Разработка состава древесно-минерального композита для ограждающ. 4. Исследование кинетики твердения магнезита
 Скачать 1.58 Mb.
|
|
ГЛАВА 4. ТЕХНИКО −ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 4.1. Структурная схема технологического процесса производства древесно-минерального композита Разработанный древесно−минеральный композит на магнезиальном вяжущем и мягких древесных отходах структурно похож на арболит, вяжу- щим которого выступает портландцемент и наполнителем является древесная щепа. Поэтому организация технологического процесса производства компо- зиционного материала будет не столь существенно отличаться от производ- ства арболитовых блоков. Предлагается следующая структура схема производства: 1. Заполнитель (древесная стружка) и порошок магнезитовый кау- стический (ПМК) загружаются в смесительный аппарат. 2. В смесителе происходит перемешивание компонентов в течение одной минуты. 3. К смеси добавляется затворяющий 15 % раствор бишофита. 4. Продолжается перемешивание компонентов на протяжение двух- пяти минут, после чего готовая смесь подаетсяв дозатор. 5. Дозатор подает смесь на вибропресс с вибростолом. 6. Смесь разравнивается, каждая ячейка получает собственную кон- тактную пластину. Далее вибростол поднимается для достижения уровня трамбовочных плит. Здесь материалы сжимают с применением пресса и форм. 64 7. Идет установка фиксаторов для контактной пластины, взаимо- действующей с формой. 8. После завершения процедуры прессовки форма отправляется в камеру для сушки. В соответствии с нормативными требованиями ГОСТ разрешается штабелирование форм друг на друга, но при условии обязатель- ного использования деревянных блоков. Конкретная температура, при кото- рых блоки сушатся, составляет 80 °С. Микроклимата должно хватать для полного затвердевания блока спустя сутки [23]. Для изготовления композиционных блоков на магнезиальном вяжущем будет использовано следующее оборудование: 1. бетоно-растворомешалка либо смесительный аппарат 2. дозатор 3. пресс−формы 4. вибропресс с вибростолом 5. сушильная камера [24]. Главным отличием от производства арболитовых блоков является то, что при изготовлении арболита идет подача минерализующего раствора (портландцемент, с добавленным минерализатором на основе сульфата алю- миния), который перемешивается с заполнителем (древесной щепой). А при производстве композита на магнезиальной основе, необходимо чтобы дре- весные отходы впитали достаточного количества раствора бишофита, для то- го чтобы создать армирующий эффект в конструкции композита и предот- вратить гниение и появление грибков и бактерий в будущем. 65 4.2. Расчет производственной программы Готовое изделие будет иметь стандартный размера блока − 500×200×250 мм (0,025м 3 ) [25]. Выбор размеров блоков основан на объемно- планировочных параметрах зданий. Длина – кратна одному метру. Поскольку длина стен дома про- ектируется в целых метрах, поэтому, к примеру, 12−метровую стену можно выложить ровно из 24 блоков, 5−метровую из 10 и т.д.[26]. Ширина – обусловлена оптимальной толщиной стены из газоси- ликатного блока – это примерно 300 мм [27]. Так как композит яв- ляется теплоизоляционным, то несущую часть будет выполнять кирпич, который имеет толщину 120 мм, если к его толщине при- бавить толщину композита в 200 мм, то получится, что стена бу- дет иметь общую толщину в 320 мм. Высота –высота комнат и кухонных помещений не должна быть ниже 2500 мм, а так же у частного дома стандартная высота со- ставляет 2700 − 2900 мм, высота блока в 250 мм позволяет выкла- дывать стену высотой в 2500 мм из 10 блоков и выкладывать стену 2700 мм из 11 блоков [28]. Производство композиционного материала возможно организовать на предприятии по выпуску арболитовых блоков – «WoodStone». Сейчас данное предприятие выпускает 250 м 3 в месяц [29]. Так как производство арболита и композиционного материала похоже, то по расчетам данное предприятие сможет выпускать: 250/0,025 = 10000 блоков в месяц 66 (250∙12)/0,025 = 120000 блоков в год Так же существует несколько способов организации производства по выпуску арболитовых блоков в количестве 500 м 3 и 1000 м 3 . При выпуске 500м 3 предлагается задействовать помещение не менее 250 м 2 , которое включает: 1. Зона производства − 50 м 2 2. Зона выдержки и сушки −100 м 2 3. Зона складирования готовой продукции – 100 м 2 [30]. При таком выпуске количество блоков составит: 500/0,025 = 20000 блоков в месяц (500∙12)/0,025 = 240000 блоков в год При другом способе организации производства, предполагается выпус- кать 1000 м 3 . В этом случае будет необходимо организовать 3 линии по про- изводству, работающих в 2 смены. Будет необходима площадь в 1050 м 3 , она состоит из: 1. Зоны производства – 150 м 2 2. Зоны выдержки и распалубки – 900 м 2 [31] Общая площадь будет составлять: 150+900 = 1050 м 2 При такой организации производства, выпуск материала составит: 1000/0,025 = 40000 блоков в месяц; (1000∙12)/0,025 = 480000 блоков в год. Таким образом, существует 3 разных способа организации производ- ства, все они отличаются по объему выпуска и требуемой площади, несмотря на то что выпуск по второму и третьему вариантам отличается по объему в 2 раза, зона для одной линии производства у них одинакова, у третьего вариан- 67 та 3 линии производства по 50 м 2 каждая, это говорит о том, что большую часть площади по третьему варианту занимает зона выдержки и распалубки. 4.3. Затраты на производство древесно−минерального композита Затраты на производство будут рассчитываться для предприятия, изго- тавливающего 250 м 3 готовой продукции в месяц. Расчет стоимости необхо- димых материалов представлен в таблице 24. Расчет начальных капитало- вложений представлен в таблице 25. Таблица 24 Стоимость материалов Материал Цена, р/кг Количество ма- териала на про- изводство 1 бло- ка (0,025 м 3 ), кг Стоимость материалов на производ- ство 1 блока (0,025 м 3 ), руб. Количество материала на годовую программу (3000 м 3 ), т Стоимость ма- териалов на го- довую про- грамму(3000 м 3 ), тыс. руб. Магнезит 16,4 11,75 192,7 1410 23124 Бишофит 72 2,82 203,4 339 24408 Вода 0,0291 15,97 0,465 1917 55,78 Итого - - 396,56 - 47587,78 Таблица 25 Капитальные вложения Оборудование Расходы, тыс. руб. Смесительная станция 120 Пресс−формы (30 шт) 110 Комплект ручных трамбовок 15 Сушильная камера 350 Металлические поддоны 30 Дозаторы для смеси, древесных отходов 50 Итого 675 Расчет амортизационных отчислений представлен в таблице 26. Таблица 26 68 Расчет суммы амортизации основных фондов Наименование Стоимость, тыс. руб. Амортизация На, % Сумма, тыс. руб. 1. Оборудования 675 10 67,5 2. Прочие (7) 47,25 10 4,725 Итого: 722,25 72,225 При расчете инвестиционных затрат (таблица 27) следует учесть расхо- ды на создание производственных запасов основных материалов. Таблица 27 Инвестиционные затраты Показатели Сумма, тыс. руб. 1. Инвестиционные затраты, всего 3702,617 - капитальные вложения 675 - производственные запасы основных материалов 2908,142 - прочие основные фонды 47,25 2. Амортизационные отчисления 72,225 Производственные запасы сырья и основных материалов рассчитыва- ются по формуле Нс = Qгод ∙Д / 360, где Нс - производственные запасы сырья и основных материалов, тыс. руб.; Qгод − годовая потребность сырья и основных материалов, тыс.руб.; Д – норма запасов в днях. Нс = 47587,78∙22/360 = 2908,142 тыс. руб. 69 Как видно из таблицы 27, основную долю в инвестиционных затратах составляют расходы на создание производственных запасов. Расчет предполагаемых расходов без учета расходов на аренду и со- держание помещения выполняется по стандартной методике и представлен в таблице 28. Таблица 28 Себестоимость продукции и прибыль Элементы Сумма, тыс. руб. 1. Сырье и материалы (с учетом транспортных расходов) 47587,78 3. Расчет за энергию 10,22 4. Затраты на оплату труда 1800 5. ЕСН (30 %) 540 6. Амортизация ОФ 72,225 7. Прочие затраты, всего в т.ч. - а) коммерческие и др. общехоз. расходы (150% от стр. 4) 2700 8. Производственная себестоимость 52710,225 9. Товарный выпуск: - а) в натуральном выражении, м 3 3000 10.Выручка (без НДС) 63252,27 11. Прибыль от реализации продукции 10542,042 12. Балансовая прибыль 10528,542 13. Налогооблагаемая прибыль 10528,542 14. Налог на прибыль (20% от стр. 13) 2105,710 15. Чистая прибыль 8422,832 16. Чистая выручка от основной деятельности (стр. 15+6) 8495,057 Полная себестоимость производства годовой программы и одного блока составит 52710,225тыс. руб. и 439,25 руб. соответственно. 52710,225 / (3000/0,025) = 439,25 руб. Чистая прибыль предприятия от реализации древесно-магнезитовых блоков составит 8422,832 тыс. руб. 70 Рентабельность производства продукции составит 100∙(63252,27-52710,225)/ 52710,225=20 %. 4.4. Сравнение цен строительных материалов на магнезиальном вяжущем Похожим по своему составу строительным материалом являются панели из древесного волокна на магнезитовом связующем, для сравнения цены бы- ли рассмотрены 3 варианта данных панелей: 1) Размер: 1200х600х25 мм (0,018 м 3 ) – цена от 2661 руб. [32]. 2) Размер: 1200х600х15 мм (0,0108 м 3 ) – цена от 1653 руб.[33]. 3) Размер: 594х594х15 мм (≈ 0,0053 м 3 ) – цена от 904 руб. [34]. Как было сказано в предыдущем пункте, размер блока композиционного материала составит − 500×200×250 мм (0,025 м 3 ), цена за 1 блок равна 439,25 руб. Для удобства сравнения, все цены были пересчитаны за 1 м 3 : 1. Цена за панель, объемом 0,018 м 3 = (1/0,018)∙2661 = 147,833 тыс. руб. 2. Цена за панель, объемом 0,0108 м 3 = (1/0,0108)∙1653 = 153,055 тыс. руб. 3. Цена за панель, объемом 0,0053 м 3 = (1/0,0053)∙904 = 170,566 тыс. руб. 4. Цена за композиционный материал, объемом 0,025 м 3 = (1/0,025)∙439,25 = 17,57 тыс. руб. Результаты сравнения представлены в таблице 29. 71 Таблица 29 Результаты сравнения строительных материалов Наименование изделия Размеры, мм Объем, м 3 Цена за 1шт, руб. Цена за 1 м 3 , тыс. руб. панель из дре- весного волокна на магнезитовом связующем 1200х600х25 0,018 2661 147,833 1200х600х15 0,0108 1653 153,055 594х594х15 0,0053 904 170,566 Композиционный материал 500×200×250 0,025 439,25 17,57 Вывод: как видно из таблицы, цена композиционного материала меньше всех цен из представленных панелей, цена первой панели больше в 8,41 раз; цена второй панели больше в 8,71 раз; цена третьей панели в 9,7 раз. 72 ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Неиспользуемые древесные отходы являются отличным заполните- лем для легких бетонов, так как коэффициент теплопроводности древесины очень низок, так же они хорошо впитывают различные растворы, что дает широкие возможности использования различных вяжущих веществ. 2. При затворении порошка магнезитового каустического (ПМК – 75), раствором бишофита (хлористого магния 6−водного (MgCl 2 ·6H 2 O)) образует- ся цементный камень, плотностью от 1150 до 1300 кг/м 3 3. Благодаря образованию высокой плотности, возможно добавление древесных отходов (стружки, опилок, щепы) различных фракционных соста- вов без дополнительной обработки. 4. Так как нет граничного слоя, между заполнителем и магнезиальным вяжущем, возможно образование химических связей между молекулами цел- люлозы и магнезиальным вяжущем. Но эта теория требует дальнейших ис- следований. 5. Древесные отходы, используемые в производстве, должны быть комнатно−сухими, влажность 7 – 18 %. Отходы следует добавлять в порошок и перемешивать в сухом виде, так как они должны пропитаться раствором бишофита, благодаря этому древесина будет защищена от гниения и появле- ния грибков и плесени. 6. Добавлять древесные отходы следует в процентном соотношении от массы используемого порошка, но не менее 10 % и не более 30 % от массы, так как при низкой доли добавки, теплоизоляционные показатели материала фактически не изменяться. Коэффициент теплопроводности начинает суще- ственно понижаться лишь при доли добавки от 20 % и составляет около 0,26 Вт (м · °С); при доли добавки от 30 % и выше коэффициент составляет 0,175 73 Вт (м · °С), однако композит начинает терять прочность и при сжатии его прочность составляет не более 0,8 МПа (8,16 кгс/см 2 ), что соответствует классу прочности B 0,5. 7. Чем меньше доля добавляемых древесных отходов, тем выше плот- ность композита и его эксплуатационные свойства, однако коэффициент теп- лопроводности также повышается. При 10 % добавке отходов, плотность по- лученных изделий составила: 1194,1287 и 1410 кг/м 3 ; прочность на сжатие: 2,28;1,46 и 2,17 МПа. Коэффициент теплопроводности составил: 0,281; 0,324; 0,37 Вт (м · °С). 8. Разная концентрация бишофита в растворе, оказывает незначитель- ное влияние на плотность готового изделия, гораздо большее значение имеет количество самого раствора, добавленного в смесь. Если количество добав- ленного раствора будет больше необходимого для образования ―нормальной густоты цементного теста‖, то у блока будет снижен показатель прочности. Вероятнее всего, это связано из−за большого содержания влаги в образце, не образуется необходимого количества связей между частицами наполнителя и вяжущим, что приводит к снижению показателя прочности. 9. Наименьшее значение коэффициента теплопроводности было полу- чено при 30 % добавке древесных отходов от массы ПМК, и при 15 % кон- центрации раствора бишофита, и составило 0,175 Вт (м · °С); плотность об- разца – 753,4 кг/м 3 ; прочность при сжатии 0,61 МПа. 10. Древесноминеральный композит постепенно набирает прочность, но происходит это неравномерно. С 7 суток до 14 суток композит набрал прочности на 36,84 %, с 14 суток до 21 суток композит набрал прочности на 26,31 %, с 21 суток до 28 суток композит набрал прочности на 25,56 %. Максимальный прочность композита составила – 0,665 МПа. 11. При объеме производства в 250 м 3 , цена композиционного материа- ла меньше всех цен из представленных панелей (таблица 5), цена первой па- 74 нели больше в 8,41 раз; цена второй панели больше в 8,71 раз; цена третьей панели в 9,7 раз, но композит уступает панелям по эксплуатационным пока- зателям, необходимо продолжить исследования в данном направлении с це- лью обоснования технических и технологических решений, которые обеспе- чили бы повышение его эксплуатационных характеристик. 75 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Магнезит – описание, свойства, месторождение [Электронный ресурс] / Информационный портал «FB.ru». − Режим доступа: http://fb.ru/article/390221/magnezit---eto-opisanie-svoystva- mestorojdeniya-primenenie (дата обращения 19.08.2018). 2. Камень магнезит, его свойства [Электронный ресурс] / Сайт о драго- ценных и полудрагоценных камнях «Bgems.ru».− Режим доступа: http://bgems.ru/podelochnye-kamni/magnezit.html(дата обращения 21.02.2019). 3. Магнезит и магнезитовые плиты, их основные свойства и примене- ние[Электронный ресурс] / Строительный портал «Stroyres.net». – Ре- жим доступа: http://stroyres.net/vyazhushhie- materialy/neorganicheskie/magnezit (дата обращения 09.01.2019). 4. Материалы и изделия на магнезиальных вяжущих веществах [Элек- тронный ресурс] /Информационный портал «MSD.com.ua».−Режим до- ступа: https://msd.com.ua/sovremennoe-proizvodstvo-stroitelnyx- materialov/materialy-i-izdeliya-na-magnezialnyx-vyazhushhix- veshhestvax/(дата обращения 18.03.2019). 5. Магнезит и магнезитовые плиты, их основные свойства и применение [Электронный ресурс] / Строительный портал «Stroyres.net». – Режим доступа: http://stroyres.net/vyazhushhie- materialy/neorganicheskie/magnezit (дата обращения 09.01.2019). 6. Бесшовные полы, материалы и их свойства.[Электронный ресурс] /Сайт компании «ИЗОТЕХ». − Режим доступа: http://www.izoteh- spb.ru/statyi/floors/3 (дата обращения 13.04.2019). 76 7. Сертификаты соответствия материалов пожарной безопасности. [Элек- тронный ресурс] /Информационный портал «МагнезитДон». −Режим доступа: http://magnezitdon.ru/material/certif(дата обращения 3.03.2019). 8. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документа- ции. [Электронный ресурс] / «docs.cntd.ru» − Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200014092 (дата обращения 16.01.2019). 9. Сравнение свойств гипсокартона и магнезита [Электронный ресурс] / Сайт предприятия «УКРМАГНЕЗИТ». − Режим доступа: http://magnesit.com.ua/ru/magnezitovaya-plita-ili-gipsokarton-chto-vybrat/ (дата обращения 20.03.2019). 10. Развитие российского рынка композиционных материалов [Электрон- ный ресурс] / Официальный сайт «РБК+». − Режим доступа: https://plus.rbc.ru/news/5a93649d7a8aa9696f569340 (дата обращения 06.04.2020). 11. Мировой рынок композитов [Электронный ресурс] / Деятельность Сер- гея Фахретдинова в Союзе производителей композитов − Режим досту- па: http://sbfakhretdinov.ru/deyatelnost/organisations/?ID=102 (дата обра- щения 06.04.2020). 12. Об экологической ситуации в Костромской области в 2015 году. [Элек- тронный ресурс]: Послания Президента Российской Федерации Феде- ральному Собранию от 30 ноября 2010 года. // Портал государственных органов Костромской области − Режим доступа: http://www.adm44.ru/i/u/Doklad_20151.pdf (дата обращения: 19.02.2019) 13. |