Курсовой проект Заполнители бетона. заполнители мой КП. Изм. Лист докум. Подпись Дата Лист
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 Содержание Стр. Введение 3 Задание 5 1. Номенклатура продукции 6 2. Технологическая часть 12 2.1. Сырье и топливо 12 2.2. Состав сырьевой массы 15 2.3. Выбор способа и технологической схемы производства 17 2.4. Технологическая схема производства 19 2.5. Описание схемы технологического процесса производства 20 2.6. Физико-химические основы производства 25 2.7. Материальный баланс цеха 29 2.8. Режим работы цеха 32 2.9. Производственная программа 33 2.10. Выбор и расчёт основного технологического и транспортного оборудования для производства искусственного пористого заполнителя 34 2.11. Контроль производства 39 3. Охрана труда 40 Библиографический список 45 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 ВВЕДЕНИЕ Перед промышленностью строительных материалов стоят задачи значительного увеличения объема производства высокоэффективных строительных изделий, в том числе сборных легкобетонных, крупноблочных, панельных и объемных конструкций, применение которых в строительстве дает большой экономический эффект. В решении таких задач основную роль играют заводы по производству искусственных пористых заполнителей. В настоящее время промышленностью освоено производство ряда искусственных пористых заполнителей. К ним относится керамзитовый гравий, щебень и песок аглопоритовые гравий, щебень и песок щебень и песок из пористого металлургического шлака (шлаковая пемза песок и щебень перлитовые вспученные шунгизитовый гравий глинозольный керамзит гравий и щебень из кремнистых пород. На основе этих заполнителей получены легкие бетоны: теплоизоляционные (перлитобетон и керамзитобетон из легких разновидностей керамзита конструкционно-теплоизоляционные (перлитобетон, керамзитобетон, легкие бетоны на основе шунгизита, глинозольного керамзита, вспученных кремнистых пород. Из бетонов на перечисленных заполнителях можно изготовить практически всю номенклатуру строительных конструкций, выпускаемых нашей промышленностью. В настоящее время в нашей стране действует большое количество предприятий по производству искусственных пористых заполнителей. Основную массу искусственных пористых заполнителей используют в производстве изделий для ограждающих конструкций. В тоже время достаточно эффективно их применение в несущих конструкциях (взамен природного щебня и гравия) и для изготовления высокопрочных бетонов. Применение легких бетонов на основе искусственно пористых заполнителей для ограждающих и несущих конструкций, например жилых зданий, приводит к значительному снижению трудозатрат, расхода бетона, цемента, арматурной стали, Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 сметной стоимости строительства, удельных капитальных вложений, транспортных расходов, уменьшению массы зданий. Представляется целесообразным развивать в металлургических районах производство щебня и песка из шлаковой пемзы в районах месторождений высоко вспучивающихся глинистых, а также шунгизитосодержащих пород – легких марок керамзитового гравия, щебня и песка или шунгизитового гравия и песка вблизи теплоэлектростанций, углеобогатительных фабрика также в районах месторождений камнеподобных глинистых пород (глинистых сланцев) – керамзитового щебня и песка при наличии месторождений кремнистых пород – термолитовых гравия и щебня. В местах месторождений вулканических водосодержащих горных порода также гидратированных слюд с учетом целесообразного радиуса их перевозки рекомендуется производить вспученный перлит и вермикулит. Кроме того, в отдельных случаях может быть организовано производство, например, безобжигового зольного гравия, гравия на основе глиноперлитовых смесей и т. д. При наличии в районе нескольких видов сырья или отходов промышленности решению вопроса организации производства заполнителей должен предшествовать технико-экономический анализ. Заполнители – природные или искусственные материалы определенного зернового состава, которые в рационально составленной смеси с вяжущим веществом и водой образуют бетон. Стоимость заполнителей достигает 30…50% стоимости бетонных и железобетонных конструкций, а иногда и более. [1,2] Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и следовательно, позволяют резко сократить расход цемента или других вяжущих, являющихся наиболее дорогой и дефицитной составной частью бетона. Цементный камень при твердении претерпевает объемные деформации. Усадка его достигает 2мм/м. Из-за неравномерности усадочных деформаций возникают внутренние напряжения и трещины. Мелкие трещины могут быть невидимы невооруженным глазом, но они резко снижают прочность и долговечность цементного камня. Заполнитель создает в Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 бетоне жесткий скелет, воспринимает усадочные напряжения и уменьшают усадку обычного бетона примерно враз по сравнению с усадкой цементного камня. [1] Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя увеличивает прочность и модуль упругости бетона (те. уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, уменьшает ползучесть (те. пластические необратимые деформации бетона при длительном действии нагрузки. Легкие пористые заполнители уменьшают плотность бетона и его теплопроводность, делают возможным применение такого бетона в ограждающих конструкциях для теплоизоляции. Специальные особо тяжелые и гидратные заполнители делают бетон надежной защитой от проникающей радиации (на атомных электростанциях и т.п.) Итак, заполнители являются очень важной составной частью бетонов, влияют на их свойства и технико-экономическую эффективность. В настоящее время промышленностью освоено производство ряда искусственных пористых заполнителей. К ним относятся керамзитовые гравий, щебень и песок аглопоритовые щебень и песок из пористого металлургического шлака (шлаковая пемза песок и щебень перлитовые вспученные шунгизитовый гравий глинозольный керамзит гравий или щебень из кремнистых пород. Основную массу искусственных пористых заполнителей в настоящее время используют в производстве изделий для ограждающих конструкций. В тоже время достаточно эффективно их применение в несущих конструкциях (взамен природного щебня и гравия) и для изготовления высокопрочных бетонов.[2] ЗАДАНИЕ Разработать проект цеха по производству керамзитового гравия Производительность – 230000 м 3 /год Марка выпускаемой продукции D600 Влажность сырьевой массы – 26 % Способ производства – пластический. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 1. НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ Все заполнители подразделяют на природные, искусственные и заполнители из отходов промышленности. Природные пористые заполнители получают путем частичного дробления и рассева или только рассева горных пород (трепелов, диатомитов и др Трепелы – вулканическая порода, образовавшиеся в результате вспучивания и застывания магмы при вулканических извержениях. Резкий спад давления при выходе магмы привел к выделению растворенных в магме газов в виде пузырьков. Одновременное охлаждение расплава привело к увеличению вязкости магмы, иона застыла в виде пористой породы губчатого или волокнистого строения. Трепелы применяются для производства заполнителей для легких конструкционных, конструкционно-теплоизоляционных и теплоизоляционных бетонов. [1,2]. Вулканические туфы – это мелкопористые породы, образовавшиеся из вулканического пепла с различной степенью уплотнения и спекания. Туфы используются для производства стеновых камней и крупных блоков, а после дробления и сортировки дают щебень с насыпной плотностью 600 - 800 кг/м 3 и песок — 700 - 1000 кг/м 3 , пригодные для легких бетонов. Опоки – вулканические породы. Они отличаются от обычных мелкопористых известняков ноздреватой крупнопористой структурой. Плотность таких пород составляет 1000 – 1600 кг/м 3 при пределе прочности 0,5 – 10 МПа. [1,2]. Известняки-ракушечники – представляют собой осадочные породы в виде скопления мелких раковин, сцементированных известняковыми отложениями. Они отличаются от обычных мелкопористых известняков ноздреватой крупнопористой структурой. Плотность известняков-ракушечников составляет в основном 1000 - 1600 кг/м 3 при пределе прочности 0,5 - 10 МПа. [1,2]. Заполнители из отходов промышленности.Значительным резервом в обеспечении строительства заполнителями для бетонов являются отходы различ- Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 ных отраслей промышленности, которые в настоящее время еще используются далеко не полностью. В ходе разработки месторождений полезных ископаемых часто приходится попутно разрабатывать различные каменные породы, чтобы открыть доступ к полезному ископаемому. Особенно велики объемы вскрышных работ приоткрытой разработке месторождений.Часто объем полезного ископаемого составляет 10 - 15%, а объем вскрышной породы — до 90%, причем нередко попутно добываемые породы, являющиеся по существу также полезными ископаемыми, вывозятся в отвал. Среди пород, попутно добываемых при разработке месторождений различных полезных ископаемых, многие можно применять не в качестве заполнителей непосредственно, а в качестве сырья для их производства. Так, на нескольких заводах в качестве сырья для производства керамзита используется глина вскрышных пород. В Белгородском технологическом институте строительных материалов доказана эффективность использования для получения керамзита попутно добываемых метаморфических глинистых сланцев Курской магнитной аномалии. Подобных примеров немало. [6] Металлургические доменные шлаки. Металлургическая промышленность ежегодно дает около 50 млн. т шлаков, а в отвалах их скопилось около 500 млн. т. Это главным образом доменные шлаки, а также мартеновские, ваграночные и др. Так, при выплавке чугуна на каждую тонну основной продукции получают 0,5 - 1 т шлака. Если оценить выход не по массе, а по объему, то шлака получается в 2-3 раза больше, чем чугуна. Поэтому называть шлаки отходами можно лишь условно. В сущности это не отходы, а тоже ценный, попутно добытый продукт. Химический состав металлургических шлаков разнообразен. Доменные шлаки состоят в основном из следующих оксидов 30 - 50% СаО, 30 - 40% Si0 2 , 10 - 30% А 2 0 3 , а также содержат примеси железа, магния, марганца, серы. Топливные шлаки После сжигания каменного угля, антрацита, бурого угля и других видов топлива остаются шлаки. Они представляют собой спекшиеся минеральные включения, всегда содержащиеся в ископаемых углях в виде примесей и сопутствующих пород. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 Различают шлаки от сжигания кускового топлива и шлаки, получаемые при сжигании измельченного, пылевидного топлива. Шлаки от сжигания кускового топлива. При слоевом сжигании кускового топлива на колосниковых решетках топок образуется шлак в виде кусков неправильной формы, ноздреватого строения, черного, темно-бурого и серого цвета, различной крупности, преимущественно до 50 мм. Выход шлаков составляет около 10% массы сжигаемого топлива, а иногда и более. В ряде мест топливные шлаки скапливаются в достаточных для использования объемах. [6] Шлаки от сжигания пылевидного топлива. Уголь в топках тепловых электростанций сжигается в пылевидном состоянии. При этом наряду с золой образуется кусковой шлак (5 - 20% общего выхода отходов).Годовой выход шлаков тепловых электростанций Минэнерго СССР составляет около 6 млн. т. Шлаки от сжигания пылевидного угля резко отличаются от шлаков кускового сжигания. Они представляют собой продукт спекания и оплавления наиболее легкоплавкой части золы. В большинстве случаев имеют малопористую стекловидную структуру с плотностью зерен более 1,6 г/см 3 . При сжигании бурых и смешанных каменных углей образуются пористые шлаки ячеистой структуры с плотностью зерен 0,5 - 1,5 г/см 3 Золы и золошлаковые смеси. Ежегодно тепловые электростанции, работающие на угле, сланце или торфе, дают около 70 млн. т золы. Используется она пока мало. На содержание отвалов тратится не менее 150 млн. руб. в год. Кроме того, под отвалы приходится отводить значительные площади ценных земельных угодий — 300 - 1500 Га возле каждой крупной теплоэлектростанции. Зола представляет собой дисперсный материал, в котором размер частиц в основном менее 0,16 мм. Остаток на сите 0,16 мм составляет 20 - 40%. Частицы имеют пористую структуру. Насыпная плотность сухой золы в зависимости от вида топлива и условий его сжигания может составлять 600 - 1300 кг/м3. [6] Древесные отходы. Одним из таких бетонов является арболит, в котором Заполнителем служат измельченные отходы древесины (дробленка). Дробленка состоит из частиц длиной до 40 мм, шириной и толщиной 2 - 5 мм. Бетон на этом заполнителе и портландцементе при плотности 600 - 700 кг/м3 имеет предел Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 прочности при сжатии 2,5 - 3,5 МПа и теплопроводность до 0,18 Вт/(м-°С), что позволяет получать весьма эффективные стеновые панели и другие конструкции. Применяют также опилкобетон, в котором заполнителем служат древесные хвойных пород) опилки, иногда в смеси с природным песком, костробетон (с льняной кострой) и другие аналогичные бетоны. [6] Искусственные пористые заполнители – являются продуктами термической обработки минерального сырья и разделяются на специально изготовленные и побочные продукты промышленности (топливные шлаки и золы, отвальные металлургические шлаки и др) Шлаковую пемзу изготовляют путем быстрого охлаждения расплава металлургических шлаков (не из отвальных, приводящего к вспучиванию. Имеется ряд способов производства шлаковой пемзы, но все они основаны на вспучивании шлакового расплава (температура С) при контакте с водой. Образующиеся при вскипании воды пузырьки пара внедряются в расплав, создавая ячеистую структуру. [1,2]. Куски шлаковой пемзы дробят и рассеивают, получая пористый щебень. Производство шлаковой пемзы распространено в районах развитой металлургией. Здесь себестоимость шлака ниже, чем керамзита. Вспученный перлит изготовляют путем обжига водосодержащих вулканических стеклообразных пород (перлитов, обсидианов). При температуре 950 - Свода выделяется и перлит увеличивается в объеме 10 - 20 раз. Вспученый перлит применяют для производства легких бетонов и теплоизоляционных изделий. [1,2] Вспученный вермикулит – пористыйсыпучий материал, полученный путем обжига водосодержащих слюд. Этот заполнитель используют для изготовления теплоизоляционных легких бетонов.[1,2] Зольный гравий – это искусственный пористый заполнитель округлой формы, получаемый грануляции подготовленного к производству золошлакового сырья с последующим обжигом гранул во вращающейся печи. Сырьем для производства зольного гравия служат золы ТЭС, в том числе и из отвалов после их грануляции. [1,2] Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 Топливные шлаки – пористые кусковые материалы, получающиеся в топке в результате спекания и вспучивания неорганических (в основном глинистых пород) примесей, содержащихся в угле. Шлаки подвергаются частичному дроблению, рассеву и обогащению для удаления вредных примесей (несгоревшего угля, золы и др) на основе зол выпускают зольный и глинозольный гравий. Аглопорит получают при обжиге глиносодержащего сырья (с добавкой 8 - 10% топлива) на решетках агломерационных машин. Каменный уголь выгорает, а частицы сырья спекаются. Применяют местное сырье легкоплавкие глинистые и лессовые породы, а также отходы промышленности – золы, топливные шлаки и углесодержащие шахтные породы. Аглопорит выпускают в виде аглопоритового песка, щебня и гравия. [1,2] Шунгизит изготовляют вспучиванием при графитосодержащих сланцевых пород – шунгита. Шунгизитовый гравий получают по сухому способу и считают разновидностью керамзита, отличающейся видом сырья, и более низкими показателями прочности. [1,2] Термолит – материал в виде щебня или гравия, получаемый при обжиге кремнистых опаловых пород (трепелы, диатомиты, опоки) без вспучивания. Технология производства термолита в основных чертах соответствует технологии производства керамзита по сухому, порошково-пластическому и пластическому способу. Насыпная плотность термолитового гравия или щебня составляет 600 - 1200 кг/м 3 , плотность зерен 1,0 - 1,9 г/см 3 , пористость зерен 20 - 60%. [1,2] Наряду с происхождением (природные или искусственные, основными признаками стандартизованной классификации заполнителей для бетона являются крупность зерен, характер формы зерен, плотность. Заполнители относят к плотным или пористым в зависимости от плотности их зерен, которая составляет соответственно свыше и догм. Пористые заполнители, также как и плотные, делят на крупные (пористый гравий и щебень) с размером кусков 5 – 40 мм и мелкие (пористый песок, состоящие из частиц менее 5 мм. Пористый песок рассеивают на две фракции до 1,2 мм (мелкий песок) и 1,2 - 5 мм (крупный песок. Пористый щебень гравий следует разделять на фракции 5 - 10, 10 - 20, 20 - 40 мм. [1,2] Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 Классификационной характеристикой заполнителя также может быть его насыпная плотность, которая для крупных пористых заполнителей не должна превышать 1200 кг/м 3 , а для пористых песков - 1400 кг/м 3 . По насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м 3 ) пористые заполнители разделяют на марки 250 - 1100 [1,2] Сами же заполнители подразделяют в соответствии с основным назначением для тяжелых, легких, мелкозернистых бетонов, для специальных бетонов жаростойких, химически стойких, декоративных, радиационно- теплоизоляционные и др. [1] В данном курсовой работе мы проектируем цех по производству глинозольного керамзита, поэтому остановимся на этом заполнителе поподробнее Глинозольный керамзит — это продукт вспучивания и спекания во вращающейся печи гранул, сформованных из смеси глин и зол ТЭС, где зола составляет 10 - 80% всей массы сырья. Для производства глинозольного керамзита применяют золу, добываемую в золоотвалах от пылевидного сжигания торфа, бурого и каменных углей, и легкоплавкие глинистые породы. Свойства глинозольного керамзита зависят от вида и соотношения в шихте глинистого и зольного компонентов. Глинозольный керамзит производят по обычной для керамзита технологической схеме, включающей последовательное измельчение и усреднение сырья, формование гранул на дырчатых вальцах или ленточном прессе и их термическую обработку во вращающейся противоточной печи. Зола смешивается с глиной в глиносмесителе с пароувлажнением ив составе глинозольной массы поступает в перерабатывающие вальцы, а затем в агрегат для гранулирования. Основной особенностью технологии изготовления глинозольного керамзита, помимо добычи и усреднения золы, является более тщательная подготовка сырьевой смеси. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 2021 ИВГПУ ИРК ПСКз-41 КП 5 Насыпная плотность глинозольного керамзита составляет 700 кг/м3, прочность при сдавливании в цилиндре — 2,3 - 4,8 МПа, водопоглощение — 10 - 21%, морозостойкость — более 15 циклов. С повышением количества золы в составе шихты увеличивается насыпная плотность и, соответственно, прочность глинозольного керамзита. Глинозольный керамзитовый гравий и песок пригодны в качестве пористых заполнителей для легких бетонов классов от В до ВЗО. В зависимости от области применения глинозольный керамзит можно выпускать легкий, сверхпрочный, жаростойкий и стойкий к агрессивным средам. |