор |
1 |
Камера волокноосаждения |
1 |
Конвейер приемно-формирующи |
1 |
Рама |
1 |
Электрооборудование и автоматика |
1 |
Система отопления печи и установки |
1 |
Установка размещается в производственном корпусе пролетом не менее 8 м, длиной 8 м и высотой 10 м.
Таблица 4.10 Краткая характеристика производственного персонала
Наименование профессий |
Разряд |
Количество работающих в смене |
Производственный персонал: стекловар съемщик готовой продукции |
5 3 |
м м |
Вспомогательный персонал: дежурный электрик (слесарь КИПиА) дежурный слесарь-механик контролер ОТК |
6 5 4 |
м м м |
Вспомогательный персонал обычно обслуживает не одну, а несколько установок, объединенных в производственный участок. Режим работы печи - круглосуточный, норматив использования - 350 сут/год.
Описание технологического процесса. Технологический процесс получения базальтового тонкого волокна (базальтовой ваты) включает следующие этапы: подготовка базальтовой крошки; загрузка крошки в печь; плавление крошки в плавильной печи; подготовка расплава (по температуре и уровню) в фидере; формирование струй расплава фильерным питателем; раздув струй расплава на штапельное волокно БТВ в камере раздува; формирование волокнистого холста на приемно-формирующем конвейере.
При помощи транспортера подготовленное сырье подается в кюбеле на площадку обслуживания печи к зоне загрузки. Загрузка в печь производится автоматически с приводами от электромагнитов.
Непрерывные струи расплава формируются в разогретом фильерном питателе под воздействием гидростатического столба расплава. Продукты сгорания из пламенного пространства печи отводятся на вертикальный стояк, где установлен металлический струйный рекуператор, и далее через вытяжной зонт и дымовую трубу выбрасывается в атмосферу. Охлаждение питателя, токоподводов, трансформаторов производится технической водой от системы водоохлаж-дения. Вода к потребителям подается через два коллектора с запорной арматурой. Отвод воды предусмотрен на две сливные воронки гибкими рукавами и далее на систему оборотного водоснабжения.
Газовоздухоснабжение предназначено для подачи газа и воздуха к горелкам плавильной печи и состоит из трубопроводов, агрегата подачи воздуха, запорной и регулирующей арматуры, газогорелочных устройств . Нагрев питателя осуществляется от источника переменного тока. Подвод тока от трансформаторов непосредственно к питателям выполняется с помощью медных токопроводов. Из фильер питателя базальтовый расплав в виде отдельных струй поступает в устройство раздува для получения штапельного волокна. Узел раздува выполнен в виде прямоугольной головки, содержащей четыре дутьевых канала с соплами для сжатого воздуха.
Раздув струй расплава в волокно происходит за счет энергии сжатого воздуха, подаваемого в каналы раздува. Далее газовоздушная смесь вместе с раздутым штапельным волокном поступает в диффузор, предназначенного для приема и стабилизации газового потока с волокнами после раздува. К диффузору пристыкована камера волокноосаждения, предназначенная для гашения газового потока и свободного распределения волокон перед осаждением их на сетку конвейера.
Камера волокноосаждения опирается на раму при-емно-формирующего конвейера с сетчатой лентой, предназначенный для осаждения волокон и образования из них холста. В раму конвейера встроена камера разрежения, через которую эвакуируются отработанные после раздува газы. Под воздействием разрежения под сеткой конвейера, создаваемого системой отсоса воздуха, волокна оседают на движущееся сетчатое полотно.
Осажденный слой волокна в виде холста на выходе уплотняется роликом и снимается с конвейера в виде рулонов. Далее рулоны отправляются на склад готовой продукции или на участок дальнейшей переработки волокна в плиты, маты, шнур.
Таблица 4.11
Характеристики продукции
Показатели |
Значение |
Диаметр элементарных волокон, мкм |
4-8 |
Длина волокон, мм, не менее |
60-100 |
Средняя плотность, кг/м3 |
28-35 |
Теплопроводность, Ет/м* °С |
0,037-0,040 |
Температура применения, °С |
-200 +700 |
Линия по производству мягких теплоизоляционных базальтовых плит производительностью 25 мУсут
Технические характеристики
Количество подаваемого теплоносителя, м3/ч................ 6000
Температура теплоносителя, °С ............................... 180±10
Время нахождения изделия в камере, ч...................... 0,5-1,0
Мощность, кВт:
установленная .............................................................. 23,0
потребляемая................................................................. 18,5
Размеры теплоизоляционной
плиты, мм ................................................... 1000х500х(20-80)
Масса готового изделия, кг ............................. не более 4,0
Номинальная тепловая мощность, кВт .......................... 250
Максимальный расход газа, м3/ч........................ не более 25
Присоединительное давление газа, кПа.......................... 4-15
Количество подаваемой воды (не ниже 12 °С) , м3/ч ... 0,15
Влажность плиты,%:
на входе в установку сушки......................................... 100
на выходе............................................................................ 1,5
Габаритные размеры, мм.......................... 22000х3000х2700
Масса, кг............................................................................ 9000
Теплоноситель - полученная от теплогенератора газовоздушная смесь, имеющая экологические параметры, сравнимые с санитарными требованиями, предъявляемыми к воздуху для промышленных объектов с периодическим пребыванием персонала.
Таблица 4.12
Состав линии
Наименование |
Количество |
Участок приготовления связующего |
1 |
Конвейер |
2 |
Конвейер цепной |
1 |
Транспортер |
1 |
Устройство продольной резки |
1 |
Устройство поперечной резки |
1 |
Система подачи теплоносителя |
1 |
Линия для производства мягкой базальтовой плиты вместе со вспомогательным оборудованием и коммуникациями занимает в плане площадь 25000x6000 мм. Габаритная высота линии 2 500 мм.
Система управления предназначена для управления и защиты от перегрузок электроприводов установки изготовления плит, контроля технологических параметров на участке приготовления связующего, температуры в сушильной камере, подачи теплоносителя, времени нахождения изделий в сушильной камере . Она обеспечивает оптимальные параметры технологического процесса. Система автоматики безопасности гарантирует световую и звуковую сигнализацию при возникновении аварийных ситуаций.
Таблица 4.13 Краткая характеристика производственного персонала
Наименование профессий |
Количество рабочих в смене |
Оператор |
3 |
Дежурный электрик (слесарь КИПиА) |
1 |
Слесарь механик |
1 |
Описание технологического процесса. Производство мягких теплоизоляционных плит является продолжением технологической цепочки по переработке базальтового тонкого волокна. Линия встраивается последовательно после установки по производству БТВ в единый технологический комплекс.
Для приготовления синтетического связующего применяются поливинилацетатная дисперсия (ПВД) , крем-нийорганическая жидкость и моющее средство. Приготовление связующего производится на технологической площадке приготовления связующего.
В состав оборудования входят два аппарата с мешалкой объемом 0,45 м3 и два аппарата объемом 0,04 м3. Приготовление связующего производится в аппаратах, работающих поочередно по мере их выработки. Открывается кран заполнения свободного аппарата. Фильтрат из бака сбора фильтрата посредством насоса перекачивается в него. На начальном этапе и при необходимости в аппарат подается техническая вода. По мере заполнения аппарата до отметки 400 л через люк загружаются ПВА и гидрофобизатор, который поступает самотеком. Включается мешалка аппарата и в течение 15-2 0 мин производится смешивание компонентов. Связующее готово к применению. Открывается сливной кран, и оно самотеком поступает на пропитку волокнистого ковра. По мере его выработки на отметке 50 л) срабатывает датчик уровня. Производится подача связующего из второго аппарата.
Узел пропитки связующим состоит из устройства пролива и вакуумкамеры с ресивером и вакуумнасосом рис. 4.8). Волокнистый ковер с установки БТВ поступает на транспортерную сетку, которая непрерывно движется по направляющим концевых секций и секций агрегата сушки. В начале транспортера установлен узел пролива, в состав которого входят два барабана, емкость для пролива и емкость для фильтрата. Ковер к сетке поджимается первым барабаном. Открывается регулировочный кран подачи связующего в емкость для пролива . Связующее из емкости переливом равномерно распределяется по всей ширине ковра, пропитывая его. Избыток связующего самотеком поступает в емкость для фильтрата. Для придания ковру ровной поверхности имеется второй заглаживающий барабан. Избыток связующего отжимается барабанами и самотеком поступает в емкость для фильтрата, располагаемую под транспортерной сеткой. Фильтрат из емкости по трубопроводу самотеком поступает в бак для фильтрата.
После заглаживания и пропитки ковер направляется к вакуумкамере, находящейся под сеткой в первой секции агрегата сушки. Вакуумкамера воздуховодами через ресивер соединена с агрегатом, который создает разрежение в камере секции. В процессе ва-куумирования избыток влаги принудительно накапливается в ресивере и самотеком поступает в бак для фильтрата. По мере наполнения бака и выработки аппарата приготовления связующего срабатывают датчики уровней. Включается насос перекачки фильтрата в аппарат на участок приготовления связующего.
После вакуумирования влажный ковер поступает в сушильную установку. Установка состоит из секций, которые для простоты монтажа, транспортировки выполнены из однотипных частей, впоследствии соединенных между собой. Сушка осуществляется прососом через ковер горячего теплоносителя. Температура сушки 180°С. Теплоноситель - горячий воздух, подаваемый от цехового теплообменника. Он нагнетается в верхнюю часть агрегата сушки, просачивается через ковер и с нижней части агрегата по воздуховодам удаляется дымососом в дымовую трубу.
Формирование плиты происходит с помощью при-каточного валика и двух конвейеров с находящейся между ними плитой. С помощью верхнего регулируемого конвейера посредством шести приводов выставляется необходимая толщина плиты. В процессе формирования плиты удаляется излишняя влага и осуществляется полимеризация связующего (в камере сушки) . Камера сушки состоит из восьми секций. Восьмая секция предназначена для охлаждения плиты.
Система подачи теплоносителя предназначена для приготовления теплоносителя и состоит из: теплогенератора газового, снабженного автоматической системой регулирования и защиты для безопасной эксплуатации; дымососа, который служит для подачи теплоносителя в камеру сушки; системы трубопроводов, которыми произведен подвод теплоносителя до камеры сушки, его рециркуляция, а также выброс использованного теплоносителя. Трубопроводы должны быть изолированы теплоизоляцией.
Узел продольной резки предназначен для получения необходимого размера длины плиты. Процесс резки кромок плиты производится двумя дисковыми ножами, которые строго выставлены по размеру плиты. Узел поперечной резки предназначен для получения необходимого размера ширины плиты. Датчик контроля ширины плиты дает сигнал на устройство синхронного перемещения узла продольной резки, включение дискового ножа и привода его перемещения. По окончании реза устройство синхронного перемещения автоматически устанавливается в исходное положение.
Отрезанные плиты при помощи транспортера поступают на стол упаковки, где производятся их упаковка в пакеты и маркировка в соответствии с требованиями технических условий. Транспортер включает в себя ре-зинокордовую ленту, которая подхватывает отрезанную плиту и за счет инерционных сил сбрасывает ее на при-емно-упаковочный стол. Транспортер имеет возможность регулирования скорости перемещения ленты.
Принцип работы линии. В перемешивающий аппарат заливается вода. Включается привод перемешивающего устройства и в аппарат загружаются необходимые компоненты связующего. По достижении готовности оператор насосом подает связующее в емкость узла пропитки. При производственной необходимости производится загрузка второго аппарата.
Включается вся линия. В зависимости от требуемой толщины плиты выбирается скорость на всех механизмах перемещения. Включается теплогенератор. В зависимости от толщины плиты оператор выбирает расход газа.
Операторы заправляют базальтоволокнистый холст в установку сушки. При прохождении холста через узел пропитки оператор следит за степенью пропитки холста связующим и за его уровнем. С узла пропитки холст попадает на калибрующий валик, узел вакуумирования и захватывается верхним прижимающим конвейером, который имеет возможность с помощью винтовых передач регулировать толщину плиты, и поступает в камеру сушки. Камера имеет восемь зон сушки. В зависимости от необходимой толщины плиты оператор регулирует с помощью заслонок подачу количества теплоносителя в каждую зону. Высушенная плита поступает на ножи продольной резки, где формируется размер длины плиты с помощью дисковых ножей. За узлом продольной резки расположена установка поперечной резки, где происходит формирование плиты по ширине. Датчик определения ширины плиты дает сигнал исполнительному механизму, который автоматически включает механизм синхронизации перемещения, механизм перемещения дискового ножа и включения-выключения ножа. После завершения процесса поперечного реза установка автоматически приводится в исходное состояние. Отрезанная плита поступает на ускоряющий транспортер и подается им на стол упаковки.
Таблица 4.14
Характеристика продукции
Показатели |
Нормы |
Плотность, кг/м3 |
60-100 |
Теплопроводность, Вт/м* °С при 25°С при 125 °С при 300 °С |
0,049-0,054 0,068-0,075 0,08-0,081 |
Температура применения, °С |
От -200 до 700 |
Прочность на сжатие при 10%-деформации, МПа |
0,045 |
Предельные отклонения по длине и ширине, мм |
±20 |
Пределные отклонения по толшдае, мм |
±5 |
Разность длин диагоналей, мм, не более |
25 |
Прочность на сжатие при 10%-деформа-ции после сорбционного увлажнения, МПа |
0,03 |
Влажность, % |
1 |
Горючесть |
Не горючие |
Габаритные размеры, мм |
500-ЮООх х1000х(20-80) |
Линия по производству базальтовых полужестких и жестких плит производительностью 35 мУсут
Линия предназначена для производства базальтовых теплоизоляционных жестких и полужестких плит на неорганическом связующем. В линии применены оригинальные конструкторские решения: камера сушки разделена на две зоны - «зону сухого воздуха» и «зону влажного воздуха», использован подвесной конвейер с поддонами на клетях. Это позволяет равномерно просушивать плиту со всех сторон, а также значительно уменьшить потери горячего воздуха, находящегося в камере, при загрузке и выгрузке плиты. В отличие от стандартных туннельной сушильной камеры с вагонетками и камеры с ленточным конвейером не требуется газ для сушки плиты, так как она осуществляется отходящими газами от печи установки по производству базальтовой ваты используется утилизация и рекуперация тепла) .
Требования к сырью и нормы расхода сырья и энергоносителей. Для производства базальтовых жестких и полужестких плит используются базальтовое штапельное волокно, которое изготавливается из базальта без каких-либо добавок, и бентонитовая глина.
Таблица 4.15
Нормы расхода
Наименование |
Норма на 1 м3 |
Холсты из базальтовых штапельных волокон, кг |
140 |
Глина бентонитовая, кг |
18 |
Сода кальцинированная, кг |
0,9 |
Жидкость гидрофобизирующая, кг |
3,5 |
Горячий воздух, м3 |
600 |
Электроэнергия, кВт |
5 |
Вода, м3 |
0,5 |
Примечание. Данные приведены для получения плит плотностью 160 кг/м3.
Технические характеристики оборудования
Производительность, м3/сут ....................................... 35-40
Количество подаваемого теплоносителя*, м3/ч. ....6300
Температура теплоносителя, °С ................................ 190±10
Расход воды, м3/ч............................................... не более 0,8
Расход горячей воды (при t = 85°С), м3/ч........................ 0,8
Влажность плиты, %:
на входе в установку сушки........................................... 300
на выходе из установки сушки......................................... 2
Размеры теплоизоляционной плиты, мм ... 1000х500х (40-80)
Мощность электрооборудования, кВт:
установленная.................................................................. 85
потребляемая................................................................... 70
Габаритные размеры, мм.......................... 29000х9400х3700
Масса, кг.......................................................................... 44000
*Теплоносителем является нагретый воздух в теплообменнике печи плавления установки получения базальтового штапельного волокна.
Линия для производства теплоизоляционных плит вместе со вспомогательным оборудованием и коммуникациями занимает в плане площадь 9400х29000 мм. Габаритная высота линии 3700 мм.
Таблица 4.16
Состав оборудования
Наименование |
Количество |
Установка гидромассная: аппарат варки аппарат перемешивающи аппарат замачивания накопитель дозатор гидроразбиватель рама |
1 2 2 2 2 2 2 |
Установка прессования: пресс с раздаточными емкостями сливная емкость с насосом |
4 1 |
Установка вакуумирования: вакуумный насос ресивер |
2 |
Установка суши: сушильная камера с подвесным конвейером |
1 |
Система технологических трубопроводов |
1 |
Система подачи воздуха |
1 |
Шкафы электроавтоматики |
3 |
Система управления предназначена для управления и защиты от перегрузок электроприводов установки изготовления плит, а также автоматического регулирования уровня воды в установке вакуумирования, контроля температуры в сушильной камере. Она обеспечивает оптимальные параметры технологического процесса.
Представлена следующими узлами: шкафом электрическим установки приготовления гидромассы; шкафом электрическим установки прессования; шкафом электрическим установки сушки.
Таблица 4.11 Краткая характеристика производственного персонала
Наименование профессий |
Количество рабочих в смене |
Оператор |
4 |
Дежурный электрик (слесарь КИПиА) |
1 |
Дежурный механик |
1 |
Описание технологического процесса. Технологический процесс производства базальтовых жестких и полужестких плит включает: приготовление связующего на основе бентонитовой глины; формование плит прессование и вакуумирование) ; укладку плит на поддоны; сушку плит; выгрузку и складирование.
В аппарат замачивания гидромассной установки заливается необходимое количество воды, затем в него загружается глина. По окончании набухания глины включается мешалка аппарата. Набухшая глина смешивается с водой. Приготовление раствора кальцинированной соды производится в перемешивающем аппарате, где сода смешивается с водой. Стабилизация связующего осуществляется в аппарате варки, куда глинистая суспензия поступает из аппарата замачивания и смешивается с горячей водой. Затем туда же поступает раствор соды. Связующее перемешивается до полной стабилизации и с помощью пнев-моклапана сливается в пустой накопитель. Для приготовления гидромассы применяются: глинистое связующее, раствор полиакриламида, холсты из базальтового тонкого и супертонкого волокна.
Приготовление раствора полиакриламида производится в перемешивающем аппарате. Готовый раствор полиакриламида через дозатор заливается в расходную емкость. Приготовление гидромассы осуществляется в гидроразбивателе. Из накопителя связующее самотеком поступает в дозатор. При достижении верхнего уровня в дозаторе закрывается сливной пневмоклапан накопителя. Затем связующее насосом перекачивается в гидроразбиватель, туда же подается вода. При заполнении гидроразбивателя до уровня, когда мешалка покроется водой, в него загружаются холсты из базальтового тонкого и супертонкого волокна - происходит перемешивание гидромассы, которая затем перекачивается на участок формования плит.
Формование плит из гидромассы производится прессованием и вакуумированием. Готовая гидромасса из гидроразбивателя насосом перекачивается в расходный бак с мешалкой, расположенный над прессом. Открываются краны подачи гидромассы из расходного бака в заливочные ванны установки формования плит. После заполнения ванн до заданного уровня краны закрываются. Пневмошток пневмоцилиндра, перемещая вверх верхнюю плиту, одновременно поднимает шторки заливочных ванн. Гидромасса поступает в форму на нижнюю плиту. Включается пневмоцилиндр, и происходит процесс прессования с помощью верхней плиты. Избыток гидромассы самотеком удаляется в сливную емкость. Затем открывается кран нижнего вакуумирования. В результате разрежения, создаваемого в вакуумной емкости, из гидромассы дополнительно удаляется влага, которая поступает в ресивер. По окончании вакуумирования в камеру подается сжатый воздух для отрыва изделий от нижней плиты.
Затем сформованная верхняя плита при помощи пневмоцилиндра подается на выгрузку из установки прессования. Сформованная плита извлекается из установки прессования, укладывается на поддон и устанавливается на клеть установки сушки. При наборе 9 плит происходит загрузка камеры установки сушки. Клети подвешены к подвесному конвейеру, который перемещает их по замкнутой пространственной трассе установки сушки. Сушатся плиты в установке конвективным способом. Теплоноситель - горячий воздух - подается в термокамеру от цехового теплообменника с максимальной температурой 2 00°С.
Прошедшие процесс сушки плиты выгружаются из клети установки сушки на раздаточный стол, где снимаются с поддонов и поступают на стол упаковки и затем на склад готовой продукции.
Таблица 4.18
Характеристика продукции
Состав оборудования
Показатели |
Норма |
Плотность, кг/м3 |
135-250 |
Теплопроводность, Вг/м- °С при 25°С при 125°С при 300°С |
0,046-0,052 0,060-0,072 0,080-0,090 |
Температура применения, °С |
от -200 до 700 |
Предел прочности при расслоении, МПа |
0,002 |
Предел прочности на сжатие при 10%-деформации, МПа, не менее |
0,013 |
Гигроскопичность, % |
3 |
Массовая доля влаги, % |
2 |
Горючесть |
Не горючие |
Линия производства декоративных акустических панелей, используемых в конструкциях подвесных потолков, производительностью 150 шт./ч
Декоративные акустические панели, используемые в конструкциях подвесных потолков, изготавливаются из базальтового тонкого волокна на синтетическом связующем с применением гидрофобизирующей жидкости или без нее. В качестве декоративного покрытия используется водоэмульсионная краска.
Теплоносителем является нагретый воздух в теплообменнике печи плавления установки получения базальтового штапельного волокна.
Технические характеристики линии
Производительность, шт./ч ............................................. 150
Количество подаваемого теплоносителя, м3/ч. .....6300
Температура теплоносителя, °С ................................ 190±10
Размеры плит подвесного
потолка, мм ................................... 600х(600, 1200)х(8, 10)
Мощность электрооборудования, кВт:
установленная .................................................................. 30
потребляемая..................................................................... 25
Габаритные размеры, мм.......................... 19700х5400х3200
Масса, кг.......................................................................... 20000
Линия для производства подвесных потолков вместе со вспомогательным оборудованием и коммуникациями занимает в плане площадь 8500х27500 мм. Габаритная высота в области установки БТВ - 10000 мм. Высота здания для линии производства подвесных потолков - 5400 мм.
Система управления предназначена для управления и защиты от перегрузок электроприводов установки изготовления подвесных потолков, контроля температуры в сушильной камере. Система автоматики обеспечивает включение и отключение узла посыпки, узла нанесения декоративного покрытия и узла нанесения рельефной поверхности. Система управления обеспечивает оптимальные параметры технологического процесса.
Таблица 4.19
Наименование |
Количество |
Установка прессования, совмещенная с стильной камерой |
1 |
Узел нанесения посыпки |
1 |
Машина нанесения декоративного покрытия |
1 |
Узел нанесения рельефной поверхности |
1 |
Узел продольной резки |
1 |
Узел поперечной резки |
1 |
Ускоряющий транспортер |
1 |
Приемный стол |
1 |
Система технологических трубопроводов |
1 |
Система подачи теплоносителя |
1 |
Шкафы электроавтоматики |
2 |
Таблица 4.20 Краткая характеристика производственного персонала
Наименование профессий |
Количество рабочих в смене |
Оператор |
2 |
Дежурный электрик (слесарь КИПиА) |
1 |
Дежурный механик |
1 |
Съемщик готовой продукции |
1 |
Описание технологического процесса. Технологический процесс производства подвесных потолков включает следующие этапы: получение базальтового тонкого волокна, пропитанного связующим; прессование акустических панелей; посыпка; нанесение декоративного покрытия; создание рельефной поверхности; поперечная и продольная резка; упаковка и маркировка.
Получение базальтового тонкого волокна, пропитанного связующим. Исходное сырье - базальтовое тонкое волокно - изготавливается на установке БТВ. В камере волокноосаждения установки БТВ установлены форсунки, через которые происходит впрыск связующего для формирования пропитанного волокнистого холста.
Прессование акустических панелей. Холст из штапельных базальтовых волокон, пропитанных связующим, поступает с установки БТВ на приемный конвейер и далее подается на пресс, оборудованный предварительно прикаточным валиком и двумя конвейерами, расположенными друг над другом. Верхний регулируемый конвейер с помощью приводов по линейке выставляется на необходимую толщину прессования панелей. В процессе прессования панели связующее, находящееся между базальтовыми волокнами, разогревается, вследствие чего происходят полная полимеризация связующего и структурные преобразования, приводящие его к твердому состоянию.
Посыпка. После выхода из пресса на поверхность панели можно равномерно нанести песок для создания требуемой рельефной поверхности. В случае необходимости узел посыпки можно установить после узла нанесения декоративного покрытия или отключить его.
Нанесение декоративного покрытия. Сформированная, термообработанная, непрерывно движущаяся заготовка панели после пресса поступает на машину нанесения декора, оборудованную транспортерной лентой, насосом, емкостью с краской и красконаливной головкой. Оператор, опустив насос в емкость с краской и включив привод насоса на пульте управления кнопкой «Пуск», которая дублирована с пусковым устройством движения транспортерной ленты, и отрегулировав толщину открывания головки для подачи определенного слоя краски (лишняя краска через канал возвращается в емкость для повторного применения) , следит за процессом нанесения декоративного покрытия. При прохождении через диафрагму отпрессованная панель покрывается заданным слоем краски. Полимеризация проходит ускоренно за счет того, что панель поступает из пресса нагретой до температуры 135°С.
Создание рельефной поверхности. Узел получения рельефной поверхности может быть установлен для получения рельефа как по влажной краске, так и перенесен в конец конвейера для получения рельефа по сухой краске. Узел снабжен барабаном с различным размещением шипов, игл, насечек и является сменным в зависимости от заданного рисунка) . Заготовка с нанесенной краской попадает под барабан нанесения рельефа, и за счет вращения барабана по ходу движения заготовки шипы, иглы, насечки оставляют отпечаток на поверхности панели. Глубина нанесения рельефа регулируется с помощью натяжных болтов. Рельефных валиков, в зависимости от задачи, может быть установлено несколько, что предусмотрено конструкцией узла нанесения рельефной поверхности.
Поперечная и продольная резка. Сформированная, окрашенная заготовка с нанесеным заданным рельефом поступает по конвейеру на узел продольной резки, где происходит обрезание кромок при помощи трех дисковых ножей, которые строго выставлены по размеру изделия. Затем, проходя через узел поперечной резки, заготовка режется собственно на готовые изделия.
Упаковка и маркировка. Отрезанные по размеру панели ускоряющим транспортером перемещаются от узла поперечной резки на упаковочный стол. Перед упаковкой они складываются в стопу. Стопу со всех сторон оборачивают полиэтиленовой пленкой и в горизонтальном положении укладывают в ящики или на поддоны.
Таблица 4.21
Характеристика продукции
Плотность, кг/м3 |
300 |
Прочность на растяжение, МПа |
0,32 |
Влагостойкость, % |
70-90 |
Коэффициент звукопоглощения, не менее |
0, |
Светоотражение, % |
80 |
Горючесть |
Трудногорючие |
ВСПУЧЕННЫЙ ПЕРЛИТ И ИЗДЕЛИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ
Вспученный перлит (ГОСТ 10832) - пористый материал, получаемый термической обработкой дробленых вулканических водосодержащих пород. В зависимости от размера зерен различают перлитовый песок (менее 5 мм) и щебень (5-20 мм) .
Вспученный перлитовый песок подразделяют на рядовой - с зернами размером менее 5 мм, крупный - с зернами размером 1,25-5 мм, средний - с зернами размером 0,16-2,5 мм, мелкий - с зернами 0,16-1,25 мм и пудру - с зернами размером менее 0,16 мм. Вспученный перлитовый щебень делят на две фракции: с зернами размером 5-10 и 10-20 мм.
Вспученный перлитовый песок применяют в качестве заполнителя при изготовлении теплоизоляционных изделий и бетонов, огнестойких штукатурных растворов, а также для теплоизоляционных засыпок при температуре изолируемых поверхностей от -18 0 до +8 75°С. Мелкий перлитовый песок (порошок) и пудру используют для засыпной изоляции замкнутых полостей двухстенных резервуаров, в которых хранят сжиженные газы. Перлитовый щебень служит в качестве заполнителя в легких бетонах различного назначения.
Вспученный песок по плотности подразделяют на марки 75-500, щебень - на марки 200-500. При температуре (25±5)°С теплопроводность песка 0,047-0,093 Вт/ (м- °С) . Прочность при сдавливании в цилиндре песка фракции 1,25-5 мм марок 200-500 - 0,1-0,9 МПа, щебня марок 200-500 - 0,15-0,9 МПа. Водопоглоще-ние щебня 125-30% по массе соответственно для марок 200-500; морозостойкость 15 циклов замораживания-оттаивания .
Для производства перлитовых изделий обычно применяют песок марок 75-150. В зависимости от температуры применения перлитовые теплоизоляционные материалы и изделия выпускают трех основных групп:
- для -180 . .+200°С - мелкий вспученный перлитовый песок и пудру (—180°С) ;
- перлитобитумные изделия —60. .+100°С) , битумно-перлитовую массу (—6О...+13О°С) ; перлитоволокнистые (—60...+100°С) , перлитопластбетон (-5О...+15О°С) , лигноперлит (-60...+200°С) ;
- для температур до 600°С - перлитоцементные, перлитофосфогелевые изделия, перлитовый обжиговый легковес, термоперлит;
- для температур до 1500°С - эпсоперлит (до 800°С) , перлитокерамические изделия (до 900°С) , жароупорный перлитобетон (до 1000°С), керамоперлитофосфатные изделия (до 1100°С), перлитовые ультралегковесные огнеупоры плотностью до 400 кг/м3 до 1150°С); перлитовые легковесные высокоглиноземистые огнеупоры плотностью 500-800 кг/м3 (до 1500°С).
Выпускают также перлитовые теплоизоляционные изделия и штукатурки на цементном, известковом и гипсовом вяжущих, на синтетических смолах и др. В состав всех перлитовых изделий входит вспученный перлитовый песок (заполнитель) и для сцепления перлитовых зерен различные связующие вещества (органические или неорганические) . В зависимости от вида связующего меняется технология и основные свойства перлитовых изделий.
В зависимости от технологии изготовления перлитовые изделия делятся на безобжиговые и обжиговые. При производстве безобжиговых изделий заключительной стадией в технологическом процессе является сушка. Обжиговые изделия после сушки подвергают высокотемпературному обжигу.
Легкий (50-250 кг/м3) , негорючий, пористый песок-щебень используется для тепловой изоляции зданий, сооружений, оборудования. Он работает при температурах -2ОО...+875°С. С его помощью решают вопросы огнезащиты, акустической изоляции, он используется в качестве наполнителей в легких бетонах, красках, линолеуме и др.
Вспученный перлитовый песок служит утеплителем, как в чистом виде (в качестве засыпки) , так и в составе теплоизоляционных изделий.
Изоляция стен зданий. Для изоляции стен зданий используется обеспыленный крупный перлитовый песок объемной насыпной массой 60-100 кг/м3. Засыпку полости между несущей и облицовочной кладками ведут послойно после укладки 3-4 рядов кирпича. Засыпанный слой во избежание усадки в процессе эксплуатации уплотняют постукиванием приблизительно на 10%. На рабочих разрывах изоляции размещают гидроизоляционные прокладки. При необходимости изоляционный слой может быть выполнен любой требуемой толщины. Обладая высокими теплозащитными свойствами (0,04-0,05 Вт/(м- °С)), вспученный перлит не стареет и не разрушается вредителями животного и растительного происхождения. Засыпка производится как из мешков, так и посредством специальных пескоструйных машин.
Перлитовые засыпки используют для изоляции стен из деревянных и каркасных конструкций. Такие изоляционные слои негорючие, поэтому повышают пожарозащищенность зданий.
Для устройства утепленных монолитных полов с асфальтовым либо другим твердым покрытием используют гидрофобизированный вспученный перлитовый песок с размером частиц до 6 мм и насыпной плотностью около 95 кг/ м3. Материал из мешков высыпается на основу и распределяется выравнивающими рейками так, чтобы толщина слоя песка превышала желаемую на 20%. Минимальная толщина укладки составляет 1 см. Трубопроводы и прочие неровности просто утапливаются в слое этого хорошо сыпучего материала. Вся поверхность перекрывается плитами, поверх которых и делается монолитное покрытие. Если такие слои монтируются не на подвальное перекрытие, то, прежде всего, укладываются дренажные трубки для скопления и удаления влаги. Под слой помещается абсорбирующая защитная прокладка, например крафт-бумага (но ни в коем случае не пленки) .
При устройстве полов с деревянным покрытием вспученный перлит укладывается без уплотнения. Любые полости между балками и пиломатериалами, без потерь утеплителя на различные вырезки, заполняются без труда. Негорючесть материала повышает пожароу-стойчивость конструкции пола. В случае необходимости предотвращения пыления и укрепления верхнего перлитового слоя выполняют посыпку слоя цементом с последующим легким смачиванием. Другим способом укрепления слоя теплоизоляции является покрытие перлита диффузионно-открытыми материалами, такими, например, как стеклоткань, гофрированный картон, крафт-бумага, древесно-волокнистые плиты.
Для повышения несущей способности насыпного теплоизоляционного слоя, особенно при укладке монолитных полов, частицы вспученного перлита обрабатывают воском. Несмотря на незначительный собственный вес, такой перлит, уплотненный под грузом, образует стабильный, достаточно прочный изоляционный слой для сухих бесшовных полов.
Перекрытия между этажами. Поскольку перлиту присущи противопожарные качества, он идеально подходит для перекрытия между этажами. Благодаря своей неровной форме гранулы перлита тесно прилегают друг к другу. С перлитом легко работать и в труднодоступных местах.
Пол чердаков. Перлитом также укрывают пол на чердаке и стены. Им заполняется пространство между деревянными балками и в углах. Деревянные конструкции «дышат», поскольку доступу свежего воздуха способствует эффективный процесс выпаривания.
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПЕРЛИТА
Наибольшее количество вспученного перлита используется в формовочных теплоизоляционных изделиях. В качестве связующего применяются цемент, битум, гипс, жидкое стекло.
Штукатурные и отделочные растворы. В последние годы серьезное внимание уделяется вопросу использования вспученного перлитового песка в штукатурных растворах, которые в отличие от растворов на речном песке имеют плотность не более 700 кг/м3, высокие теплоизоляционные свойства.
За рубежом в строительстве широко применяются теплозвукоизоляционные штукатурные растворы на основе вспученного перлита, различных минеральных и органических связующих. Для оштукатуривания стен успешно используют известково-перлитовые смеси плотностью 400-6001 кг/м3, теплопроводностью 0,12-0,23 Вт/(м-К) , с коэффициентом звукопоглощения 0,5 при частоте звука 800-1000 Гц. В США более 50% используемого перлита в строительстве расходуется на изготовление штукатурных растворов. В Италии выпускаются сухие гипсо-, и цементно-перлитовые штукатурные смеси, которые пользуются большим спросом. В Англии применяют гипсоперлитовые, а также цементно-известково-перлитовые штукатурные растворы при объемном соотношении 1:1:6.
Согласно нормативам теплопроводность штукатурных растворов не должна превышать 0,14-0,19 Вт/ (м- °С) , что соответствует плотности штукатурки в сухом состоянии 400-500 кг/м3. Эти свойства позволяют использовать их в качестве теплоизоляционного материала.
Массовое применение перлитовых растворов в строительстве является одним из перспективных направлений по улучшению теплозащитных и акустических свойств зданий и сооружений. Получили широкое распространение теплозвукоизоляционные штукатурные растворы на основе вспученного перлитового песка, вяжущего и различных добавок (минеральных, асбестовых, целлюлозных, отходов из натурального шелка и хлопка) .
Для армирования перлитового раствора используют целлюлозные и стеклянные волокна длиной 10 мм в количестве 5-10% массы раствора. Это оптимальная длина волокна, при которой образцы имеют наибольшую прочность. При большей длине затруднено перемешивание раствора, нарушается его однородность, что отрицательно сказывается на прочностных свойствах.
Высокие теплоизоляционные свойства цементно-перлитоволокнистых изделий основаны на их значительной пористости (общая пористость 8 6%) . Их теплопроводность в 1,5-2,0 раза ниже, чем неармирован-ных цементно-гипсоперлитовых образцов. Путем микроармирования перлитоминеральных композиций неорганическими волокнами достигается эффект понижения плотности материала за счет сокращения расхода вяжущего и уменьшения контактных площадок между отдельными частицами материала.
Введение кремнийорганических добавок (процесс гидрофобизации) типа жидкости 136-41 в состав цементно-перлитоволокнистого материала также увеличивает его пористость за счет выделения водорода в результате химического взаимодействия силоксано-вого каркаса с Са (ОН) 2 и способствует улучшению теплозащитных свойств перлитовой штукатурки.
Теплопроводность перлитовой штукатурки с добавлением жидкости 136-41 более интенсивно возрастает при малых влажностях, чем при больших; для цементно- и гипсоперлитовых образцов увеличение влажности на 1% повышает теплопроводность на 14-16%. Перлитоволокнистые покрытия улучшают звукоизоляционные свойства конструкций. При содержании перлита до 30% коэффициент звукопоглощения образцов не превышает 0,2 0 на средних и высоких частотах (600-1000 Гц) и 0,02-0,18 на низких. При увеличении содержания перлита до 50% по массе коэффициент звукопоглощения равен 0,26-0,44 в интервале частот 400-2000 Гц.
Применение перлитовой штукатурки толщиной 3 см по своим теплоизоляционным свойствам равноценно 15 см кирпичной кладки. Штукатурка наносится по кирпичу, бетону, шлакобетону, металлической сетке, дереву и без каких-либо дополнительных работ может быть окрашена либо оклеена обоями. Ею могут быть утеплены как отапливаемые, так и неотапливаемые помещения.
В строительстве широко используются легкие строительные растворы на основе вспученного перлита. Смешанные в сухом состоянии с гипсом либо цементом, они затворяются водой непосредственно на строительной площадке и укладываются. Ими заполняются полости в стенах, блоках, кирпиче, производится затирка швов и щелей. Такой состав имеет следующие характеристики: средняя плотность - 650 кг/м3;
прочность на разрыв - более 1,7 Н/м2; на сжатие - более 5 Н/м2; теплопроводность - около 0,2 Вт/(м-°С) . Наиболее интересен такой раствор при строительстве из легковесного кирпича или пенобетона, свойства которых близки по своим теплотехническим параметрам к характеристикам раствора. Кладка на таких растворах не имеет мостиков холода.
Перлит может применяться в качестве заполнителя при изготовлении огнестойких растворов и обмазок, а также жаростойких бетонов. Для изоляции энергетического оборудования с температурой поверхности до 600°С применяются перлитоцементные композиции с распушенным асбестом.
Асбоперлитоцементные изделия характеризуются следующими свойствами: плотность 200-400 кг/м3; теплопроводность (при 25 и 325°С) 0,075-0,092 и 0,118-0,145 Вт/м-°С соответственно; прочность на изгиб - 0,20-0,36 МПа.
Для производства силикатоперлита используется вспученный перлитовый песок. Связующее может быть известково-песчаным, известково-шлаковым или изве-стково-зольным. Силикатоперлит может быть изготовлен прессованием с применением мелких фракций перлитового песка (до 1 мм) и гашеной извести с последующим запариванием в автоклаве и формованием в металлических формах с вибрированием. Теплопроводность силикатоперлита в зависимости от плотности (100-340 кг/м3) составляет 0,105-0,239 Вт/м-°С. Наиболее целесообразно использовать силикатоперлитовые изделия для тепловой изоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 900°С.
Карбоперлит получают полусухим прессованием массы, состоящей из вспученного перлита и извести (соотношение 1:8,5-1:10) с последующей обработкой смеси газами, содержащими СО2. Карбоперлитовые изделия имеют плотность 200-350 кг/м3; теплопроводность при 25 и 700°С) 0,065-0,905 и 0,137-0,162 Вт/м-°С соответственно; предел прочности на изгиб 0,15-0,30 МПа; на сжатие - 0,3-0,8 МПа. Карбоперлитовые изделия могут быть использованы для тепловой изоляции поверхностей энергетического, технологического оборудования и трубопроводов с температурой изолируемой поверхности до 650°С.
Гипсоперлитовые теплоизоляционные изделия изготавливают на основе строительного гипса и вспученного перлита плотностью 8 0-150 кг/м3 способами литья, вибрирования и полусухого прессования. При соотношении гипс : перлит 1:7-8 могут быть получены теплоизоляционные изделия плотностью 300-400 кг/м3 и пределом прочности на сжатие 0,15-0,5 МПа. Гипсоперлитовые изделия рекомендуются для тепловой изоляции поверхностей энергетического и технологического оборудования, газо- и паропроводов при температурах, не превышающих 600°С.
Керамоперлит. В состав массы для изготовления керамоперлита входят 50-60% вспученного перлитового песка и 40-50% молотой глины при размере частиц менее 0,25 мм. Керамоперлитовые изделия подвергаются термообработке при температуре 300-950°С. Физико-технические показатели: плотность 250-400 кг/м3, предел прочности на сжатие 0,4-1,2 МПа, линейная температурная усадка при 875°С не более 2%, влажность - 1,2%, теплопроводность при 200°С - 0,075-0,104 Вт/м-°С.
Стеклоперлит. Для получения стеклоперлита используют вспученный перлитовый песок плотностью 80-150 кг/м3 и жидкое стекло плотностью 1250-1350 кг/м3 при соотношении компонентов (%) 50-70 : 30-50; термообработка смеси производится при температуре 300-400°С. Физико-технические показатели: плотность 180-300 кг/м3, предел прочности на сжатие 0,3-1,2 МПа, на изгиб - 0,2-0,7 МПа, теплопроводность при 200°С - 0,064-0,09 Вт/м-°С, предельная температура применения - 600-700°С.
Базальто-перлитовый волокнистый материал. Новый теплоизоляционно-конструкционный материал получен на основе вспученного перлитового песка, базальтового волокна и вяжущего (портландцемент или бентонит). В состав теплоизоляционного материала входят следующие компоненты: вспученный перлит -24-70%, базальтовое волокно - 74-20%, бентонитовая глина - 9,0-2,0%. Плотность материала 150-300 кг/м3, предел прочности при растяжении 0,2-0,5 МПа, теплопроводность 0,038-0,041 Вт/м-°С.
В состав конструкционного теплоизоляционного материала входят следующие компоненты, %: вспученный перлит - 25-35, базальтовое волокно - 25-30, портландцемент - 35-50. Плотность материала 590-1100 кг/м3, предел прочности на изгиб 0,4-11,0 МПа, теплопроводность 0,096-0,11 Вт/м-°С.
Вспученный перлит, введенный в состав указанных композиционных материалов, резко повышает их долговечность , так как связывает продукты гидратации клинкера, вызывающие коррозию базальтового волокна.
Битумоперлит представляет собой тепло-, паро- и гидроизоляционный материал, получаемый смешиванием вспученного перлитоваго песка и битума. Его используют для утепления и гидроизоляции совмещенных кровель, промышленных холодильников и другого технологического оборудования, работающего в условиях температур -50..+ 600 °С. Модифицированный битумоперлит (например фенолформальдегидной смолой ЛБС-3) становится более термостойким (180-190 °С) и вполне может применяться для изоляции теплосетей. Плотность материала 300-450 кг/м3, теплопроводность 0,08-0,11 Вт/м-К, предел прочности на изгиб 0,15-0,20 МПа, влажность не более 2,5 %, суточное водопоглощение 5%.
Пластперлит получают на основе мочевинофор-мальдегидной и кумароновой смолы, придающих прочность, достаточную водостойкость и низкое водопоглощение. Пластперлитовые теплоизоляционные плиты обладают следующими физико-механическими показателями: плотность 250-280 кг/м3, предел прочности на сжатие 0,6-0,8 МПа, суточное водопоглощение 3,3-3,5%, теплопроводность 0,065-0.07 Вт/м-°С.
Перлитоцементные плиты относятся к группе негорючих материалов и могут быть использованы: для противопожарной защиты стальных, железобетонных и деревянных строительных конструкций; для теплоизоляции строительных конструкций жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений; для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности до 600°С, в том числе котлов.
Перлитосодержащий кирпич применяется для строительной и промышленной тепловой изоляции с предельной температурой применения 900°С. Плотность такого кирпича 400-600 кг/м3 при теплопроводности 0,105-0,176 Вт/(м-°С) .
Перлитный цемент применяют для заделки (тампонирования) скважин. Цемент не подвержен действию жара, на цементирование расходуется небольшое количество материала, а вследствие его способности соединять пустоты он обеспечивает большую эффективность и дешевизну. Преимущества применения перлитного цемента для скважин: меньшая плотность; жаростойкость; изоляционные качества; меньшая стоимость и др.
Крупнейшими потребителями вспученного перлита в России являются металлургические предприятия. В настоящее время более 20% от общего объема производства этого материала потребляется металлургами.
В металлургии вспученный перлит нашел широкое применение главным образом при разливке чугуна и стали для изоляции зеркала расплава в ковшах, изложницах и литейных формах. Для этих целей используется вспученный перлит с насыпной плотностью до 90 кг/м3 . Вспученный перлитовый песок с размером частиц до 5 мм, упакованный в полиэтиленовые мешки, забрасывается на зеркало расплава. Мешок при соприкосновении с расплавленным металлом расплавляется и сгорает, а вспученный перлитовый песок рассыпается по зеркалу расплава. Образованный теплоизоляционный слой препятствует быстрому охлаждению расплава. При этом примеси, шлаки, присутствующие в металле, переходят в прибыльную часть, улучшая тем самым качество основного металла. Концентрация шлаков, примесей, газовой фазы в прибыльной части увеличивает выход пригодного металла.
Другим направлением использования вспученного перлита в металлургии является его применение в литьевых формующих смесях. Добавка вспученного перлита в литейные пески делает стенки форм менее теплопроводными. Это, в свою очередь, способствует медленному остыванию отливок и, следовательно, более полному выходу примесей и шлаков в прибыльную удаляемую часть. Часто для лучшего распределения вспученного перлита по литьевой форме используют заранее подготовленные перлитографитовые смеси.
Традиционной областью применения вспученного перлита в металлургии являются футеровочные работы. Выпускается целый ряд огнеупоров на его основе.
По причине своих уникальных свойств перлитовая изоляция нашла широкое применение в криогенных и низкотемпературных резервуарах-хранилищах, в судовых контейнерах, холодильных и испытательных камерах и технологиях производства пищевых продуктов. Температура хранения -100°C и ниже считается криогенной, от -100 до 4°C - низкой. Сверххолодные и экстремально холодные криогенные жидкости, такие, как водород и гелий, обычно хранятся в сферических двустенных сосудах с кольцевым пространством, заполненным вакуумированным перлитом.
Существует две основных конструктивных концепции сосудов для низкотемпературного и криогенного хранения: безвакуумные и вакуумные криогенные блоки.
Безвакуумные криогенные блоки. Перлитовая изоляция, пригодная для применения в безвакуумных блоках, при криогенных или низких температурах, имеет низкую тепловую проводимость во всем диапазоне плотности, обычный же диапазон рекомендуемой плотности простирается от 48 до 72 кг/м3. В дополнение к прекрасным термическим свойствам перлитов изоляция относительно дешева, проста в обработке и установке, не дает усадки и не коробится. Перлит не горюч, удовлетворяет пожарным требованиям и тем самым снижает страховые ставки. Поскольку это неорганический материал, он устойчив против гнили и паразитов, вследствие своей закрытой ячеистой структуры не удерживает влаги.
Конструктивно эти блоки представляют собой сосуды с двойными стенками с кольцевой зоной, заполненной вспученным перлитом, упакованным или засыпаемым (из автоцистерн) . Для изоляции малых сосудов может применяться «розлив» или «вдувание» изоляции. Портативные производства вспученного перлита часто применяются для изоляции очень больших резервуаров-хранилищ, камер холода, кораблей и всевозможных сосудов с двойными стенками, трубопроводов . В этих случаях перлитовую руду вспучивают на месте изолирования, а вспученная перлитовая изоляция пневматически направляется в кольцевые зазоры.
Вакуумные криогенные блоки. Для криогенных применений от -101°C и более низких температур требования «сверхизоляции» обеспечивает вакуумиро-ванный перлит с теплопроводностью меньшей до 40 раз, чем 0, 029 Вт/м- °С, в зависимости от вакуума и температуры (пенопласт - 0,043 Вт/м-°С) . Обычно ва-куумированный перлит примененяют в двустенных сферических хранилищах гелия и водорода. Он может также использоваться для хранения кислорода, азота и сжиженного природного газа, когда требуется особо низкая теплопроводность. В дополнение к большим полям сооруженных резервуаров-хранилищ вакууми-рованный перлит применяется для изоляции многих меньших фабричных сосудов, рассчитанных на хранение различных криогенных газов.
Перлитовая изоляция, подходящая для вакуумной криогенной работы, показывает низкую теплопроводность в широком диапазоне температур, давлений и плотностей. Обычно рекомендуемая плотность простирается от 128-152 кг/м3. Криогенной считается температура ниже —100°C. Теплопроводность вакуу-мированного перлита во много раз ниже, чем неваку-умированной перлитовой изоляции. Например, при средней температуре - 82°C обычный невакуумиро-ванный криогенный перлит плотностью 64 кг/м3 имеет теплопроводность в 22 раза выше вакуумирован-ного перлита плотностью 139 кг/м3 и междуатомным давлением 10 микрон.
В добавление к отличным термическим свойствам перлитовая изоляция относительно дешева, легка в применении и установке, не сжимается, не вытекает, не коробится, не дает усадку. Она также не горюча и соответствует всем положениям пожаробезопаснос-ти, что снижает страховые стоимости. Перлит для применения в вакуумировании должен быть сухим. Номинальный предел влажности составляет 0,1% по весу. Влажность в перлите сильно увеличивает время откачки, нужной для необходимого уровня вакуума. Таким образом, перлит должен быть свежим и упакованным во влагонепроницаемые пакеты или загерметизированные автоцистерны. Нельзя применять перлит, упакованный в бумажные пакеты.
Установка перлитовой вакуумированной изоляции на месте расположения больших криогенных вакуумных сосудов предполагает поддержание вакуума в кольцевых зазорах изолируемых сосудов. Вспученный перлит сжимается с азотом в автоцистерне и вводится в кольцевой зазор в процессе соединения давления и вакуума. Для заполнения в полевых условиях кольцевого зазора на очень крупных объектах вакуумированной перлитовой изоляцией криогенной градации в относительно свободных от пыли и влаги условиях можно использовать портативные заводы перлитового вспучивания, укомплектованные оборудованием контроля пыли и промежуточными двухсекционными автоцистернами.
Следует отметить, что достаточно широкое использование вспученный перлит нашел в изоляции блоков разделения воздуха на кислород и азот, применяемых в металлургии. В среднем, на изоляцию одного блока необходимо 10 тыс. м3 перлита. Для этих целей используется легкий мелкий вспученный перлит с насыпной плотностью 75 кг/м3 при количестве фракций свыше 1,5 мм не более 15% .
Характеристика сырья
Сырьем для производства вспученного перлита является горная кислая вулканическая порода (вулканическое стекло) , способная при нагревании вспучиваться. В зависимости от содержания в породе воды и газов, оставшихся при застывании лавы, различают две группы вулканических стекол: обсидиан с содержанием воды до 1,5%, перлит - 1,5-10% по массе.
Перлит представляет собой алюмосиликатный материал со значительным содержанием щелочей. Химический состав перлита различных месторождений следующий (% по массе) : SiО2 - 65-76; А12О3 - 12-16; FeO + Fe2O3 - до 3; СаО - до 3; Na2O + К2О - 3, 0-10; Н2О (структурная) - 1,5-10.
Цвет перлита в зависимости от сопутствующих примесей (допускаются до 10%) бывает от светло-серого до черного с зеленоватым или красноватым оттенком. Плотность породы в куске 1700-2350 кг/м3, а в измельченном состоянии - 850-1400 кг/м3 (ГОСТ 2522 6) . Все перлиты можно разделить на две группы в зависимости от пористости (%) : массивные - менее 5 и пористые - более 5.
При быстром нагревании до температуры 850-1200°С перлит размягчается и вспучивается парами воды и газами, увеличиваясь в объеме в 3-20 раз в зависимости от месторождения и крупности исходного продукта. При медленном нагревании (постепенный подъем температуры) вода испаряется до размягчения материала, и перлит не вспучивается.
Коэффициент вспучивания перлита равен отношению плотности измельченной породы до вспучивания к плотности готового материала после вспучивания. Для производства вспученного перлита используют породу с коэффициентом вспучивания не менее 5.
Перлитовое сырье плотных пород перед обжигом подвергают специальной термической подготовке (нагрев до температуры 300-400°С в течение 20-25 мин), при которой удаляется часть воды, что уменьшает растрескивание зерен перлита в процессе обжига, способствует более равномерному вспучиванию и улучшает его качество. Такой процесс тепловой обработки называется двухступенчатым.
Перлитовое сырье с карьера поставляют дробленым и рассортированным на следующие фракции, мм: 5-10; 2,5-5; 1,25-2,5; 0,63-1,25; 0,16-0,63; менее 0,16 (ГОСТ 2522 6). Однако некоторые карьеры поставляют сырье фракций 0-5, 5-20 и 20-40 мм или совсем нефракционированное. Поэтому заводы, производящие вспученный перлит, оснащены дробильно-сортировочным оборудованием.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВСПУЧЕННОГО ПЕРЛИТА
Включает в себя следующие операции: дробление и рассев перлитовой породы на фракции; предварительную тепловую обработку (термоподготовку) при температуре 300-400°С; кратковременный обжиг в вертикальных или во вращающихся печах при температуре 1000-1200°С; рассев готового продукта.
Технологическое оборудование для получения вспученного перлита (в т.ч. печи для его обжига) проектируют и изготавливают Институт «Липецкстальпроект», Уральский НИиПИ строительных материалов и др.
Если добытая перлитовая порода поступает с карьера фракционированной, крупностью 0-5; 5-20 и 20-40 мм или совсем нефракционированной, то ее дробят в щековой или молотковой дробилке и рассевают на грохотах или в ситобурате до необходимой крупности. Для получения рядового вспученного песка крупность зерен должна быть до 1,25 мм, крупного песка - 0,63-1,25 мм, среднего - 0,16-0,63, мелкого -до 0,315 мм, щебня - 2,5-7 и 7-10 мм. Частицы перлита, размер которых превышает заданную максимальную крупность, направляют на вторичное дробление в валковую дробилку. Если влажность породы перед грохочением превышает допускаемую, ее сушат в барабанной сушилке.
Для удаления части структурной (связанной) влаги измельченную и высушенную породу подают во вращающуюся печь термоподготовки. Основные узлы печи - вращающийся барабан длиной 6 м и внутренним диаметром 0, 828 м, топка, загрузочная камера и дутьевой вентилятор. Тепловая обработка перлита производится в течение 10-30 мин по противо-точному принципу - горячие топочные газы идут навстречу загружаемой дробленой перлитовой породе. Температура подогрева 300-400°С.
Обжиг (вспучивание) перлита осуществляется в вертикальных шахтных или во вращающихся печах. Перлитовый щебень и крупный перлитовый песок повышенной плотности и прочности, применяемый для изготовления бетонов, получают обычно во вращающихся печах, а перлитовый песок других фракций - в вертикальных.
Вспучивание перлита в вертикальных печах происходит во взвешенном состоянии при температуре 900-1150°С. Измельченный перлит подается в печь через загрузочную течку, находящуюся выше горелки. Частицы перлита в потоке горячих газов, создаваемых горелочным устройством, вспучиваются в течение
Таблица 4.
Характеристика перлитовых пород
Месторождение |
Насыпная плотность перлита, кг/м3 |
Коэффициент вспучивания |
Температура вспучивания, °С | |
природного |
вспученного | |||
Арагацкое (Армения) |
900-1100 |
75-125 |
10 |
860-980 |
Фонтанское (Армения) |
940-1000 |
60-110 |
11,4 |
840-980 |
Джраберское (Армения) |
950-1050 |
50-100 |
13 |
870-1000 |
Кочелдагское (Азербайджан) |
880-995 |
60-110 |
11,7 |
760-980 |
Заюковское (Кабардино-Балкария) |
1000-1050 |
50-70 |
17 |
920-940 |
Ардовское (Украина) |
1200-1230 |
80-1000 |
13,6 |
980-1050 |
Хайешское (Украина) |
1240-1290 |
110-130 |
10,7 |
990-1070 |
Пеликан (Украина) |
940-1100 |
125-160 |
7,2 |
1070 |
Ташкескентское (Таджикистан) |
1280-1400 |
400-500 |
3,3 |
1200* |
Мухор-Талинское (Бурятия) |
1100-1160 |
230-300 |
¦-j |
1160* |
Богопольское (Приморский край) |
1050-1120 |
150-180 |
6,5 |
1120* |
Паратунское (Камчатская обл.) |
1060-1080 |
70-120 |
10,5 |
1100 |
Чугуевское (Приморский край) |
1240-1260 |
150-220 |
5,0 |
1200* |
Правохетинское (Магаданская обл.) |
1230-1245 |
190-250 |
4,0 |
1100* |
*Перлиты этих месторождений перед обжигом нужно подвергать предварительной тепловой обработке.
Таблица
Технические характеристики печей для производства вспученного перлита
Показатели |
ЕрЭ1ДО1№СЯ ГВЧ4 |
В^ЖФальнэЕ печл | ||
для термоподготовки СМТ-178 |
для обжига СМТ-17 9 |
СМТ-17 7 |
усовершенствованная | |
Производительность, кг/ч |
1600 |
1300 |
1600 |
1600 |
Размер фракций перлита-сырца, мм |
0-10 |
0-10 |
До 2,5 |
До 2,5 |
Насыпная плотность, кг/м3: вспученного перлитового песка вспученного перлитового щебня |
- |
150-500 250-500 |
50-250 |
50-500 |
Расход топлива: мазут, кг/ч дизельное топливо, кг/ч природный газ, м3 |
30 30 35 |
140 150 |
120-140 135-160 |
120-140 135-160 |
Расход: теплоты, кДж/кг воздуха на горение, мУч |
1421,0 |
5267,0 2300 |
4140-5350 4500 (на горение и охлаждение) |
3770-4190 4500 (на горение и охлаждение) |
Температура, °С: термообработки отходящих газов |
300-450 |
1100-1200 950 |
900-1150 800-1000 |
1000-1150 840-860 |
Частота вращения барабана печи, ъмн1 |
1,6; 2,0; 3,15 |
0-18 |
- |
- |
Размеры печи, мм: длина наружный диаметр внутренний диаметр |
8000 1200 948 |
8000 1200 768 |
7700 584 |
7700 600 |
нескольких секунд и уносятся с выходящими потоками дымовых газов в циклоны-классификаторы через патрубок. Печи конструктивно выполнены как рекуператоры с двойной циркуляцией воздуха, которая позволяет с большой эффективностью нагревать дутьевой воздух и хорошо охлаждать кожух рабочей камеры. Воздух на горение и охлаждение кожухов печи подводится в печь через воздухоподводящий патрубок. Пройдя через зазор, он поступает в канал и, опускаясь по нему, охлаждает внутренний и средний кожухи печи, удаляясь через воздухоотводящий патрубок.
В нижней части печи температура нагрева дутьевого воздуха 400-450°С, температура стенки рабочей камеры при этом не превышает 700-750°С. Печь работает на газообразном или на жидком топливе - дизельном, соляровом масле. Для работы на более тяжелых видах жидкого топлива, например мазуте, печи оснащают откатными либо встроенными камерами газификации со специальными горелочными устройствами.
Процесс вспучивания в вертикальных печах, осуществляемый в условиях мгновенного воздействия высоких температур, происходит в три этапа: растрескивание перлитовых частиц, вспучивание образовавшихся осколков и агрегация (соединение) вспученных частиц в гранулы. Для снижения выхода пыли на обжиг должен подаваться определенный зерновой состав исходного сырья. Лучшим является сырье с размером частиц 0,16-0, 63 мм, которое идет для получения вспученного перлита средней крупности, используемого для изготовления теплоизоляционных изделий.
Для снижения растрескивания перлита при вспучивании проводится предварительная термоподготовка породы. Для этого совмещают процессы термоподготовки и вспучивания на усовершенствованной вертикальной печи, что позволяет повысить прочность вспученного перлита, понизить его водопоглощение и содержание в нем пылевидных фракций. Печь имеет камеру горения с горелоч-ным устройством, обводные газоходы, охватывающие камеру и тангенциально подсоединенные к ней нижними концами в зоне развития факела, а верхними - в зоне его вершины. Лотки, установленные в газоходах, служат для загрузки перлита. В этой печи дробленое сырье через течки подается в байпасные газоходы, где наиболее мелкие фракции подхватываются восходящими потоками продуктов сгорания, вливаются в основной поток газов в зоне вершины факела камеры горения и вспучиваются. Более крупные фракции поступают по отводным газоходам, где происходит их предварительный подогрев потоками продуктов сгорания, в зону развития факела, в которой перлит вспучивается. Вспученный перлит удаляется из печи, двигаясь снизу вверх, через камеру горения.
Вначале вспученный перлитовый песок вместе с продуктами сгорания поступает в циклон первой ступени осаждения типа Ц-15, где выделяется 60-80% его общего количества. Неосевший перлит более мелких фракций направляется во вторую ступень осаждения группа из двух циклонов типа ЦН-15) . Осаждение частиц в циклонах основано на вращательном движении газового потока с частицами перлита по спирали. Частицы перлита, ударяясь о стенки цилиндра циклона, теряют свою скорость и падают вниз, попадая через пылеотводящий патрубок в бункер (силос). Окончательная очистка дымовых газов (третья ступень осаждения) производится или в скрубберах мокрой очистки, где улавливаются частицы перлита при орошении водой, или в рукавных фильтрах типа РФГ. Очищенные дымовые газы выбрасываются в атмосферу. Вспученный перлитовый песок подается в бункеры-накопители и засыпается в бумажные или полиэтиленовые мешки и отправляются потребителю или в бункеры смесительных узлов цехов по производству изделий.
Производительность вертикальной печи для обжига перлита 10-20 м3/ч в зависимости от ее конструкции и вида перлитового сырья.
Вспученный перлитовый песок необходимо тщательно оберегать от увлажнения, так как он быстро впитывает воду, что резко ухудшает его теплозащитные свойства. Для получения вспученного перлитового щебня и крупного перлитового песка, используют тепловые агрегаты, включающие барабанную печь термоподготовки, аналогичную применяемой при производстве вспученного перлитового песка, и вращающуюся печь обжига-вспучивания. Печь термоподготовки располагают отдельно от печи обжига, не связывая их в единый агрегат. Это дает возможность при необходимости подавать перлит непосредственно в печь обжига, минуя термоподготовку.
Вращающаяся печь обжига представляет собой барабан, вращающийся с частотой до 18 мин"1, длиной 6-10 м с внутренним диаметром 0,77-1,54 м. Вспучивание перлитового щебня происходит в процессе перемещения его по раскаленной футеровке печи, омываемой факелом пламени от сгорания жидкого или газообразного топлива в топке. Так как барабан вращающейся печи установлен под углом 7° в сторону камеры выгрузки, вспученные зерна перлита постепенно передвигаются от загрузочной камеры топки к выходу из печи, а затем транспортируются в металлические бункеры. Мелкие частицы перлита уносятся вместе с дымовыми газами и улавливаются в циклонах. Производительность печи 1300 кг/ч; температура вспучивания 1100-1200°С.
Хранят песок и щебень раздельно по маркам и фракциям в условиях, не допускающих их увлажнения и загрязнения. Крупный перлитовый песок и щебень из трудновспучиваемых перлитов для легких бетонов изготовляют также способом агломерации (спекания) , который состоит из следующих этапов: дробления исходного сырья до требуемой крупности (до 10 мм) ; приготовления сырьевой смеси из перлита и твердого топлива; вспучивания и спекания смеси на агломерационной установке; дробления спекшегося коржа и рассева на фракции; складирования готовой продукции.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ВСПУЧЕННОГО ПЕРЛИТА
Перлитоцементные изделия (ГОСТ 18109) изготовляют путем смешивания перлитового песка, цемента, водной асбестовой пульпы с последующим формованием и сушкой; выпускаются они в виде плит, полуцилиндров (скорлуп) и сегментов для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности до 600°С.
Размер изделий (мм) : плит - длина 500 и 1000, ширина - 500, толщина - 50, 75 и 100; полуцилиндров - внутренний диаметр - 56, 78, 91, 110, 135, 162 и 222 при длине 500 и 1000, толщина 50-100 (в зависимости от диаметра) ; сегментов - внутренний диаметр 162, 222, 277, 327, 380, 430, длина - 500 и 1000, толщина 80-105 (в зависимости от диаметра) .
Состав смеси при производстве перлитоцементных изделий (% по массе) : вспученный перлитовый песок плотностью 75-100 кг/м3 - 43; портландцемент марки не ниже 400 - 43; асбест не ниже 6-й группы - 14; вода - 230-300% от массы сухих веществ. По плотности перлитоцементные изделия подразделяют на марки 225, 250, 300 и 350; линейная температурная усадка изделий при 600°С не более 1,4%; влажность - не более 30% по массе.
Тайлигц 4.24
Свойства перлитоцементных изделий
Марка |
225 |
250 |
300 |
350 |
Теплопроводность, Вт/ (м- °С), при средней температуре, °С 25±5 305±5 |
0,065 0,108 |
0,067 0,110 |
0,073 0,116 |
0,079 0,122 |
Прочность на изгиб, МПа, не менее |
0,22 |
0,23 |
0,25 |
0,28 |
Технология изготовления перлитоцементных изделий состоит из следующих операций: подготовки и дозирования сырьевых материалов; приготовления формовочной массы; формования изделий на прессе или конвейере; тепловой обработки и складирования.
Материалы смешивают в лопастной горизонтальной мешалке периодического действия или одновальном винтовом смесителе (шнеке) непрерывного действия. Компоненты подают в мешалку в такой последовательности: асбестовая пульпа, цемент, которые перемешивают в течение 5 мин, затем вводят перлитовый песок и смесь перемешивают еще 1,5-2 мин. Более длительное перемешивание смеси с песком приводит к разрушению зерен перлита и увеличению массы изделий. В смеситель непрерывного действия компоненты вводят практически одновременно.
Частоту вращения вала мешалок регулируют от 30 до 60 мин"1. Иногда асбест, распушенный на бегунах, предварительно смешивают с цементом до образования однородной асбестоцементной пульпы.
После смесителя полученная гидромасса поступает на формование в гидравлический пресс или на формовочное устройство конвейера. Прессуют изделия на металлических поддонах при удельном давлении 0, 05 МПа. Производительность формования 1,5-2 mY4.
Отформованные изделия подвергаются тепловой обработке в туннельных или конвейерных сушилках по следующему температурному режиму. Сначала изделия выдерживают при температуре 170-200°С в течение 3-4 ч. В это время они прогреваются, основная масса воды испаряется и окружающая среда насыщается влагой. Затем температуру снижают и выдерживают изделия при температуре 90-100°С в течение 6-8 ч. За это время изделия пропариваются и приобретают необходимую механическую прочность. В заключение температуру повышают до 150°С и изделия досушивают до остаточной влажности 20-30%. Общая продолжительность сушки 13-16 ч.
Готовые изделия одного вида, размера и марки упаковывают в жесткую тару: плиты - на ребро, полуцилиндры и сегменты - на торец. Между изделиями должны быть уложены бумажные прокладки. Транспортируют изделия в крытых вагонах в условиях, исключающих их увлажнение и механическое повреждение. Хранят изделия в крытых складах раздельно по маркам и размерам, штабелями высотой не более 2 м.
Перлитобитумные материалы и изделия
Промышленность выпускает два вида теплоизоляционных материалов на битумном связующем - перлитобитумные плиты и битумно-перлитовую массу.
Перлитобитумные плиты (ГОСТ 16136), изготовляемые из вспученного перлитового песка, битума, глины, асбеста и других добавок, служат для тепловой изоляции строительных конструкций и промышленного оборудования при температуре изолируемых поверхностей -6О...+1ОО°С. Наиболее широко их применяют для изоляции кровли промышленных зданий. Размеры плит мм) : длина 500, 1000; ширина 500; толщина 40, 50, 60.
Таблица 4.25
Расход материалов, кг, для изготовления 1 м3 перлитобитумных плит
Марка |
Вспученный перлитовый песок (м3) |
Асбест |
Битум |
Глина |
СДБ |
200 |
1,8 |
30 |
18 |
22 |
6 |
225 |
1,9 |
35 |
20 |
25 |
¦-J |
250 |
2,0 |
40 |
22 |
28 |
8 |
300 |
2,2 |
45 |
27 |
33 |
10 |
По плотности перлитобитумные плиты подразделяют на марки 200, 225, 250 и 300. Теплопроводность плит при температуре (25±3) °С, (Вт/(м-°С) , не более: марки 200-0,076; марки 225 - 0,079; марки 250 - 0,082; марки 300 -0, 087. Прочность плит на изгиб не менее 0,15 МПа, марки 300 - не менее 0,19 МПа; прочность на сжатие при 10%-ной деформации не менее 0,25 МПа. Влажность не более 4% по массе; водопоглощение - не более 5% по объему; морозостойкость - не менее 25 циклов. Плиты трудногорючие при содержании битума менее 9%, трудновоспла-меняемые при его содержании 10-15%.
Состав смеси перлитобитумных плит (% по массе) : вспученный перлит марок 75 и 100 - 60-65; битум марок БНД-40/60 - 9-15; высоко- или среднепластичная глина -5-11; асбест марки П-6-45 - 15-20; клей КМЦ - 1,5 (% от массы сухих компонентов) или концентрат сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ) - 3 (% от массы сухих компонентов) ; вода 250-300% от массы сухих компонентов. Общее содержание битума и глины в массе 20%, причем в плитах с добавкой СДБ битума содержится 9%, а глины - 11%.
Подготовка асбеста, перемешивание компонентов и формование перлитобитумных плит аналогичны процессам при изготовлении перлитоцементных изделий. Обезвоженный и разогретый до температуры 150-160°С битум смешивают в течение 10 мин в лопастной мешалке с глиняным шликером (глина и вода в соотношении 1:1,5 по массе) относительной влажностью до 60%. Полученная масса должна быть однородного темно-серого цвета без крупинок битума. Далее битумно-глиняную пасту разбавляют водой до 50-60%-ной относительной влажности и перекачивают в расходный бак. Частота вращения вала одно- или двухвальной лопастной мешалки не более 50 мин"1.
При работе с битумом рабочих обеспечивают спецодеждой для предохранения от ожогов. Битумно-глиняную пасту, асбестовую пульпу и КМЦ (или СДБ) предварительно перемешивают в общем расходном баке, а затем подают в мешалку приготовления формовочной массы. КМЦ или СДБ предварительно разбавляют водой до 10-13%-ной концентрации. Каждый компонент можно подавать в смеситель отдельно.
Микроскопические частицы битума, распределенные между частицами глины, клей КМЦ (или СДБ) обволакивают частицы перлита, и при сушке они склеиваются между собой, обеспечивая заданную прочность и низкое водопоглощение. Время перемешивания жидкой смеси с перлитом не должно превышать 2 мин. Относительная влажность формовочной массы 75-8 0%. Плиты формуют на металлических поддонах или в формах.
После формования изделия сушат в туннельных сушилках в течение 12-15 ч по следующему режиму (ч) : испарение основной массы воды при температуре 200°С -5-6; испарение оставшейся воды при температуре 120-130°С - 4-6; расплавление битума при 150-160°С. Готовые плиты охлаждают вентилятором до температуры 30°С.
Контроль производства перлитобитумных плит аналогичен контролю, приведенному для перлитоцементных плит. Дополнительно контролируют следующие показатели: влажность глиняного шликера - не более 60% (раз в смену) , температуру битума - не менее 150°С (раз в 1 ч) и температуру сушки, режим которой приведен выше.
Битумно-перлитовую массу изготовляют путем смешивания вспученного перлитового песка с горячим нефтяным битумом марок не ниже БН-70/30 (ГОСТ 6617) . Полученную массу укладывают на поверхности кровельных покрытий, стальных труб тепловых сетей при бесканальном способе прокладки или в формы для получения изделий и уплотняют в 1,6-2 раза. Соотношение битума марки БН-70/30 и вспученного перлита в зависимости от крупности перлитового песка 1: (8-14) по объему, расход битума 140-160 кг, песка 1,5-1,7 м3 на 1 м3 уплотненной массы. По плотности битумно-перлитовую массу делят на марки 350 и 500.
Таблица 4.26 Характеристика битумно-перлитовой массы
Марки |
350 |
500 |
Теплопроводность, Вт/ (м- °С) |
0,11 |
0,13 |
Прочность, МПа: на сжатие наизтаб |
0,25 0,1 |
0,4 0,2 |
Водопоглощение за 24 ч, % по объему |
5 |
3 |
Плиты из битумно-перлитовой массы выпускают марки 400, прочностью на сжатие 0,45 МПа, водопоглощением 2,7% по объему за 2 4 ч.
Во время перемешивания битума с перлитом частично разрушаются хрупкие зерна вспученного перлитового песка, что вызывает увеличение плотности изделий и повышенный расход битума. Для уменьшения измельчения перлита компоненты смеси лучше перемешивать во встречных воздушных потоках перлита и распыленного горячего битума в замкнутом обогреваемом аппарате. При таком методе смешивания компонентов снижается расход битума до 80 кг/м3, или на 40-50%.
Технологический процесс выполнения изоляции труб состоит из приготовления битумно-перлитовой смеси, подготовки и праймирования труб (покрытие труб смесью битума с бензином для защиты от коррозии) и нанесения смеси на них.
Вспученный перлитовый песок, поступающий из бункера, смешивают в течение 3 мин в растворосмесителе с расплавленным и обезвоженным при температуре 150-180°С битумом. Высокосернистые битумы обессеривают для снижения коррозионного воздействия на трубы. После перемешивания горячая битум-но-перлитовая масса поступает в расходный бункер, откуда подается в пресс. Пресс представляет собой металлический цилиндр внутренним диаметром, равным диаметру трубы с выполненной изоляцией. Внутри цилиндра движется поршень, через который проходит изолируемая труба. При перемещении трубы подается битумно-перлитовая масса, которая прессуется поршнем. По выходе из прессующей машины трубу с битумно-перлитовой изоляцией покрывают защитными пленочными материалами (поливинилхлоридными, полиэтиленовыми и др.) . Полиэтиленовую пленку иногда вспенивают в процессе нанесения методом экструзии для снижения теплопроводности конструкции. Производительность пресса до 120 м в смену.
Из битумно-перлитовой массы прессованием в металлических формах изготовляют также полуцилиндры для заделки стыков изолированных трубопроводов.
Перлитовые изделия на жидком стекле
Перлитовые изделия на жидком стекле выпускают двух видов - перлитофосфогелевые и перлитовый обжиговый легковес.
Перлитофосфогелевые изделия (ГОСТ 21500) состоят из вспученного перлитового песка (60-70% по массе) и жидкого стекла плотностью 1,3 г/см3 (40-30% по массе) . Для обеспечения равномерного твердения изделий по всей толщине и снижения их водопоглоще-ния в состав смеси вводят незначительное количество ортофосфорной кислоты и гидрофобизирующей (водоотталкивающей) добавки ГКЖ-10 или ГКЖ-11.
Расход материалов при производстве 1 м3 перлито-фосфогелевых плит следующий: вспученный перлитовый песок - 2,65 м3; натриевое жидкое стекло (плотностью 1,46 т/м3) - 125 кг; ортофосфорная экстракционная кислота 75%-ной концентрации - 3 кг; гидрофобизирующая добавка ГКЖ-10 или ГКЖ-П - 5,5 кг; вода - 25 кг.
Изделия выпускают в виде плит, полуцилиндров скорлуп) и сегментов. Размеры изделий (мм): длина 450-1000; ширина плит 250-500; внутренний диаметр полуцилиндров и сегментов 57-426; толщина 40-100. Выпускают также плиты размерами 1000х500х60 и 900х500х80 мм. По плотности изделия изготовляют марок 200, 225, 250, 275 и 300. Водопоглощение изделий не более 4% по объему за 24 ч.
Технологический процесс изготовления изделий на жидком стекле включает в себя перемешивание компонентов в растворосмесителе, прессование и сушку. Время перемешивания должно быть не более 1 мин для предотвращения разрушения зерен вспученного перлита. Формовочная масса получается полусухая и сыпучая, поскольку ее относительная влажность не превышает 50%. Изделия формуют на конвейерной линии между двумя движущимися лентами при давлении 0,4-0,5 МПа. Тепловая обработка (сушка) изделий производится в конвейерной сушилке при температуре до 350°С. Изделия толщиной 60-100 мм сушат в течение 3-4 ч, после чего плиты оклеивают со всех сторон бумагой. В качестве клея используют жидкое стекло. Высушенные изделия поступают на склад готовой продукции.
Таблица 4.27
Характеристика перлитовых изделий на жидком стекле | |||||
Показатели |
Марки | ||||
200 |
225 |
250 |
275 |
300 | |
Теплопроводность |
|
|
|
|
|
В сухом состоянии, |
|
|
|
|
|
Вт/ (м* °С), не более, |
|
|
|
|
|
при температуре, °С: |
|
|
|
|
|
25±5 |
0,064 |
0,069 |
0.076 |
0,081 |
0,082 |
125±5 |
0,088 |
- |
0,090 |
- |
0,094 |
Прочность, МПа, |
|
|
|
|
|
не менее: |
|
|
|
|
|
на изгиб |
0,15 |
0,18 |
0,25 |
0,25 |
0,35 |
на сжатие |
0,35 |
0,35 |
0,45 |
0,45 |
0,55 |
Перлитовый обжиговый легковес применяют для теплоизоляции энергетического оборудования при температуре теплоизолируемой поверхности 600-700°С, а также для теплоизоляции кровли по профилированному металлическому настилу.
Технологический процесс изготовления этого материала отличается от описанного выше тепловой обработкой - вместо сушки материал обжигают при 800°С в туннельной или конвейерной печах. Для получения 1 м3 обжигового легковеса расходуется (в зависимости от плотности изделия) 85-160 кг перлитового песка, 11-21 кг жидкого стекла (плотностью 1,4 г/см3) .
По плотности изделия подразделяют на три марки: 100, 150 и 200. Теплопроводность перлитового легковеса при температуре 25°С составляет 0,050-0, 081 Вт/ (м- °С) ; предел прочности на сжатие - 0,17-0, 6 МПа, на изгиб -0,14-0,45 МПа.
Лигноперлит
Лигноперлитовые плиты (ТУ 480-1-127-82) изготовляют из смеси перлитового песка и концентрата сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), являющейся побочным продуктом целлюлозно-бумажной промышленности, с небольшим количеством добавок орто-фосфорной (ОФК) или серной кислоты, фенолоспир-тов (ФС) и кремнийорганической жидкости (ГКЖ-10 или ГКЖ-Н) , которую вводят для придания материалу водостойкости. СДБ - водный раствор лигносульфо-новых кислот и их солей, отсюда название материала - лигноперлит. Плиты используют для тепловой изоляции стен и кровель, а также промышленного оборудования с температурой изолируемых поверхностей до 2 00°С. В зависимости от содержания связующего лигноперлит относится к несгораемым (до 7% по массе связующего) или трудносгораемым (до 20% по массе связующего).
Формование плит производится между двумя движущимися лентами конвейера, обеспечивающими равномерное двустороннее уплотнение массы. После выхода отформованных плит из конвейерного сушила они проходят через ванну со связующим, покрывающим их защитной пленкой, которая закрепляется последующей сушкой в течение 3-5 мин. Готовые плиты поступают на склад.
В связи с тем, что в процессе производства лигно-перлитовых плит возможно выделение незначительно-
Тавлица 4.28
|
Расход материалов на |
производство 1 м3 лигноперлита |
|
| ||
Компоненты |
Состав плит, % |
Расход, кг, для плит трок | ||||
по тесе сухих веществ |
175 |
200 |
225 |
250 |
300 | |
СДБ (40%-ной концентрации) |
9,16 |
40 |
45,7 |
51,4 |
57,1 |
68,6 |
Фенолоспирты (50%-ной концентрации) |
1,9 |
6,7 |
7,7 |
8,6 |
9,6 |
11,5 |
ГКЖ-10 или ГКЖ-П |
0,7 |
4, |
4.7 |
5,3 |
5,8 |
|
Ортофосфорная кислота (7 5%-ной концентрации) |
2,24 |
5.2 |
6 |
6,7 |
7,5 |
9 |
Вспученный перлитовый песок |
86 |
151 |
172 |
194 |
215 |
258 |
Вода |
|
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
6 |
Таблица 4.29
Характеристика лигноперлитовых плит
Показатели |
Марки | ||||
175 |
200 |
225 |
250 |
300 | |
Теплопроводность в сухом состоянии при температуре (25±5) °С, Вт/ (м* °С), не более |
0,059 |
0,064 |
0,065 |
0,067 |
0,072 |
Прочность, МПа: на сжатие на изгиб |
0,30 0,17 |
0,40 0,20 |
0,46 0,30 |
0,70 0,40 |
0,90 0,50 |
Во до поглощение за 24 ч, % по объему |
8 |
8 |
6 |
5 |
5 |
Сорбционная влажность (гигроскопичность), % по массе |
6 |
5 |
5 |
5 |
5 |
По плотности лигноперлитовые плиты подразделяют на марки 175, 200, 225, 250 и 300.
Технология изготовления плит состоит из следующих операций: приготовление связующего; перемешивание связующего с перлитовым песком; формование изделий из низковлажной сырьевой смеси при удельном давлении 0,2-0,5 МПа; тепловая обработка при 210-220°С. В отличие от традиционных технологий большинства перлитовых теплоизоляционных изделий, предусматривающих длительную сушку до 24 ч, время сушки лигноперлитовых плит 1,5-2 ч. Это стало возможно из-за уменьшения влажности сырьевой смеси до 20-30% благодаря низкой вязкости и хорошей смачиваемости связующим поверхности перлитового песка.
Эпсоперлит, термоперлит
Эпсоперлит получают обжигом отформованного путем проката или прессования материала под удельным давлением 0,2-0,5 МПа. Сырьевая смесь абсолютной влажностью 30-40% по массе состоит из двух компонентов : вспученного перлитового песка и сернокислого магния (эпсомита) в соотношении 85:15% по массе.
Сернокислый магний - сульфат магния MgSO4 • 7H2O - получают кристаллизацией из природных рассолов.
Изделия изготовляют в виде плит и скорлуп и применяют для изоляции оборудования, труб и различных тепловых агрегатов при температуре изолируемой поверхности до 800°С.
Таблица 4.30
Характеристика эпсоперлита
Плотность, кг/м3 |
200-250 |
Прочность, МПа: на сжатие на изгиб |
0,45-0,6 0,17-0,3 |
Теплопроводность, Вт/ (м* °С), при средней температуре, °С: 25 125 300 |
0,067-0,08 0,081-0,093 0,112-0,123 |
Линейная температурная усадка, %, не более |
0,8 |
На производство 1 м3 эпсоперлита расходуют вспученного перлитового песка (насыпной плотностью 75 кг/м3) 190 кг, эпсомита - 77 кг.
Эпсоперлит огне- и биостоек, нетоксичен, устойчив к циклическому воздействию высоких температур.
Технология производства эпсоперлита включает следующие операции: приготовление рабочего раствора сульфата магния 25-30%-ной концентрации из предварительно измельченного в дробилке эпсомита; перемешивание вспученного перлитового песка и раствора сульфата магния в смесителях принудительного действия или в воздушном потоке путем распыления связующего в среде аэрированного перлита; формование изделий из сырьевой смеси способом прессования или проката аналогично лигноперлитовым плитам; термообработка отформованных изделий.
Термообработку плиты проходят в конвейерных печах, совмещающих процессы сушки и обжига. В процессе термообработки сульфат магния вступает в химическую реакцию с кремнеземом перлита, образуя силикаты магния, обеспечивающие прочность изделиям. Режим обжига: термообработка при 780°С - 1 ч; охлаждение до 60°С - 1 ч. Обожженные изделия поступают на склад готовой продукции. Технологии лигноперлита и эпсоперлита малоэнергоемки и не имеют жидких отходов, поскольку влажность сырьевых смесей не превышает 40%.
Термоперлит — теплоизоляционный материал -состоит из вспученного перлита и щелочных добавок. Технология изготовления термоперлита аналогична технологии эпсоперлита. Тепловую обработку отформованных изделий проводят в конвейерной печи при температуре 570-580°С, обеспечивающей спекание частиц. Плотность 150-200 кг/м3; прочность на сжатие 0,2-0,5 МПа, на изгиб 0,15-0,25 МПа; теплопроводность 0,051-0,058 Вт/(м-°С). Максимальная температура применения 600°С. Усадка при такой температуре не превышает 1,5%.
Изделия из перлитопластбетона
Плиты из перлитопластбетона (ТУ 480-1-145-76) получают вспениванием при тепловой обработке композиции, состоящей из тонкоразмолотой смеси следующих компонентов (% по массе): новолачная фено-лоформальдегидная смола - 65; вспученный перлит - 25; добавка отвердителя (уротропина) - 8,5 и газо-образователя (порофора) - 1,5 (% от массы смолы) . Плиты используют для тепловой изоляции строительных конструкций в промышленности и сельском хозяйстве. Температура применения плит +150...-50°С. Размеры плит (мм) : длина - до 3000, ширина - до 1500, толщина - до 100. По плотности плиты из перлитопластбетона подразделяют на марки 100, 125, 150, 175. Выпускают также панели плотностью 125 кг/м3 с металлическими алюминиевыми обшивками.
Таблица 4.31
Удельный расход компонентов на изготовление 1 м3 изделий из перлитопластбетона марки 100
Фенолоформальдегидная смола М-18 (СФ-010), кг |
60 |
Перлитовый вспученный песок марки 75, м3 |
0,35 |
Технический уротропин (отвердитель смолы), кг |
6 |
Порофор ЧХЗ-57, кг |
1 |
Таблица 4.32
Характеристика плит из перлитопластбетона
Показатели |
арки | |||
100 |
125 |
150 |
175 | |
Плотность, кг/м3, не более |
100 |
125 |
150 |
175 |
Прочность, МПа: на сжатие на изгиб |
0,12 0,18 |
0,15 |
0,18 0,25 |
0,2 0,3 |
Теплопроводность при средней температуре 25±5°С, Вт/ (м- °С) |
0,039 |
0,042 |
0,044 |
0,046 |
Водопоглощение, % по объему |
11 |
10 |
8 |
8 |
Технологический процесс изготовления плит из перлитопластбетона включает следующие операции: дробление кусковой смолы; дозирование исходных компонентов; перемешивание и совместный помол компонентов; засыпка смеси в форму или в формующий агрегат; тепловая обработка для расплавления, вспенивания смолы и отверждения плит.
Помол компонентов производят в мельницах в течение 15-20 мин до тонкости 5000 см2/г. Сначала в мельницу загружают смолу, затем газообразователь и отвердитель и в последнюю очередь вспученный перлит, совместный помол с которым не должен превышать 3 мин. Помол перлита со смолой выполняют для более однородного их перемешивания и получения мелкой пористости готового продукта.
Молотая смесь поступает в бункер, из которого засыпается либо в специальные, плотно закрываемые формы, либо в конвейер. Смесь засыпают в количестве , необходимом для получения заданной плотности изделия. На непрерывную ленту конвейера укладывают бумагу, разматываемую из рулона. Сухая смесь ровным слоем непрерывно распределяется на бумаге и поступает в зону тепловой обработки. При прохождении зоны температурой 110°С смола расплавляется и начинается разложение газообразова-теля с выделением газа и вспениванием массы. Попадая в зону температурой 150-160°С, смола отверж-дается и изделие приобретает прочность. Затем изделие охлаждается. При выходе из зоны тепловой обработки непрерывную ленту затвердевшей массы режет циркулярная пила на заданную длину.
При вспенивании в формах тепловую обработку проводят в камерных или туннельных сушилках. При облицовке панелей с металлическими обшивками формование производится на линиях, имеющих движущийся формующий канал.
Вместо вспученного перлита применяют также молотую пемзу, туф, отходы дробления сырого перлита и т.п., что позволяет снизить расход смолы на 25%.
При изготовлении изделий из перлитопластбетона производственные помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей удаление пыли и вредных веществ, которые выделяются при помоле и тепловой обработке. Над оборудованием и постом распалубки устанавливают вытяжные установки.
Рабочие, занятые дроблением смол, должны иметь защитные очки. После каждой смены необходимо убирать помещение влажными опилками.
Перлитокерамические и легковесные огнеупорные изделия
Перлитокерамические изделия (ГОСТ 21521) предназначены для тепловой изоляции поверхностей промышленного оборудования, печей и трубопроводов при температуре изолируемой поверхности до 875°С.
Таблица 4.33
Составы смеси вспученного перлитового песка и огнеупорной пластичной глины
Компонент |
Шсжд кзмхненгоз, % | |
по объему |
по массе | |
Вспученный перлитовый песок |
90-93 |
50-60 |
Огнеупорная пластичная гл«а |
7-10 |
40-50 |
По плотности перлитокерамические изделия делят на марки: 250, 300, 350, 400 (табл. 4.34). Наиболее легкие изделия марок 200 и 225 носят название «Перли-таль» (ТУ 36-1815-80) . В состав этих изделий вводится незначительное количество воздухововлекающих полимерных добавок СНВ (смола нейтрализованная воз-духововлекающая) и МФ17, снижающих их плотность.
Изделия выпускают в виде плит, кирпичей, полуцилиндров и сегментов.
Технология производства перлитокерамических теплоизоляционных изделий Огнеупорную пластичную глину, поступающую из бункера по конвейеру, измельчают на ножевой глинорезке, с помощью которой из глины получают стружку шириной до 50 мм и толщиной 1-1,5 мм. Измельченную глину замачивают водой в мешалке для получения шликера относительной влажностью 74-8%. Глиняный шликер смешивают в горизонтальной мешалке с перлитовым песком, подаваемым из бункера дозатором. Во избежание истирания перлитовых зерен вместо лопастей в мешалке натянуты проволочные струны. Относительная влажность формовочной массы в зависимости от способа формования составляет 63-65% (прессование гидромассы) и 35-40% (прессование полусухой смеси) .
Гидромасса через бункер поступает в формовочный конвейер (или в пресс при полусухом прессовании) . Плиты формуются, а затем сушатся в туннельных сушилках по следующему режиму. Температуру поднимают до 75-80°С со скоростью 5°С/ч в течение 9 ч, затем до температуры 150-170°С со скоростью 8°С/ч в течение 11-14 ч. Общее время сушки 20-25 ч.
Остаточная влажность сырца не должна превышать 3%, в противном случае снижается его прочность. Высушенные изделия поступают на обжиг в туннельную печь при температуре 850-900°С. Температуру в печи поднимают со скоростью около 100°С/ч до 300°С и со скоростью 200°С/ч от 300 до 900°С. Выдержка при наибольшей температуре 2-3 ч. Снижать температуру нужно равномерно со скоростью 100°С/ч до 400°С, а затем можно и быстрее. Общая продолжительность обжига 20-26 ч.
Сушка и обжиг изделий при формовании из полусухой массы (относительная влажность не более 40%) могут проводиться в одной туннельной печи за счет удлинения зоны подогрева.
Легковесные огнеупорные перлитошамотные изделия (ГОСТ 5040) изготовляют на основе вспученного перлитового песка (13-3%), огнеупорной глины 16%) и шамота (71-81%) . По плотности эти изделия делят на марки: 400, 500, 600, 700, 800.
Технология изготовления перлитошамотных легковесных огнеупоров сходна с технологией изготовления перлитокерамических изделий. Формовочную массу относительной влажностью 33-50% разливают
Таблица 4.34
Характеристика перлитокерамических изделий
Показатели |
№ри | |||||
200 |
229 |
250 |
300 |
350 |
400 | |
Теплопроводность, Вт/ (м- °С), не более, при средней температуре, °С: 25±5 300±5 |
0,063 0,116 |
0,067 0,119 |
0,076 0,122 |
0,081 0,128 |
0,093 0,14 |
0,105 0,151 |
Прочность на сжатие, МПа, не менее |
0,25 |
0,3 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,1 |
Линейная температурная усадка при 875°С, %, не более |
2 |
5 |
5 |
2 |
2 |
2 |
Таблица 4.35
Характеристика перлитошамотных изделий
Показатели |
Марки | ||||
400 |
500 |
600 |
700 |
800 | |
Прочность на сжатие, МПа, не менее |
1,2 |
1,5 |
2 |
2,2 |
3 |
Теплопроводность при температуре 500 °С на горячей стороне, Вт/ (м- °С), не более |
0,21 |
0,23 |
0,25 |
0,29 |
0,35 |
Предельная температура применения, °С |
1150 |
1200 |
1250 |
1250 |
1300 |
в формы и направляют на сушку и обжиг. Время сушки до 14 ч, обжига - до 6 ч.
Для увеличения температуры применения легковесных огнеупоров до 1600 °С в сырьевую смесь вводят дистенсиллиманитовый концентрат или технический глинозем, повышающие огнеупорность изделий 10-70% по массе).
Жароупорный теплоизоляционный перлитобетон
Для тепловой изоляции (футеровки) промышленных печей, дымовых труб и других тепловых агрегатов промышленность выпускает жароупорные теплоизоляционные перлитобетоны, являющиеся разновидностью легких бетонов.
В состав перлитобетонов в качестве заполнителя входят перлитовый щебень и песок, а в качестве вяжущего -портландцемент, жидкое стекло или глиноземистый цемент. В зависимости от вида вяжущего температура применения таких бетонов 600-1000°С: нижний предел - для бетонов на портландцементе и жидком стекле, верхний -для бетонов на глиноземистом цементе.
В бетоны на портландцементе и жидком стекле для придания жароупорных свойств дополнительно вводят тонкомолотые добавки - молотые вспученный перлитовый песок или шамот с размером частиц менее 0,1 мм. В бетоны на жидком стекле вводят отверди-тель - кремнефтористый натрий или нефелиновый шлам (отход алюминиевой промышленности) в количестве 10-20% от массы жидкого стекла.
Сырьевые компоненты перемешивают в бетоносмесителях принудительного действия. Сначала загружают вяжущее, тонкомолотую добавку, а затем вспученный перлит . После перемешивания в течение 1 мин в смесь заливают воду и перемешивание продолжают еще 1-2 мин. Приготовленную бетонную смесь укладывают в металлические формы и уплотняют вибрированием с пригрузом. По окончании твердения (3-7 сут) бетонные блоки (панели) распалубливают и отправляют на место монтажа.
Перлитобетон может быть уложен и в виде монолита непосредственно в тепловом агрегате.
Использование жаростойкого перлитобетона позволяет уменьшить массу ограждения печи в 2-3 раза и снизить ее стоимость на 30-50%.
Применяют также теплоизоляционные штукатурные составы на основе вспученного перлитового песка, гипсового и известкового вяжущих. Для приготовления 1 м3 штукатурного перлитового раствора расход материалов следующий: вяжущее (цемент, гипсовое, известковое) -120-160 кг; вспученный перлитовый песок - 1,1-1, 45 м3; неорганическое волокно (стеклянное, базальтовое) - 8-12 кг; вода - 350-400 л. Волокно вводят для повышения стойкости к трещинообразованию.
Применяют также фосфоперлитобетон, состоящий из огнеупорной глины, фосфатного связующего на основе ортофосфорной кислоты и вспученного перлитового песка. Формовочную массу прессуют на гидравлическом прессе под давлением 0,5-3 МПа и затем подвергают термообработке при 300°С в течение 4-8 ч. Фосфоперлитобетон применяют для ремонта тепловых агрегатов, работающих до 1000°С. Плотность фосфопер-литобетона 300-600 кг/м3, предел прочности при изгибе 0,3-2 МПа, теплопроводность - 0, 08-0,11 Вт/ (м- °С) .
Таблица 4.36
|
|
Характеристика и состав |
жароупорных перлитобетонов |
|
|
|
| ||
Вяжущее |
Плотность, кг/м3 |
Прочность на сжатие, |
Теплопроводность |
Температура применения, °С |
Расход материалов на |
1 м3 бетона, кг |
| ||
МПа |
при средней температуре |
вяжущее |
тонкомолотая добавка |
вспученный перлит фракции, мм | |||||
(25±5) °С, Вт/(м-°С) |
5-10 |
1,25-5 |
0-1,25 | ||||||
Портландцемент |
600 700 800 1000 |
3 4 5 10 |
0,14 0,16 0,21 0,25 |
600 |
320 325 350 385 |
40 160 180 180 |
40 85 60 |
40 85 170 |
150 80 35 35 |
Глиноземистый цемент |
650 800 |
3 5 |
0,14 0,18 |
1000 |
320 270 |
- |
70 260 |
70 214 |
130 56 |
Жидкое стекло |
650 850 |
4,5 6 |
0,16 0,21 |
От 600 до 750 |
500 410 |
175 45 |
300 |
300 |
190 70 |