Учебное пособие я ш среднее профессиональное образование
жүктеу/скачать 5.14 Mb.
|
56 Использование в строительстве облегченных конструкций, утепленных теплоизоляционными минераловатными материалами, позволяет улучшить качество и повысить эффективность строительства. Некоторые технические решения ограждающих конструкций, трубопроводов и оборудования приведены на рис. 5.1 и в гл. 4. Для производства минераловатных изделий применяют сравнительно небольшое количество исходных сырьевых материалов. Однако имеющиеся значительные технологические разработки позволяют получать теплоизоляционные изделия довольно широкой номенклатуры. Свойства изделий можно регулировать, изменяя технологию обработки, состав материала и характер пористости. Это позволяет выпускать разнообразные изделия с заранее заданными свойствами применительно к различным условиям эксплуатации. Физические, физико-химические и химические процессы, происходящие при промышленном производстве минеральной ваты Минеральная вата состоит из волокон, находящихся в стекловидном состоянии, неволокнистых включений в виде капель затвердевшего расплава и микроскопических обломков волокон. Минеральную вату получают из силикатных расплавов. В шихте в процессе получения расплава (в зависимости от составляющих шихту сырьевых компонентов) при нагреве происходят следующие процессы:
57 рением в полученном расплаве тугоплавких кусков (физико-химический процесс); 9) гомогенизация полученного расплава с частичным осветлением (физический процесс). Особенности каждого из этих процессов детально изложены в работах В.А. Китайцева, К.Э. Горяйнова и др. [21,32]. В зависимости от вида применяемого сырья минеральную вату иногда называют каменной, шлаковой, базальтовой и др. Технологические особенности процесса плавления шихты заключаются втом, что при плавлении в вагранке шихтовый «столб», включая сырьевые и коксовые «калоши», имеет достаточную газопроницаемость и обеспечивает быстрый нагрев шихты и получение расплава необходимой вязкости: расплав должен течь как в холодной «калоше», таки из летки печи. Обычно расплавы, вытекающие из летки вагранки, имеют рабочую вязкость 2— 15 П. При подборе состава шихты можно исходить из рабочей вязкости расплава 10 П при 1400 °С. В отличие от вагранок из ванных печей расплав вытекает при рабочей вязкости 40— 100 П, а иногда и при 2,5 Па • с/м2 (25 П). При вязкости свыше 100 П расплав из фильер течет не сплошной струей, что недопустимо. В шахтно-ванной печи плавят кусковую шихту, например базальт, содержащий 57 % (5Ю2 + А1203) и около 5 % (Иа20 + К20) при температуре плавления 1350— 1380 °С. В дуговых электрических печах получают расплавы, имеющие высокую температуру верхнего предела кристаллизации (выше 1750 °С), в частности идущие на изготовление высокотемпературной каолиновой и керамической ваты, содержащей 95—98 % (5Ю2 + А1203), причем соотношение между 5Ю2 и А120, составляет 1:1 или 1:0,8, температура применения ее — 1100—1200 °С, а температура верхнего предела кристаллизации — более 1680 “С. Большое значение имеет выбор таких плавильного агрегата, режима плавки и вида сырья, при которых получалось бы наибольшее количество расплава при затрате 1 кг условного топлива теплотворностью 7000 ккал/ч. По опытным данным, в вагранках получают от 3,3 до 6, в ванных печах — от 3,15 до 3,6, в электродуговой печи — до 12,7 и в газовом плавильном агрегате — от 2,29 до 2,84 кг расплава при затрате 1 кг условного топлива. Следовательно, наиболее выгодными по тепловым показателям являются электрические дуговые печи, коксогазовые и коксовые вагранки, причем последние должны работать на горячем (500 °С) дутье и иметь многоконтурную систему автоматического управления плавлением. При получении каолиновой ваты температура тугоплавкого алю- мосиликатного расплава после подогрева в форкамере при начале 58 формирования составляет 1930—2000 °С, а температура затвердевания в стекло— 1830°С. Методы производства искусственных волокон и минеральной ваты из расплавов На процесс получения волокон и ваты, кроме химического состава расплава, определяющего вязкость и поверхностное натяжение при температурах переработки его в вату и склонность к кристаллизации, важную роль играет способ переработки. Последний значительно влияет на длину и диаметр волокон и на содержание неволокнистых включений в вате. Переработку расплава осуществляют следующими основными способами раздува: центробежным, комбинированным и способом вытяжения. За последние годы в производстве минеральной ваты получили распространение:
вертикально-фильерно-дутьевой (ВФД), которым вырабатывается около 0,6 % ваты объемной массой 72 кг/м3, со средним диаметром волокон 7,8 мкм и содержанием корольков размером свыше 0,5 мм до 2,2 %, отходов при волокнообразовании не имеется; горизонтально-пародутьевой (ГПД) способ — наиболее устаревший из известных. Таким способом вырабатывается до 0,6 % минеральной ваты средней объемной массой 109 кг/м3, со средним диаметром волокна 7,5 мкм и 19,4 % корольков размером выше 0,25 мм. Кратко рассмотрим некоторые особенности названных выше методов производства минеральных волокон. Дутьевой горизонтальный метод заключается в том, что пар или сжатый воздух, выходя с большой скоростью из дутьевой головки, воздействует на непрерывно текущую струю расплава и перерабатывает его в вату. Избыточное давление пара не менее 6- Ю5Па (6 кг/см2), и расход его 1 — 1,4 т на 1 т минеральной ваты. Производительность по выпуску ваты — до 2000 кг/ч при выходе из 1 т 59 расплава 850—900 кг ваты объемной массой 160—260 кг/м3, состоящей из волокон средним диаметром 5—7 мкм, длиной 6—10 мм и содержащих до 64—73 % неволокнистых включений. Энергосмеситель более эффективно используется в эжекцион- ных головках, чем в дутьевых, поскольку в последних большая часть расплава выходит из активной зоны действия пара или воздуха в зону с меньшими скоростями. В эжекционных головках полностью исключается выход какой-либо части расплава из зоны более активного действия потока энергоносителя. Дутьевой вертикальный метод с применением пара (ВРП) или воздуха (ВРВ) позволяет перерабатывать до 500—600 кг расплава в час. Получается вата с очень незначительным содержанием неволокнистых включений объемной массой 40—90 кг/м3, средним диаметром волокон 7 мкм и длиной 9—27 мм. Расход пара 2,5—9 т ил и воздуха 1300—2500 нм3 на 1 т ваты. Центробежный метод с применением горизонтальных дисков заключается в том, что струя расплава попадает на раскаленный огнеупорный или жаростойкий стальной диск. Образующиеся волокна подхватываются струей воздуха и присасываются к сетке конвейера, корольки же падают, не достигая его. Из-за низкой производительности (80—400 кг/ч) широкого распространения этот метод не получил. Центробежно-валковый метод заключается в том, что струя расплава попадает на быстро вращающийся водоохлаждаемый валок, посредством которого она расщепляется и в виде пучка струек и крупных капель передается на второй валок, вращающийся навстречу первому. Избыточная часть расплава может перебрасываться центробежными силами на следующие, третий и четвертый, валки. Получающаяся вата воздухом притягивается/к сетке транспортера. Производительность одного узла до 2,5 т/ч, удельный расход электроэнергии на 1 т минеральной ваты — 10 кВт • ч, а включая и отдув ваты, — 60 кВт • ч. Центробежно-валковый способ с центральной раздаточной чашей состоит в том, что расплав, непрерывно вытекающий из вагранки, попадает в центральную чащу, вращающуюся со скоростью не менее 1000 об/мин, после чего центробежной силой в расщепленном состоянии сбрасывается к периферии, переливается через край, срывается с кромок чаши и встречается с быстро вращающимися рабочими валками диаметром 300—500 мм. Затем поддействием центробежной силы расплав отрывается и, охлаждаясь в паровоздушном потоке, поступающем издутьевого устройства, окончательно превращается в минеральную вату. Производительность установки более 2 т/ч, выход ваты около 80 %, при 32—36 %-ном содержании волокна объемная масса ваты составляет 80—110кг/м3, средний 60 диаметр волокон 4,7—6,2 мкм; ориентировочный расход пара
Центробежно-дутьевой метод (разработан французской фирмой «Стиллит Франсез») заключается в том, что расплав из вагранки поступает в обогреваемый копильник, где из него выделяется железо, удаляемое периодически через специальное отверстие. Расплав же по лотку поступает в раздаточную сварную водоохлаждаемую чашу. Последняя в ряде случаев оборудована устройством для распыления связующего по опыту Киевского комбината «Стройиндустрия». Этот способ получил в настоящее время наибольшее распространение на отечественных заводах. На такой установке перерабатывается за час до 2600 кг расплава, причем примерный выход ваты на 1 т расплава составляет 780 кг при содержании в минеральной вате объемной массой 80—110 кг/м3 волокон средним диаметром 6,5—9 мкм и длиной 18—23 мм. На 1 т расплава расходуется пара
Центробежно-фильерный дутьевой метод (ЦФД) в основном применяется при производстве штапельного стеклянного волокна. Позволяет получить вату низкой объемной массы, практически без потерь расплава и без наличия в нем неволокнистых включений. Фирма «Сан Габен» предложила установку, состоящую из вращающегося со скоростью 3000 об/мин полого вала, внутрь которого из очка в фидере поступает расплав. В нижней части на валу укреплена чаша, в стенке ее имеется 5000—6000 отверстий диаметром 1—2 мм, из которых вытягиваются струйки расплава в потоке нагретой до 1150 °С газовой струи, выходящей из кольцевой дутьевой головки. Сырьевые материалы и шихта Одним из значительных преимуществ производства минеральной ваты является возможность получения ее из различного вида минерального сырья. В качестве сырья для производства минераловатных изделий в США применяются доменные и другие шлаки; во Франции, Швеции и Югославии используются доменные шлаки с добавлением базальта и диабаза, а также горные породы с добавками; в ФРГ применяется мергель; в Финляндии — горные породы и отходы асбестоцементного производства, содержащие магнезит. Около 70 % общего выпуска минераловатной продукции в нашей стране изготовляют на металлургических шлаках, в основном доменных (огненно-жидких и ваграночных шлаков около 8 %). Основной недостаток металлургических шлаков (отходов металлургического производства) — непостоянство химического состава, что предопределяет необходимость введения корректирующих 61
жүктеу/скачать 5.14 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||