Производство изделий из ячеистого стекла

 
 

         Примеры применения теплоизоляции из пеностекла представлены в Приложении 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Состав  сырьевой смеси

 

          Для производства пеностекла используют стекломассу, сваренную из следующих исходных материалов: кварцевого песка, известняка,  соды и сульфата натрия. Можно использовать отходы стекольного производства; бой оконного или тарного стекла; гранулят специально сваренного стекла; легкоплавкие горные породы с повышенным содержанием щелочей - трахит, сиенит, нефелин, обсидиан, вулканический туф.

           В качестве газообразователей применяют материалы, отвечающие следующим требования:

- температура   выделения газа должна быть  на 50 – 70⁰ выше температуры размягчения стекольного порошка;

- равномерное  выделение газа в количестве, обеспечивающем нужное давление;

- недефицитность;

- нетоксичность;

- невысокая  стоимость.

           Таким условиям отвечают: углеродистые  вещества – антрацит, кокс, полукокс, ламповая сажа; карбонаты – известняк,  мрамор, мел; карбиды кальция и  кремния; пиролюзит; селитра.

          Выбор вида газообразователя  зависит от температуры спекания  и интервала вязкости стекла, а также от требуемых характера  пористости и окраски пеностекла. Виды основных газообразователей,  используемых в производстве  пеностекла приведены в табл.2. 
 
 
 
 
 

                                                  Таблица 2.

Виды  газообразователей, применяемых в  производстве пеностекла

 

       В данном курсовом проекте в качестве сырья используют стеклобой соответствующий ГОСТ Р52233-2004 для второго сорта, в качестве газообразователя применяется каменноугольный кокс в количестве 3% .

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Выбор и обоснование  технологического способа  производства 

 

     Впервые способ получения пеностекла был  разработан в 1932 г. в МХТИ им. Д. И. Менделеева. До 1956 г. производилось пеностекло по двухстадийному способу: вспенивание блоков в формах осуществлялось в туннельной печи, а их отжиг — в отжигательной печи. Этот способ был малопроизводителен и требовал дополнительных трудоемких операций по извлечению блоков из форм. Переход на одностадийный способ, по которому оба технологических процесса — вспенивание и отжиг — совмещены в один, позволил значительно увеличить производительность установок и снизить себестоимость продукции.

     В настоящее время основной технологией  производства пеностекла является порошковая: тонкоизмельчённое силикатное стекло (частицы 2–10 мкм) смешивается с газообразователем (обычно – углеродом), получившаяся однородная механическая смесь (шихта) в формах, либо на конвейерной ленте  поступает в специальную туннельную печь. Для получения теплоизоляционного пеностекла со средней плотностью 160–180 кг/м³ применяют порошки стекла с удельной поверхностью около 6000 см²/г и углеродистые газообразователи с такой же или значительно большей удельной поверхностью.

     Технология  производства пеностекла включает в  себя: подготовку стеклянного порошка  заданной гранулометрии, введение и  размешивание добавок пенообразователя, вспенивание смеси при повышенной температуре с получением блоков, отжиг и механическую обработку  блоков пеностекла. Технология предусматривает  поточное производство с высоким  уровнем механизации и автоматизации, отсутствие промышленных отходов и  выделений вредных веществ.

     Еще одной важной особенностью технологии производства пеностекла является возможность  использовать различные виды энергии: природный газ, мазут, электроэнергия для вспенивания стекла, что дает возможность организовать производство в различных регионах страны и выбора наиболее экономически эффективного источника энергии для данного региона.

     Вспенивание — один из наиболее важных процессов  в технологии пеностекла, влияющих на структуру и свойства пеностекла. Его вспенивают в специально предназначенных  для этого термических печах. Вспенивание, отжиг и охлаждение пеностекла можно производить одностадийным  и двухстадийным способами. При  одностадийном способе вспенивание  пеностекольной массы, отжиг и охлаждение блоков производят в формах в непрерывно действующей туннельной печи. При  двухстадийном способе блоки  пеностекла после завершения вспенивания  извлекают из форм и направляют на отжиг и охлаждение в печь отжига, аналогичную печам для стеклоизделий. Наиболее распространен двухстадийный  способ. Он требует меньшего числа  форм, облегчает автономное регулирование  температурного режима вспенивания, улучшает условия отжига пеностекольного  блока.

     Оба способа имеют свои преимущества и недостатки. Одностадийный способ является более простым с точки  зрения самого производства и оборудования; формы в этом случае вследствие их более медленного нагревания и охлаждения имеют более продолжительный  срок службы. Однако необходимое количество форм для одной садки вследствие длительного времени отжига пеностекла намного больше, чем при двухстадийном  способе.

     Двухстадийный способ производства по сравнению с одностадийным имеет следующие преимущества:

     – Минимальное время вспенивания;

     – Совершенная регулировка процесса вспенивания в самостоятельной  хорошо управляемой печи, включая  спекание пенообразующей смеси и  стабилизацию вспененных блоков;

     – Полное использование пространства отжигательной печи за счет расстановки  блоков на узкую сторону с минимальными зазорами между отдельными блоками;

     – Совершенное управление процессом  отжига путем отжига блоков без форм в специально сконструированной  отжигательной печи с регулируемым и равномерным отводом тепла  от поверхности блоков;

     – Минимальное количество форм, которые  после окончания процесса вспенивания  сейчас же возвращаются в производство, не проходя длительного цикла  отжига с пеностеклом.

     В соответствии с современным состоянием техники двухстадийным способом может быть произведено действительно  более качественное, чем одностадийным, пеностекло, прежде всего с более  однородной структурой и более низким объемным весом. Поэтому двухстадийный способ производства пеностекла наиболее совершенный по сравнению с одностадийным, так как пеностекло получается высокого качества при хороших технико–экономических показателях. В данном курсовом проекте рассматриваем двухстадиный способ производства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        

4. Новое в производстве изделия

 

        В ходе выполнения курсового проекта был произведен патентный поиск с глубиной  15  лет. Были найдены следующие технические решения:

1. Номер патента: RU 2255060

Название патента: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА

Реферат:

Изобретение относится к производству строительных материалов с низкими значениями теплопроводности и плотности. Способ получения пеностекла включает предварительную  термообработку при температуре  ниже температуры вспенивания исходной смеси, получаемой из порошка стеклобоя, углеродсодержащего газообразователя и водного раствора силиката натрия и/или калия, нагрев до температуры  вспенивания, выдержку при этой температуре  до завершения процесса пенообразования  и последующее охлаждение. Исходную смесь получают при температуре  не выше 700⁰С путем последовательного перемешивания водного щелочного раствора силиката натрия и/или калия, порошка стеклобоя и углеродсодержащего газообразователя, затем смесь обрабатывают при температуре 450-550⁰С до полного удаления воды, в том числе и химически связанной, полученный продукт после охлаждения измельчают, а затем нагревают до температуры вспенивания из диапазона 750-8300С, при этом ингредиенты при получении исходной смеси выбирают в соотношении, мас.%: водный щелочной раствор силиката натрия и/или калия 30-70, порошок несортированного стеклобоя 25-65, углеродсодержащий газообразователь 4-9. Технические результат: получение качественного пеностекла с низкими трудо- и энергозатратами.

2. Номер патента: RU2237031

Название патента:  СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО  БЛОЧНОГО  ПЕНОСТЕКЛА 

Реферат:

Использование: производство пеностекла, высокоэффективного теплоизоляционного материала, широко используемого в строительстве. Технический результат – исключение механической обработки блоков и  отсутствие токсичного сероводорода в  порах пеностекла. Способ включает приготовление порошкообразной  смеси стекла и газообразователя, нагрев смеси в металлической  форме в печи вспенивания до пенообразования  полученной композиции и отжиг. В  смесь дополнительно вводят минеральное  поверхностно-активное вещество в количестве 3-5 мас.%, используют карбонатные газообразователи и металлические формы, у которых  перед печью отжига освобождают  крышку и одну из стенок, делая их подвижными, предотвращая раздавливание  блока в печи отжига. Отжиг осуществляют за счет тепла, запасенного металлом форм и блоками пеностекла. Непосредственное вспенивание ведут при 750±10°С в  течение 20-30 мин, скорость снижения температуры  в печи отжига в интервале 550-50°С составляет 0,7 - 0,8°С/мин.

3. Номер патента: 2149146

Название патента: ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА

Реферат:

Изобретение относится к химическому составу  шихты для производства пеностекла и может быть использовано в производстве строительных материалов. Шихта для  получения пеностекла содержит молотое  стекло и карбонатный пенообразователь. Кроме того, стекло дополнительно  содержит поверхностно-активную добавку - высококремнеземистую глину. Содержание компонентов в стекле, мас. %: карбонатный  пенообразователь 1,5 - 2,0, высококремнеземистая глина 4,5 - 6,0; молотое стекло - остальное. Технической задачей изобретения  является расширение сырьевой базы за счет использования глин и боя  оконного и тарного стекла, уменьшение водопоглощения при одновременном  снижении температуры вспенивания, а также увеличение ресурса работы форм и печи вспенивания.

2. Технологическая часть

     2.1. Режим работы предприятия 

      Завод по производству теплоизоляционных  изделий из ячеистого стекла, проектируемый в данном  курсовом проекте состоит из склада сырьевых компонентов, сырьевого цеха, формовочного цеха и склада готовой продукции. Формовочный цех, в свою очередь, состоит из следующих отделений: помольное, формовочное, печное.

      Формовочный цех и склад сырьевых компонентов работают по режиму непрерывной рабочей недели при трехсменной работе.

      Режим работы сырьевого цеха и цеха готовой  продукции принимаем двухсменный с 248 рабочими днями в году.

      Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производственная мощность предприятия в целом и отдельных линий установок, определяется по формуле:

      В_р = С_рЧК_и,

где  В_р –годовой фонд времени работы технологического  оборудования, ч;

       С_р - количество рабочих суток в году;

       Ч – количество рабочих часов  в сутки;

       К_и -  среднегодовой коэффициент использования технологического оборудования. Обычно он принимается равным 0,9-0,92. При прерывной рабочей неделе с двумя выходными днями при двухсменной работе К принимается равным 0,943.