Характеристика сырьевых материалов

Курсовой проект

На тему: Цех по производству вспученного вермикулита. Марки 450. Поизводительность 150 тыс м3в год

Выполнил: ст.гр. ПСМИК 15-1

Кенжебай Д.А.

Проверила: Байсариева А.М.

Алматы 2017

Приложение 1

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахская головная архитектурно–строительная академия

Факультет строительных технологий,

инфраструктуры и менеджмента

Задание №_

на разработку курсовой работы по дисциплине «Заполнители бетона»

Студенту(ке)_________________________________________________________

фамилия студента

курса_________группы________________________________________________

Тема работы_________________________________________________________

Производительность___________________________________________________

Вид основного сырья__________________________________________________

____________________________________________________________________Вид продукции (полуфабриката) и марка_______________________________________________________________

Дополнительные данные_______________________________________________

____________________________________________________________________

Рекомендуемые пособия_____________________________________________________________

Дата выдачи «_»_______200_г.

Срок окончания «_»_____200_г.

Приложение 2

Форма титульного листа пояснительной записки

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахская головная архитектурно-строительная академия

Факультет строительных технологий,

инфраструктуры и менеджмента

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине «Заполнители бетона»

на тему______________________________________________________________

(название темы)

Разработал

студент_______________________курса__________группы___________подпись

(фамилия студента)

Консультировал______________________________________________________

(фамилия консультанта, ученая степень и звание)

Алматы, 200_г.

Содержание

1. Введение.............................................................................................................2

2. Номенклатура и характеристика продукции..................................................4

3. Характеристика используемого сырья............................................................6

4. Технологическая часть....................................................................................10

5. Техника безопасности и охрана труда..........................................................28

Введение

Вермикулит -- уникальный природный, экологически чистый материал, обладающий повышенной огнестойкостью, высокой звукопоглощающей способностью, низкой теплопроводностью.

В настоящее время большое внимание уделяется производству и дальнейшему применению таких строительных теплоизоляционных материалов, которые будут удовлетворять высоким теплоизоляционным требованиям, а также немало важно экономическим.

Применяя вспученный вермикулит, можно добиться решения этой проблемы со значительным экономическим эффектом.

Одновременно с уменьшением затрат на сохранение тепла в зданиях и сооружениях решаются такие проблемы, как их огнезащита, звукоотражение и звукопоглощение внутренних помещений, а также ряд других проблемных вопросов, которые возникают при благоустройстве.

Материал обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, не токсичен, не подвержен гниению и препятствует распространению плесени. Уникальные его технические характеристики - это температуростойкость, огнестойкость, отражающая способность, химическая инертность.

Вермикулит является экологически чистым и биостойким продуктом. При повышенной температуре, возникающей при пожарах, не выделяет никаких газов, что является важным преимуществом по сравнению с другими известными материалами органического происхождения.

Как показывает мировая практика, вермикулит весьма успешно применяется в строительстве, в качестве несгораемого насыпного утеплителя. Обладая текучестью, он при засыпании заполняет пустоты неправильной формы. Слой вермикулитовой засыпки в 20см по теплозащите эквивалентен кирпичной стене толщиной 1,5м или бетонной стене толщиной 2м. Слой вермикулита на чердачных перекрытиях толщиной 5см снижает потери тепла на 75%, толщиной 7,5см - на 85% и толщиной 10см - на 92%.

По сравнению с обычными (песчаными) строительными растворами вермикулитовые растворы вследствие высокой пористости имеют в 2-4 раза меньший объемный вес и в 4-6 раз меньший коэффициент теплопроводности и относятся к группе легких (“теплых”) растворов. Слой из “теплой” цементно-вермикулитовой штукатурки толщиной 2,5см может заменить слой из цементно-песчаного раствора в 10-15см. При толщине цементно-вермикулитовой штукатурного слоя до 3см толщина кирпичной стены может быть уменьшена на 25%. Нанесение цементно-вермикулитового раствора на кирпичные стены позволяет получить экономию кирпича в размере 0,25куб.м на 1 куб.м кладки, при этом коэффициент звукопоглощения вермикулитовых штукатурок составляет 0,15-0,3, а обычной песчаной штукатурки он равен 0,015-0,02. Из этого следует, что применение “теплых” штукатурок для облицовки поверхностей стен может дать значительный экономический эффект за счет снижения толщины стены.

Огнезащитная эффективность вермикулитовых растворов в 4 раза выше, чем песчаных. Предел огнестойкости покрытий и перекрытий, равный 1,5 ч, обеспечивается при толщине слоя вермикулитового раствора 8 мм.

В связи с вышеперечисленными свойствами и преимуществами вспученного вермикулита, как теплоизоляционного материала необходимо развитие производства данного материала, что в настоящее время запущено в нашей стране. Так например, в соответствии с «Программой развития промышленности строительных материалов, изделий и конструкций в Республике Казахстан на 2005-2014 годы» в стране предусмотрено построить пять заводов по производству теплоизоляционных изделий. В настоящее время емкость рынка Казахстана оценивается в 60-80 тыс. т теплоизоляционных материалов в год. Реализация проектов позволит не только значительно сократить импорт, но и начать экспортные отгрузки в Россию, особенно на рынок Южной Сибири - Красноярский край, Новосибирскую и Тюменскую области.

Таким образом введение в эксплуатацию ряда заводов по производству строительных теплоизоляционных материалов, в том числе и вспученного вермикулита, в Республике Казахстан позволит улучшить жилищно-строительный уровень страны, а также сократить ввоз экспорта в страну.

Номенклатура продукции

Вермикулит вспученный выпускается в соответствии с ТУ 5712-091-00281915-2007 и подразделяется на марки в зависимости от объемного насыпного веса и крупности зерна основной фракции.

Марка 100 означает, что объемный насыпной вес вермикулита не более 100 кг/м³.

Вспученный вермикулит, представляет собой сыпучий зернистый материал чешуйчатого строения, получаемый в результате обжига природных гидратированных слюд.

Вермикулит в зависимости от размера зерен делится на следующие фракции:

крупный - с размером зерен от 5 до 10 мм;

средний - с размером зерен от 0,6 до 5 мм;

мелкий - с размером зерен до 0,6 мм.

Допускается поставка вермикулита в виде смеси двух фракций или нефракционированного.

Допускается наличие в крупном и среднем вермикулите зерен крупнее и мельче указанных предельных значений в количестве не более 15% по весу; наличие зерен размером свыше 20 мм не допускается.

Допускается наличие в мелкой фракции зерен размером свыше 0,6 мм в количестве не более 20% по весу.

Вермикулит в зависимости от средней плотности подразделяется на марки: 100; 150 и 200.

Допускается поставка вермикулита марок 250 и 300.

Вермикулит должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1 Требования, соответствующие нормам для марок вспученного вермикулита


№	Показатель	Норма для марок

	Средняя плотность в кг/м3, не более
	Коэффициент теплопроводности в ккал/м х ч х град, не более, при средней температуре: (25 +- 5)°С (325 +- 5)°С	0,060 0,135	0,065 0,140
	Влажность в % по весу, не более

Требования, предъявляемые к сырью

Вермикулитовое сырье, пригодное для вспучивания, должно удовлетворять следующим требованиям:

у материала, предназначенного для засыпной изоляции, предельная крупность частиц не должна превышать 15 мм;

у применяемого для получения теплоизоляционных и звукоизоляционных штучных изделий - не более 7 - 12 мм;

невспучивающихся частиц в вермикулите должно быть не более 8 %;

сырье не должно быть загрязнено примесями других пород;

влажность вермикулита не должна быть выше 7 %.

Величина зерен продукта обжига должна быть не более 12 мм. Зерновой состав определяется просеиванием через сита 12; 5 и 1. Остаток на сите 5 мм должен быть не менее 50 %, частиц до 1 мм - не более 5 %.

Свойства вермикулита

Вермикулиты образуются в природе из слюд, являющихся широко распространенными в природе минералами. По своему генезису вермикулит - продукт низкотемпературных гидротермальных процессов и выветривания железомагнезиальных слюд, преимущественно биотитовых и флагопитовых. Строение вермикулита подобно строению слюды, причем часть ионов Si замещена в нем ионами Al, а вместо ионов К содержаться ионы Са и Mg, связанные с молекулами воды и взаимозаменяемые. В минералогии вермикулитом считают слюду с крайней степенью гидратации, в кристаллической решетке которой щелочи замещаются водой. Поэтому единой и точной химической формулы для вермикулита, как минерала, написать нельзя. Слюды отличаются очень непостоянным химическим составом. В них входит до 40 элементов.

Из изложенного следует, что вермикулит является образовавшимся из слюд минералом с высокой степенью гидратации, обладающим определенным химическим составом, кристаллическим строением, определенными оптическими свойствами, а также имеющим характерные кривые дифференциального термического анализа и обезвоживания. Однако в технике вермикулитами часто называют не только собственно вермикулит, но и гидрослюды и целый ряд других минералов, обладающих способностью вспучиваться при обжиге и образовывать продукт, близкий по свойствам к обожженному вермикулиту.

А все потому, что вермикулит в природе образуется в процессе выветривания слюд и дальнейшей их гидратации, при которой они изменяют свой химический состав. Характер изменений, происходящих в слюдах, свидетельствует о том, что превращение слюд в вермикулит совершается в кислой среде. Этот процесс называется вермикулитизацией. Вермикулитизация в большинстве случаев не доходит од конца и образуются гидрослюды.

Химический состав вермикулита характеризуется полным отсутсвием K2O и Na2O.

Состав вермикулита выражается формулой:

Содержание отдельных окислов составляет, % по массе: 33 - 34 ; до 1,6 ; 6 - 18 ; 5 - 17 Fe2O3; 14 - 25 O с присутствием в ряде случаев СаО, MnO, NiO и др. Кристаллизационный, конституционной и цеолитной воды содержится 8 - 20 %. В слюдах же содержание воды составляет не более 2 %. Изменение химического состава в процессе вермикулитизации влияет на изменение свойств слюд.

Самым основным свойством вермикулита является его способность при быстром нагреве расщипляться на отдельные слюдяные пластинки, лишь частично скрепленные между собой. В результате такого расщипления зерна вермикулита сильно вспучиваются, что и приводит к образованию вспученного вермикулита.

Причиной вспучивания является энергичное взрывообразное выделение паров воды, которые, действуя перпендикулярно плоскостям спайности, раздвигают пластинки слюды и увеличивают тем самым объём зерен в 15 - 20 раз и более. Вспученный вермикулит обладает своеобразной пластинчатой пористостью, которой не обладают другие теплоизоляционные материалы.

На вспучивание оказывает влияние содержание воды в вермикулите: чем больше воды, тем сильнее происходит вспучивание.

Вода, содержащаяся в вермикулите, имеет неодинаковые и еще не окончательно установленные формы связи с основным веществом минерала. В природном вермикулите различают следующие виды воды:

конституционную (гидратную), входящую в точных стехиометрических количествах в молекулярную структуру минерала;

цеолитную, находящуюся в виде твердого раствора, причем вода является растворимым веществом, а кристаллы минерала, наоборот, растворителем;

межпакетную, содержащуюся между чешуйками слюды, прочно адсорбированную на плоскостях их спайности;

гигроскопическую, механически удерживаемую на поверхности зерен минерала.

Вспучивание вермикулита при обжиге может быть оценено одним из двух показателей:

коэффициентом вспучивания зерен, представляющим отношение толщины зерна после вспучивания к его первоначальной толщине;

объемным коэффициентом вспучивания, представляющим отношение объема вспученного материала к объему исходного сырца.

Иногда вспучиваемость характеризуют отношением средней плотности сырца и вспученного вермикулита.

Вспучиваемость вермикулита зависит от большого количества факторов. Оно тем больше, чем быстрее скорость подъема температуры. Резкий нагрев до 900 - 10000 С вызывает чрезвычайно быстрое испарение воды. При медленном нагреве часть воды в виде пара входит через трещины спайности, не производя работы по вспучиванию. Вермикулит вспучивается только в направлении, перпендикулярном плоскостям спайности, причем часто его зерна приобретают зигзагообразную форму. Такой характер вспучивания объясняется тем, что зерна вермикулита, и особенно гидрослюд, имеют обычно неодинаковую степень вермикулитизации на отдельных участках, а следовательно, и способность к вспучиванию. этому явлению способствуют и механические повреждения зерен, наличие включений и т. п.

Технологическая часть

Режим работы производства

Таблица 2 Характеристика режима производства завода

№	Переделы производства	Количество рабочих смен	Количество рабочих смен в году
	Добыча сырья (вермикулита) открытым (карьерным) способом подземным (шахтным) способом

	Мокрая отсадка вермикулита (обогащение)
	Дробление (молотковая дробилка)
	Обжиг (шахтная печь)

	Фракционирование
	Отгрузка готовой продукции: Автотранспортом Железнодорожным транспортом

	Упаковка

Дробление

Для получения вермикулита с требуемым размером частиц сырье подвергают дроблению.

Максимальный размер зерен вермикулита, который применяется в качестве заполнителя в бетонах и растворах, а также в засыпках, не должен превышать 10 мм, так как более крупные, хорошо вспученные гранулы, как правило, имеют слабые связи между отдельными чешуйками и поэтому легко ломаются. Наличие таких зерен в составе заполнителя приводит к снижению прочности вермикулитовых изделий. Кроме того, зерна больших размеров имеют крупные поры, а это отрицательно сказывается и на теплоизоляционных свойствах изделий и засыпок.

Наибольшую ценность представляют зерна вермикулита размером 6—10 мм, так как, обладая достаточной прочностью и сравнительно небольшими порами, они дают при обжиге больший выход вспученного вермикулита по сравнению с мелкими фракциями. Их средняя плотность в 2-—-3 раза ниже, чем у мелких фракций. Вследствие этого дробить вермикулит следует так, чтобы выход крупных фракций был возможно больший. При механическом воздействии зерна вермикулита легко расщепляются по плоскостям спайности, образуя очень тонкие слабо вспучивающиеся чешуйки, поэтому при дроблении необходимо исключить и чрезмерное расщепление вермикулита.

Для получения заданного гранулометрического состава (-7+0,5 мм) измельченный вермикулит просеивают через вибрационное сито.

На гранулометрический состав дробленного вермикулита влияет степень его гидратации.

Вермикулит надо сортировать на месте добычи для отделения пустой породы, чтобы получить продукт обжига со средней плотностью 100 – 130 кг/м3.

При выборе измельчающих установок надо стремиться к сохранению пластинчатой структуры вермикулита-сырца, чтобы обеспечить хорошее вспучивание его при обжиге. Этому условию отвечают дробилки ударного типа, такие как например молотковые с ножеобразными билами, сочетающие удар с резанием.

В шаровых мельницах удается получить качественную по форме крошку, но выход крупных фракций составляет всего 47 – 49 %, а пыли 20 – 27 %. Лучшие результаты получают при дроблении в молотковых дробилках, в которых выход крупных фракций составляет 55 – 65 %, а пыли всего 6 – 13%.

Молотковые дробилки используются для крупного дробления, поэтому они отлично подходят для процесса дробления в производстве вспученного вермикулита. Также они отличаются высокой производительностью, пониженным расходом топлива и высокой степенью измельчения. Материал дробится под действием ударов быстровращающихся (с окружной скорость 30 – 55 м/сек) молотков. Дробление также происходит при ударах кусков материала, отбрасываемых молотками, о плиты. Также материал дополнительно измельчается путем удара, раздавливания и некоторого истирания на колосниковой решетке, через которую измельченный материал загружается, падая вниз. Степень измельчения – i=10 – 15.

Следует отметить, что дробленный вермикулит вспучивается хуже, чем недробленый, так как при ударном воздействии нарушается его микроструктура. Вследствие того, что толщина зерен дробленного сырца невелика, после обжига его гранулы имеют пластинчатую форму. Поэтому при выборе дробильных установок необходимо учитывать данные свойства вермикулитовых пород и выбирать наиболее оптимальные установки, удовлетворяющие необходимой степени дробления.

Обжиг

Вермикулит можно обжигать в различных печах: шахтных, вращающихся и др. с применением газообразного или жидкого топлива.

Наилучшим способом обжига вермикулита является обжиг во взвешенном состоянии. Такому условию удовлетворяют соответственно шахтные печи. Этот способ обеспечивает интенсивное нагревание зерен вермикулита и кратковременность пребывания их в зоне высоких температур.

Во взвешенном состоянии вспученный вермикулит беспрепятственно передвигается в печи, не измельчаясь, при этом легко создаются условия отделения пустой породы, оставшейся в концентрате.

Во взвешенном состоянии позволяет производить обжиг вермикулита шахтная печь конструкции ВНИПИ.

Печь представляет собой вертикальную металлическую трубу, футерованную изнутри огнеупорным и теплоизоляционным кирпичом. Внутренние размеры шахтных печей составляют 60 – 90 см, высота их колеблется от 3,5 до 6 м и более. Встречаются печи высотой 13,5 м. Производительность печей до 11 м3 обожженного материала в час.

Подача сырья производится через загрузочную воронку, расположенную в верхней части печи. Падая вниз, вермикулит попадает в восходящий поток горячих газов, движущихся со сравнительно небольшой скоростью и образующихся вследствие сгорания мазута или природного газа в расположенных в нижней части печи форсунке высокого давления или горелке низкого давления. Вспучившийся вермикулит преодолевает сопротивление газовоздушного потока, падает на наклонный под печи и скатывается в бункер готовой продукции. Мелкие частицы выносятся потоком газов и улавливаются в циклоне.

Крупные фракции загружаются с более высоких уровней, чем мелкие, что обеспечивает длительное пребывание их в печи. В вертикальных печах целесообразно изготовлять приспособления для разделения частиц по размерам

Существенным недостатком таких печей является то, что в них не осуществляется отделение пустой породы. Поэтому главным их назначением является применение для получения обожженной вермикулитовой руды, содержащей, кроме вермикулита, и пустую породу. Для этого на различной высоте стенок печи устраивают загрузочные отверстия. В хорошо оборудованных установках, во избежание измельчения обожженного вермикулита, его транспортируют пневматическим способом.

Охрана труда

Охрана труда рассматривается как одно из важнейших социально-экономических, санитарно-гигиенических и экономических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда. Охрана здоровья рабочих и служащих в процессе исполнения трудовых обязанностей закреплена в трудовом законодательстве, непосредственно направленном на создание безопасных и здоровых условий труда. Кроме того, разработаны и введены в действие многочисленные правила техники безопасности, санитарии, нормы и правила, соблюдение которых обеспечивает безопасность труда. Ответственность за состояние охраны труда несет администрация предприятия, которая обязана обеспечивать надлежащее техническое оснащение всех рабочих мест и создавать на них условия работы, соответствующие правилам охраны труда, техники безопасности, санитарным нормам.

Одним из важнейших принципов организации производства является создание безопасных и безвредных условий труда на всех стадиях производственного процесса. Мероприятия по охране труда обеспечиваются проектно-сметно-конструкторской и другой технической документацией.

Организация и проведение технологического процесса предусматривает меры безопасности и безвредности для работающего персонала, близ расположенных жилых массивов и окружающей среды. Производственный процесс должен быть взрыво- и пожаробезопасным.

Заключение

В данном курсовом проекте была рассмотрена технологическая линия производства вспученного вермикулита производственной мощностью 150000 м3, а также расчет технологических процессов и подбора соответствующего оборудования, по данным которых были установлены технологическая и экономическая эффективность производства данного теплоизоляционного, экологически чистого материала.

Производство вспученного вермикулита в настоящее время имеет широкое распространение, так как ему присущи ряд экономически и технически эффективных свойств и широкая область применения. Многочисленные исследования показали, а также данные на практике, что на основе вермикулита могут быть получены высокоэффективные теплоизоляционные материалы и изделия для применения в широком диапазоне температур.

Таким образом, перспективы дальнейшего использования вермикулита широки. Большое значение будут иметь создание механизированных карьеров на наиболее крупных месторождениях, выпуск совершенного технологического оборудования для заводов, выпускающих данный вид теплоизоляционных материалов, расширение исследовательских и экспериментальных работ по дальнейшему совершенствованию технологии вермикулитовых изделий и эффективному комплексному использованию сырья.

Литература

А.Г. Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии», М. 1971 г.

А.Г. Комар «Строительные материалы и изделия», М. 1983 г.

В.А. Китайцев «Технология теплоизоляционных материалов», М. 1970 г.

К.Н. Дубенецкий, А.П. Пожнин «Вермикулит (свойства, технология и применение в строительстве)», Л. 1971 г.

К.Э. Горяйнов, С.К. Горяйнов «Технология теплоизоляционных материалов и изделий», М. 1982 г.

Н.Н. Кальянов, А.Н. Мерзляк «Вермикулит и перлит – пористые заполнители для теплоизоляционных изделий и бетонов», М. 1961 г.

Ю.Л. Бобров, Е.Г. Овчаренко, Б.М. Шойхет, Е.Ю. Петухова «Теплоизоляционные материалы и конструкции», М. 2003 г.

Ю.П. Горлов «Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий», М. 1989 г.

Характеристика сырьевых материалов - student2.ru