Цех по производству вспученного перлита

Цех по производству вспученного перлита

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

ПРИДНЕПРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра технологии строительных материалов, изделий и конструкций

Курсовая работа

"Технология заполнителей бетона"

на тему: "Цех по производству вспученного перлита"

Выполнила: ст-ка 771 гр.

Биленко М.Н.

Проверил: Маляр Д.О.

Днепропетровск 2012г

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Состав предприятия

1.2 Номенклатура и характеристика продукции

1.3 Характеристика используемого сырья

2. Технологическая часть

2.1 Обоснование принятой технологии производства

2.2 Принятая технологическая схема

2.3 Описание технологии

2.4 Технологические режимы работы и расчеты

2.5 Выбор и характеристика основного технологического оборудования

2.6 Контроль производства

3. Потребность в энергоресурсах

4. Штатная ведомость цеха

5. Охрана труда и окружающей среды

6. Технико-экономическая часть

Список литературы

Введение

Более полувека вспученный перлитовый песок используется в качестве утеплителя, как в чистом виде, так и в теплоизоляционных изделиях. Уникальные свойства вспученного перлита обусловили широкое применение этого материала в промышленности и строительстве.

Легкий (50-250 кг/м³), негорючий, пористый песок-щебень сегодня используется для тепловой изоляции зданий, сооружений, оборудования. Он работает при температурах -200 +875°С. С его помощью решают вопросы огнезащиты, акустической изоляции, его используют в качестве наполнителей в легких бетонах, красках, линолеуме и др. Мировой уровень производства вспученного перлита достигает 20 млн. м³ в год. В 90-х годах ежегодный рост объемов производства этого материала в мире в среднем составил около 10%. Лидером в производстве вспученного перлита и продукции из него являются США. Там производится около 7 млн. м³ в год этого продукта. 70% вспученного перлита используется в строительстве. Для того чтобы представить величину этого объема, достаточно сказать, что в 2001 году Россия произвела и получила по экспорту всех теплоизоляционных материалов, включая перлит, около 8,5 млн. м³. На начало 90-х годов в Советском Союзе объем выпуска вспученного перлита составлял 2,0 млн. м³, причем 90% производилось в России. Сегодня годовой объем производства вспученного перлита в России не превышает 240тыс.м³.

ПЕСОК ПЕРЛИТОВЫЙ ВСПУЧЕННЫЙ на сегодняшний день является одним из самых высокоэффективных утеплителей в мире, биологически стойкий, инертный, негорючий, легкий, сыпучий материал, получаемый высокотемпературным обжигом водосодержащего вулканического стекла - перлита.

Он применяется в чистом виде для теплоизоляционных засыпок, особенно в кислородных комплексах, при сифонной разливке стали, в виде штукатурок, растворов, перлитоцементных, пластоперлитовых и перлитостекольных изделий, а также активно применяется как фильтрующий элемент в пищевой промышленности.

Штукатурные растворы, приготовленные из песка перлитового вспученного, наряду с улучшенной декоративной отделкой поверхности стен, увеличивают их теплозащитную способность, повышают комфортабельность внутренних помещений за счет высокой звукопоглощающей способности, увеличивают огнестойкость конструкций.

Перлитовые штукатурные смеси применяются для улучшения теплотехнических, звукоизоляционных и акустических свойств ограждающих конструкций (стен, перегородок и перекрытий) жилых, общественных и производственных помещений, их подвалов, выполненных из кирпича, бетонных, железобетонных, керамзитобетонных и других конструкций. Твердение растворов происходит в естественных условиях.

По сопротивлению теплопередачи слой перлитовой штукатурки толщиной 30 мм эквивалентен 15 см кирпичной кладки. Звукопоглощение штукатурки в 1,5 раза выше, чем у кирпича. Огнестойкость конструкций, защищенных перлитовой штукатуркой, в 2 раза выше, чем у конструкций с обычной штукатуркой.

По статистическим данным: применение аналогичных штукатурных растворов в жилых и общественных зданиях в скандинавских и западно-европейских странах позволяет снизить затраты тепла на отопление в пересчете на газ до 1,2-1,5 м на 1 м стены в год, что эквивалентно 15 большим (50 л) газовым баллонам для зданий со 100 м стеновых ограждений.

1. Общая часть

1.1 Состав предприятия

Песок перлитовый вспученный упаковывается:

в бумажные трехслойные крафт-мешки вместимостью 4 кг. марки 75 × 6 кг. марки 100 с вагонной нормой отгрузки 100 м3 (1660 мешков)

в полипропиленовые мешки вместимостью 4 кг. марки 75 × 6 кг. марки 100 с вагонной нормой отгрузки 100 м3 (1660 мешков)

в полипропиленовые мягкие контейнеры МКР-0,5 вместимостью 30 кг. марки 75 × 45 кг. марки 100 с вагонной нормой отгрузки 90 м3 (180 контейнеров).

Применение для фильтрации в пищевой и химической промышленности. Порошок перлитовый фильтровальный выпускается согласно ТУ. Фильтровальный перлитовый порошок применяется в качестве вспомогательного фильтрующего материала для образования намывного слоя в современных фильтрах при фильтрации суспензий:

Технологических масел на металлургических заводах

Нефтепродуктов

Смазочных средств

Растворов на химических предприятиях

Антибиотиков * Сахарных соков и сиропов

Пива, вина, фруктовых соков

Растительных и технических масел

Питьевых, сточных вод и др.

Порошок перлитовый фильтровальный - фильтроперлит изготовляют из перлитовой породы по ГОСТ-25226 путём термической обработки и из вспученного перлитового песка по ГОСТ-10832 путём механической обработки. Применение фильтровального порошка отечественного производства позволило многим потребителям отказаться от импорта аналогичных материалов, что привело к снижению материальных затрат и, в ряде случаев, к улучшению качества очистки жидкостей.

Применение в качестве сорбента. При разливе нефти, мазута и других жидких углеводородов пользуются адсорбционным методом локализации разлива. При этом нефтепродукты из смеси легко выгорают. Оставшаяся сыпучая масса, состоящая из перлитового песка и коксового остатка, может использоваться на месте.

1.2 Номенклатура и характеристика продукции

Используется для тепловой изоляции при температуре изолируемой поверхности от -200 до 875 °С, а также в качестве теплоизоляционного материала для кислородных и компрессорных комплексов, для производства перлито-битумных и перлитоцементных теплоизоляционных изделий; при гидропонном выращивании сельскохозяйственных культур; при удалении разливов нефтепродуктов с любых поверхностей.

Получается высокотемпературным обжигом водосодержащего вулканического стекла - перлита.

Коэффициент теплопроводности при 25+5 o С Вт/(м o С) не более 0,043

Температура вспучивания - 1000 °С

Температура применения - от -200 до +875 °С

Влажность не более 2% по массе

Зерновой состав

Фракция от 0,16 до 5,0 мм (группа рядовой)

Марка по насыпной плотности

75 (насыпная плотность от 50 до 75 кг/м3)

100 (насыпная плотность от 75 до 100 кг/м3)

Крупнейшими потребителями вспученного перлита в России являются металлургические предприятия. Более 20% этого материала потребляется металлургами.

Наибольшее применение вспученный перлит нашел в изоляции блоков разделения воздуха на кислород и азот. С 1975 года по 1986 все существующие в СССР блоки разделения были переведены на вспученный перлит.

В 80-е - 90-е вспученный перлит нашел широкое применение при разливке чугуна и стали. Так вспученный перлит насыпной плотностью до 100 кг/м 3 многими металлургическими заводами используется при изоляции зеркала расплава в ковшах, изложницах, литейных формах.

Еще одним 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 способствует медленному остыванию отливок, а, следовательно, более полному выходу примесей и шлаков в прибыльную удаляемую часть.

Часто для лучшего распределения вспученного перлита по литьевой форме используют заранее подготовленные перлито-графитовые смеси.

Применение теплоизоляционных покрытий на основе вспученного перлита при производстве отливок из стали в объеме до 45 %, цветных сплавов до 30, чугуна до 10 обеспечивает значительную экономию металлов: стали - 2250 тыс. т. в год; чугуна - 150; цветных сплавов - 1,5 тыс.т. в год.

Традиционной областью применения вспученного перлита в металлургии являются футеровочные работы. В России выпускается целый ряд огнеупоров на основе вспученного перлита. Наиболее распространенным материалом этого класса является перлитошамот. Температура применения до +900 °С. Среди огнеупоров этого класса перлиталь, перлитодиатомит, эпсоперлит.

.3 Характеристика используемого сырья

В качестве сырья для производства вспученного перлита применяются различные вулканические водосодержащие горные породы: перлиты, обсидианы, витрофиры, липариты, туфоперлиты, а в отдельных случаях плотные пемзы и др.

Месторождения этих горных пород встречаются в Сибири, на Дальнем Востоке, в Армении, Азербайджане, в Казахстане, Украине и др. Большие запасы сосредоточены на территории Армении, которые ориентировочно оцениваются в следующих размерах: перлиты 400 млн. м3, обсидианы около 200 млн. м3.

Перспективными районами признаны Закарпатье, Северный Кавказ, Закавказье, Приморский край, Бурятия, Таджикистан, Иркутская и Читинская области. Природный перлит представляет собой кремнеземистое кислое вулканическое стекло с включением полевых шпатов, кварца, биотита и других минералов. Его объемный вес 1700-2290 кг/м3. Общее содержание кремнезема в перлите доходит до 76%. Химический состав перлитов, встречающихся в России, может быть охарактеризован следующими данными: SiO2 - 68,98-76,42%; Аl2O3 - 11,27-14,62; CaO+MgO - 0,62-5,12; Na2O+К2O - 3,1-10,56; Fe2O3+FeO - 0,45-3,8%; ППП - 0,26-5,12. Связанной воды содержится в пределах от 3 до 8%.

Сырье подвергается испытанию с целью оценки его качества по следующим показателям: химический состав - SiO2 должно быть 65-75%, Na2O+K2O - в пределах от 3 до 8%; содержание кристаллических вкраплений - не более 15% по весу; температура вспучивания не выше 1250°; коэффициент вспучивания Кв не менее 3. Одним из основных показателей качества сырья является коэффициент вспучивания или кратность вспучивании. Он определяется по той же формуле, что и коэффициент вспучивания глин.

Практика заводского производства вспученного перлита и результаты лабораторных испытаний показали, что сырье, вспучивающееся при более низкой температуре, характеризуется более высоким коэффициентом вспучивания.

2. Технологическая часть

.1 Обоснование принятой технологии производства

Эффективность вспучивания обжигаемого сырья зависит не только от его качества и правильно установленной температуры обжига, но также от режима обжига и размера зерен. Чрезмерно медленный нагрев сырья до оптимальной температуры снижает эффект вспучивания из-за преждевременного удаления слишком большого количества связанной воды, остатка которой не хватает для эффективной поризации массы в период ее размягчения, а при слишком быстром нагреве происходит разрыв зерен с образованием в печи большого количества мелочи, которая может послужить причиной оплавления обжигаемой массы. Обжиг сырья следует вести по-фракционно (фракции 7-10, 3-7, 1-3 и менее 2 мм). С уменьшением размеров зерен полуфабриката время обжига сокращается. С карьера сырье должно поступать Б виде щебня размером 5-10 мм и песка 2-0,14 мм. Ниже дана принципиальная технологическая схема 16 производства вспученного перлита (щебня и песка).

2.2 Принятая технологическая схема

Принятая технологическая схема производства вспученного перлита одностадийным способом:

Рис.1.Технология производства вспученного перлитового песка

2.3 Описание технологии

Работа печи основана на том, что свободно падающие частицы обжигаемого материала задерживаются в нижней конусной части печи вследствие значительного изменения скорости газов. Витая здесь в струе газа, они успевают нагреться до температуры, при которой происходит их вспучивание. Размер загружаемых в печь частиц не должен превышать 2 мм. Вспученные частицы подхватываются газовым потоком и выносятся им сначала в циклон-классификатор, а затем в батарейный циклон, из которого готовая продукция поступает в бункера л через барабанные дозаторы в упаковочные машины.

Для создания нормальных санитарно-гигиенических условии труда необходима тщательная герметизация транспортирующих механизмов и бункеров, которые должны работать под небольшим разрежением. Обжиг перлитового сырья фракции 5-10 мм на щебень производится во вращающихся течах. Печь длиной 4 м и внутренним диаметром 0,8 м может выдавать в час 900-1200 кг вспученного перлита. Внутри она футеруется шамотным кирпичом слоем 120 мм, на котором и происходит вспучивание щебеночных и крупных песчаных зерен.

По опытным данным треста Иркутскалюминстрой хорошую стойкость показывает монолитная тальковая футеровка на жидком стекле. Во вращающейся печи можно получить и перлитовый песок, для чего обжиг мелких фракций сырья ведут во взвешенном состоянии. При этом увеличивается скорость вращения обжигового барабана и создается направленный газовый факел с установкой двух или более форсунок.

Вращающиеся печи для обжига перлитового щебня имеют следующую характеристику: производительность до 2,5 м3/ч, температура подогрева сырья 200-400°, температура обжига 1000°, скорость вращения 3-10 об/мин, угол наклона печи 3-8°, диаметр барабана без футеровки до 1200мм, длина ею до 6000 мм, время пребывания материала в печи 1-9 мин.

Вспученный в печах перлит поступает в циклоны, после них рассеивается на фракции и складируется. Хранение песка и щебня производится раздельно по фракциям и маркам в условиях, не допускающих их распыления, увлажнения и загрязнения.

Потребителю готовый продукт поставляется в бумажных многослойных мешках или другой таре, также защищающей перлит от загрязнения, распыления и увлажнения. В отдельных случаях допускается поставка щебня без упаковки. Транспортирование перлита производится в крытых транспортных средствах. В настоящее время имеется ряд разработанных типовых проектов предприятий по производству вспученного перлита.

. Типовой проект предприятия по производству вспученного перлита мощностью 50 тыс. м3 в год, разработанный Киевским филиалом ЦИТП в двух вариантах: вариант I - с двумя вращающимися печами; вариант II - с двумя вертикальными печами.

. Типовой проект установки для производства вспученного перлита производительностью 30 тыс. м3 щебня и 15 тыс. м3 песка в год.

. Типовой проект установки для производства вспученного перлита производительностью 15 тыс. м3 щебня и 30 тыс. м3 песка в год.

2.4 Технологические режимы работы и расчеты

Таблица 2.1 Режим работы предприятий

вспученный перлит обсидиан песок

Расчет производительности производства перлитового песка

При расчете производительности предприятий учитывают потери на СГП 1%.

1.   Производительность цеха учитывая потери:

φ = 10000/(1 - 1/100) = 10101,01 м³;

2.   В сутки производительность цеха составляет:

φ= 10101,01/336= 27,674 м³;

3.       Производительность цеха в смену:

φ=27,674/2=13,837 м³;

4.       Производительность цеха в час составляет:

φ=13,837 /8=1,729625;

Табл. 2.2 Производительность цеха

Табл. 2.3 Расходы сырьевых материалов на единицу продукции

Определение количества требуемых сырьевых материалов и полуфабрикатов

Определение требуемого кол-ва шлакового расплава: без потерь: 10101,01·0,0833=341,41413 м³/год

с потерями 3%: 341,41413/(1-1/100)=344,86276 м³/год

Потребность производства в сырьевых материалах и полуфабрикатах

Табл.2.4

Определение складов сырья и готовой продукции

).Открытый склад аргелита:

длина склада

L=Q/h²·K²=2,53·90/9·0,85=29,76 м

-площадь склада

=2Lh/tga=2·29,76·3/tg45⁰=110,23м²

2)Бункера готовой продукции

=C·n=27,674·0,1=27,674 т.

Итого 1 силос на 50т.

.5 Выбор и характеристика основного технологического оборудования

Табл. 2.5 Ведомость технологического оборудования

2.6 Контроль производства

К общим для всех производств вопросам технологического проектирования относится также организация технологического контроля производства.

Технологический контроль включает:

.) входной контроль качества сырьевых материалов, их соответствие государственным стандартам, техническим условиям или другим критериям в соответствии с технологическим регламентом данного производства;

.) операционный контроль технологического процесса на всех его переделах, имеющий целью соблюдение установленных режимов и параметров, своевременное выявление отклонений от них для оперативного регулирования технологического процесса;

.) приемочный контроль готовой продукции на предмет ее соответствия государственным стандартам по установленным показателям качества.

3. Потребность в энергоресурсах

Табл.3.1 Ведомость расхода электроэнергии

Табл. 3.2 Ведомость расхода энергоресурсов

4. Штатная ведомость цеха

Табл. 4.1 Штатная ведомость

5. Охрана труда и окружающей среды

Охрана труда на стадии проектирования состоит в разработке мероприятий, обеспечивающих создание надлежащих санитарно-гигиенических и безопасных условий труда производственного персонала.

В круг этих мероприятий входят решения, касающиеся аспирации и обеспыливания, шумопонижения, нормализации температурно-влажностного режима, предотвращения опасных и вредных воздействий производственных факторов.

Охрана окружающей среды предусматривает мероприятия, направленные на недопущение ухудшения окружающей среды от работы проектируемого предприятия. Сюда входят очистка отходящих газов печей и других агрегатов от пыли и иных вредных веществ, очистка шламосодержащего стока, осветление вод и организации оборотного водообеспечения, рекультивация земель по завершении разработки карьеров и другие решения, вытекающие из специфики данного производства.

6. Технико-экономическая часть

Табл.6.1 Ведомость удельного расхода сырьевых материалов

Расчет удельного расхода энергоресурсов:

2067939,4/400000 = 5,16 кВт*ч/м³

Расчет энерговооруженности:

256,6/9 = 28,5кВт/чел

Расчет трудоемкости:

217593/400000 = 0,54 чел-час/м³

Расчет производительности труда:

-          количество дней отработанных одним рабочим в году:

Д _р = 365-Д_н = 365-141 =224 дней

Расчет удельного расхода энергоресурсов:

2067939,4/400000 = 5,16 кВт*ч/м³

Расчет энерговооруженности: 256,6/9 = 28,5кВт/чел

Табл.6.2 Технико-экономические показатели цеха

Список литературы

1.Роговой М. И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики. -М.: Стройиздат, 1979.

.Ицкович С. Л., Баженов Ю. П. и др. Заполнители для бетона. - М.: Высшая школа, 1991.

.Лукаев Л. П. Шлаковая пемза. -М.: Стройиздат, 1976.

.Методические указания к курсовой работе по дисциплине "Технология заполнителей бетона" : Еременко В. А., Сторчай Н. С. - Днепропетровск: ПГАСА, 2008.

.Дворкин Л. И., Пашков И. А. Строительные материалы из промышленных отходов. - Киев: Вища школа, 1988.