Производство высокопрочного гипса

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ УКРАИНЫ 

Харьковский государственный технический университет 

строительства и архитектуры 
 

Кафедра физико-химической

механики  и технологии строи-

тельных материалов и изделий 
 
 

Пояснительная записка 

к курсовому  проекту по дисциплине “Вяжущие вещества”

Тема  проекта: «Производство высокопрочного гипса»

Производительность завода: 170 тыс. т/год 
 
 
 
 

     Проектировал студент группы  Т-22

              Крылов Г.И.

     Руководитель курсового  проекта

     доц. Латорец Е.В. 
 
 
 

     Харьков 2011 

Задание на курсовой проект №4 

Производство  высокопрочного гипса 
 

N=170 тыс. т/год 
 

Состав сырьевой смеси:

• Природный гипсовый камень , влажность W=4,5%;

 
 

Механические  потери:

• высокопрочного гипса– 1%;
• природного гипсового камня– 1,5%.

 

Главный агрегат:

            Демпфер (Схема 3) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

                                                                                Стр.

Введение…………………………………………………………………………...4

1 Номенклатура продукции, свойства высокопрочного гипса... 6

2 Технологическая часть…………………………………………………………8

2.1 Характеристика сырья………………………………………………………..8

2.2 Выбор способа производства и разработка технологической схемы……..12

2.3 Выбор режима работы завода и расчет фондов времени работы

       оборудования и работников………………………………………………….16

2.4 Расчет потребности в сырье………………………………………………….20

2.5 Определения производительности каждого технологического передела...21

2.6 Расчет потребности в технологическом оборудовании…………………....24

2.7 Расчет общезаводских и цеховых складов……………………………….…26

3 Контроль технологического процесса и качества выпускаемой

    продукции…………………………………………………………………………28

4   Охрана труда, окружающей среды и техника безопасности…………………...30 

Заключение

Использованная  литература………………………………………………………33 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

    Существует  значительное количество разнообразных  вяжущих. Однако в строительстве  применяется лишь часть из них. Их называют строительными вяжущими веществами я делят на две основные группы: неорганические (минеральные), главнейшие из которых — портландцемент и его разновидности, известь, гипс и другие, и органические, из которых больше всего используют продукты перегонки нефти и каменного угля (битумы, дегти), называемые часто «черными» вяжущими.Строительными минеральными вяжущими веществами называют порошковидные материалы, которые после смешения с водой (а в отдельных случаях с растворами некоторых солей) образуют массу, постепенно затвердевающую и переходящую в камневидное состояние.Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой при разных температурах. В этих условиях протекают разнообразные физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами. Обожженный материал подвергают тонкому измельчению.

      Большинство минеральных вяжущих твердеет в  результате возникновения гидратных  новообразований при взаимодействии вяжущего вещества с водой. Лишь в некоторых случаях твердение происходит в итоге взаимодействия вяжущего, например,гашеной воздушной извести, с углекислотой воздуха и одновременной перекристаллизации гидроксида кальция.

      Минеральные вяжущие используют в подавляющем  большинстве случаев в смеси  с водой и с так называемыми  заполнителями — минеральными (а иногда и органическими) материалами, состоящими из отдельных зерен, кусков, волокон разных размеров. Вяжущие в смеси с мелким заполнителем (песком) дают растворы, в смеси с мелкими и крупными заполнителями (гравием, щебнем и т.п.) —бетоны. Иногда вяжущие применяют только в виде смесей с водой без   заполнителей. Использование вяжущих в смеси с заполнителями обусловлено двумя основными причинами. Первая причина экономического характера — стоимость вяжущих относительно высока, поэтому для снижения стоимости изделия пли конструкции их необходимо изготовлять с минимальным расходом вяжущего. Для каждого вида изделий и конструкций расход вяжущего определяется рядом требований, предусматривающих необходимую строительную прочность, надежность и долговечность того или иного сооружения. Вторая причина — технического характера. Дело в том, что вяжущие вещества в виде теста без заполнителей обнаруживают повышенную Склонность к усадке и набуханию как при твердении, так и под влиянием теп-ловлажностных изменений. Это зачастую приводит к образованию трещин и ускоренному разрушению конструкций и сооружений.

      Производство  вяжущих веществ представляет собой  комплекс химических и физико-механических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в определенной последовательности.

      Одним из первых вяжущих, которым пользовался  человек, была необожженная глина. Этот материал применяется и до сих  пор для возведения простейших сооружений, когда от изделий и конструкции  не требуется высокой прочности. Вследствие слабых вяжущих свойств, а главное, вследствие малой стойкости во влажных условиях необожженная глниа со временем перестала соответствовать возросшим требованиям строительной техники. За 2500— 3000 лет до и. э. были найдены искусственные способы изготовления вяжущих веществ, в первую очередь гипса и извести, получаемых обжигом соответствующих горных пород. Гипс использовали уже при сооружении пирамид в Египте. Со временем научились придавать гидравлические свойства известковым растворам с помощью таких добавок, как обожженная глина и горные породы вулканического происхождения (туфы, пеилы, пемзы) в измельченном виде. Подобные растворы употребляли преимущественно в строительстве гидротехнических сооружении.

      Вяжущие вещества на Руси применялись уже  в глубокой древности. При сооружении Десятинной церкви в Киеве в 990 г., по данным Б. С. Швецова и В. Н. Суровцева, использовали известь. Стены Софийского собора в Киеве, построенного в XI в., сложены из кирпича на извести с добавлением такого количества измельченного кирпича, при котором достигается наибольшая долговечность растворов. По данным В. Н. Юнга, в XI-— XV вв. в России употребляли как жирную кальциевую, так и тощую магнезиальную известь.

      В 1584 г. в Москве был учрежден Каменный приказ, который наряду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также изготовлением извести. Организация Каменного приказа послужила дальнейшим толчком в развитии ее производства.

      В XVIII в. в России систематизируется  накопленный опыт производства и  применения вяжущих веществ, плодотворно  разрабатываются научные и практические проблемы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

1. Номенклатура  продукции, свойства высокопрочного гипса

 
 

      Наряду  со строительным гипсом в производственных условиях получают высокопрочный гипс, путем запарки гипсового камня в герметически закрывающихся аппаратах (котлах-автоклавах). Во время нагревания природного гипса в котлах-автоклавах, при давлении впускаемого в них водяного пара 0,13 МН/м2 (1,3 ат) и температуре 125° С образуется модификация полуводного гипса, состоящая из крупных ярко выраженных кристаллов и имеющая значительно меньшую водопотребность (40—46%), чем модификация. Вследствие этого высокопрочный гипс, полученный нагреванием природного гипса под давлением, имеет прочность в 3—4 раза выше строительного гипса. Кроме того, высокопрочный гипс получают путем самозапаривания.

      Высокопрочный гипс отличается от обычного более крупными кристаллами не волокнистого строения и потому обладает меньшей водопотребностью. Особенностью высокопрочного гипса является также мономинеральность его структуры. Уменьшение водопотребности и вызываемое этим повышение прочности гипса имеет значение для литых изделий. Если же применяется масса жесткой консистенции например при изготовлении изделий путем вибрирования, то количество воды, необходимое для получения из обычного и высокопрочного гипса теста нужной консистенции примерно равно и получаемые изделия имеют почти одинаковую прочность. Недостаток высокопрочного гипса - повышенная ею ползучесть, т. е. появление неупругих деформаций при длительном выдерживании под нагрузкой. Высокопрочный гипс используется в настоящее время главным образом для изготовления различных форм и некоторых других целей.Удельный вес полуводного гипса колеблется в пределах 2,5-2,8. Объемный вес его в рыхлом состоянии 800-1100 кг/м³, а уплотненного 1250-1450 кг/м³.По стандарту (ГОСТ 125-57) тонкость помола строительного гипса, характеризуемая остатком на сите №02 (918 отв/см²), для первого сорта составляет не более 15%, а для второго 30%. Предел прочности при сжатии через 1,5 ч соответственно не менее 45 и 35 кг/смНачало схватывания для обоих сортов строительного гипса должно наступать не ранее 4 мин, а конец схватывания не ранее 6 мин и не позднее 30 мин после начала затворения гипсового теста. От начала затворения гипсового теста до конца кристаллизации гипса должно пройти не менее 12 мин. За конец кристаллизации принимается момент, когда повысившаяся вначале  температура твердеющего гипсового теста начинает понижаться.Тонкость помола строительного гипса по сравнению с другими вяжущими веществами сравнительно невысока. Более тонкий помол, правда, повышает скорость гидратация гипса, но одновременно увеличивает и его водопотребность. 

    Cвойства:

    1. Высокопрочный гипс ГП представляет собой мономинеральный продукт с незначительным включением ангидрита.

    2. Остаточная влажность резко снижает прочность гипсовых изделий.

    3. При полном насыщении водой коэффициент размягчения высокопрочного гипса ГП равен 0,52, а обыкновенного гипса равен 0,41.

    4. Прочность высокопрочного гипса ГП в водонасыщенном состоянии составляет около 150 кг/см2 при сжатии

    4. Высокопрочный гипс ГП значительно более водостойкий материал по сравнению с гипсом обыкновенным.

    5. Кристаллы у высокопрочного гипса ГП крупные, с четкими гранями.

    6. Изделия из высокопрочного гипса ГП состоят в основном из двуводного гипса (основная масса) и отдельных зерен полуводного гипса неправильной формы, вследствие растворения их с поверхности. Структура плотная. 
 

     

       
 

2  Технологическая  часть

     2.1  Характеристика сырья               

     В данном курсовом проекте в качестве исходного сырья для производства высокопрочного гипса служит природный гипсовый камень.

     Добыча  этого минерала ведется давно. Археологические  исследования показывают, что гипсовый камень применялся в качестве строительного материала еще в Месопотамии, Вавилоне, Ассирии, Греции (2 000 – 1 400 гг. до н.э.) для облицовки стен и полов. Цвет гипсового камня может варьироваться в зависимости от примесей и быть серым, желтоватым, розоватым, бурым и другим. Визуально гипсовый камень: плотный с мелкозернистой структурой, сахаровидный в изломе или крупнозернистый, кристаллы его рассоложены беспорядочно.

     Природный гипс (гипсовый камень) имеет осадочное происхождение. Состав химически чистого двуводного гипса: 32,56% СаО, 46,51% SО₃ и 20,93% Н₂О, обычно содержащий некоторое количество примесей глины, кремнезема, известняка, органических веществ и др. Двуводный гипс является мягким минералом — твердость его по шкале Мооса равна 2.

     Плотность двуводного гипса составляет 2200—2400 кг/м3. Одна из чистых разновидностей гипса в виде мелкозернистой плотной массы белого цвета называется в минералогии алебастром; этот материал напоминает по внешнему виду мрамор и применяется для скульптурных работ.Для производства гипсовых вяжущих веществ важное значение имеет характер кристаллизации двуводного гипса — мелко- или крупнокристаллический. Мелкокристаллический гипс дегидратируется быстрее и при более низкой температуре.