Производство минеральной ваты

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение

2.Физико-механические свойства

3.Расчёт основных параметров валковой и молотковой дробилок

4. Расчет горения газа для фракции 20-40

5.Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ВВЕДЕНИЕ

В искусственных строительных конгломератах различного назначения в качестве крупного неорганического  заполнителя применяют гравий и  щебень. Тот и другой могут быть природными, добываемыми в соответствующих  месторождениях, однако обычно под  щебнем понимается не природный, а получаемый специальным дроблением материал.

Природный гравий представляет собой рыхлую смесь окатанных обломков размером от 5 до 70 мм. Горный гравий по сравнению с речным, морским и ледниковым обладает более угловатыми с шероховатой поверхностью обломками и большим количеством пылевато-глинистых примесей. Обломки гравия, обработанные водой, имеют гладкую поверхность, что ухудшает ее сцепление с вяжущим веществом. Лучшей разновидностью гравия считается ледниковый, который менее окатан и имеет более равномерный зерновой состав. Все разновидности гравия (а также природного щебня и дресвы) характеризуются неоднородным петрографическим и минеральным составом, так как в их образовании участвуют разнообразные горные породы и минералы. Поэтому оценка их прочности производится на образцах средних проб с отбором из них зерен слабых и неморозостойких пород и определением их содержания в процентах по массе. Прочность щебня характеризуется маркой и определяется поего дробимости при сжатии, (раздавливании) в металлическом цилиндре. Значительное содержание в гравии выветрелых обломков осадочных и других пород (иногда до 40... 60%) ухудшает их механические свойства; присутствие же обломков магматических пород (гранитных валунов) и песчаников повышает его качество. При разработке гравийных отложений производится разделение их по зерновому составу, поскольку другие виды обогащения затруднительны. Встречающиеся в них отдельные крупные глыбы и галька подвергаются дроблению, что хотя и удорожает стоимость, но при этом повышает качество гравийного материала. Аналогичным путем поступают и при разработке отложений природного щебня, сложенного преимущественно остроугольным обломками размером до 100 ... 150 мм. При содержании в гравии природного песка от 25 до 40% материал называют песчано-гравийной смесью. Применение гравия и песчано-гравийной смеси в производстве строительных материалов производится после предварительных лабораторных проверок прочности, морозостойкости и других показателей качества в зависимости от конструктивных особенностей сооружения.

 Щебень — материал, получаемый дроблением горных пород, валунов, гальки или искусственных камней. Для этого применяют различные по конструкции и мощности камнедробильные машины, от которых зависит качество получаемой продукции (рис. 9.2). Лучшей формой щебенок считается кубовидная или тетраэдрическая, размером в пределах 5 ... 70 мм. Содержание щебенок лещад-ной и игловатой форм не должно превышать 10 ... 15% по массе. Одновременно со щебнем в камнедробильных машинах получают более мелкие песчаные (высевки) и пылеватые фракции, которые отделяются от него в процессе грохочения. На качество щебня установлены требования в соответствующих ГОСТах и ТУ в зависимости от его назначения (для бетона, асфальтобетона, легкого бетона и др.). Эти требования в основном сходны, но имеют уточнения в деталях. Основные сходные требования имеются по дробимости щебня в металлических цилиндрах при сжатии, морозостойкости, истираемости и сопротивлению удару, зерновому составу, прочности исходной породы (обычно в водонасыщенном состоянии). Для производства щебня из горных пород отдают предпочтение магматическим, особенно гранитам, габбро, диабазам, базальтам, а из осадочных — известнякам, доломитам, из побочных продуктов производства — шлакам доменного процесса, отходам керамического производства.

Широкое использование имеют  легкие крупные заполнители. Природные  заполнители получают дроблением пористых известняков, известняков-ракушечников, вулканических и известковых  туфов и некоторых других пористых пород. Искусственные — путем  термической обработки в основном алюмосиликатного сырья с получением керамзитового, аглопоритового гравия или щебня, а также шунгизита, вакулита, вспученного перлита, термозита (шлаковой пемзы) и других пористых материалов с насыпной плотностью от 200 до 1400 кг/м. Керамзитовый гравий и  песок получают путем вспучивания  в процессе ускоренного обжига гранул из легкоплавкой глины. Аглопоритовый  щебень и песок — путем спекания глинистой породы и отходов от добычи, переработки и сжигания каменных углей на специальных агломерационных  металлических решетках с последующим  дроблением продуктов обжига. Вакулитовый  полый гравий получают путем накатывания  слоя малопластичных высокодисперсных пород типа суглинков, супесей, зол  ГЭС, сланцевых и других на «ядро» из легкосгораемого органического  материала (опилок, торфа, лигнина и  др.) и последующего обжига получаемых при этом сырцевых гранул. Сильно поризованные особо легкие щебень и песок получают при нагревании (обжиге) вермикулита, вулканического стекла обсидиана, кремнеземистой горной породы перлита и др. Получил  расширенное применение шунгизит, сырьем для производства которого являются вспучивающиеся шунгитовые сланцы, содержащие до 3 % шунгита — углерода особой формы. Если требуется повышенная прочность, то искусственный заполнитель получают утяжеленный. Для этого из маловспучивающегося глинистого сырья изготовляют керамдор, из регенерированной стекломассы — дорсил и др., качество которых обусловливается специальными требованиями заказчиков-строителей.

 Заполнители сильно  различаются между собой по  прочности. Предел прочности при  сжатии образцов, изготовленных  из разных заполнителей, изменяется  у тяжелых горных пород от 10 до 500 МПа, у легких—от 0,4 до 25 МПа.  Принято, чтобы прочность заполнителя  превосходила прочность конгломерата на 20 ... 50%, но целесообразнее каждый раз обосновывать минимально допустимую прочность заполнителя по характеристике вяжущего вещества оптимальной структуры.

 Для тяжелого бетона  марки 300 и выше прочность исходной  горной породы в насыщенном  водой состоянии должна быть  в 2 раза больше этой марки. 

 По морозостойкости  щебень делится на шесть марок:  Мрз 15, 25, 100, 150, 200 и 300. Числа марок  соответствуют количеству циклов  попеременного замораживания и  оттаивания образцов, при котором  потеря массы крупного заполнителя  не превышает 5% (для Мрз 15 и  25 допускается потеря массы до 10%). Следует отметить, что эти  требования к качеству щебня  относятся в основном при его  применении в бетонах. Для других  видов ИСК технические требования  несколько отличаются. Особое значение  придается обоснованию наибольшей  крупности зерен и зерновому  составу: первое— исходя из  размера конструктивного элемента, второе —по предельным значениям. 

 По крупности плотный  гравий и щебень разделяют  на фракции 5 ... 10, 10 ... 20, 20 ... 40 и  40 ... 70 мм просеиванием сухой пробы  в количестве 10 кг через стандартный  набор сит с размерами отверстий  70, 40, 20, 10 и 5 мм. По крупности пористый  гравий и щебень применяют  трех фракций: от 5 до 10 мм, от 10'до 20 мм и от 20 до 40 мм. Вместо фракций  5... 10 мм в легких бетонах допускается  применять фракции 3 ... 10 мм, а вместо  фракций 10 ... 20 мм использовать  фракции 10 ... 15 мм. Для всех разновидностей  заполнителей имеет важное значение  коэффициент размягчения — отношение  предела прочности породы в  водонасыщенном состоянии к прочности  при сжатии в сухом состоянии,  поскольку он косвенно характеризует  морозостойкость материала. Его  величина для плотных заполнителей  должна быть не менее 0,85, а  при заполнителях пористых —  не менее 0,8 и только в конгломератах  теплотехнического назначения этот  показатель должен быть не  менее 0,7. Во всех случаях требуется  учитывать требования последних  стандартов на соответствующие  разновидности тяжелых и легких  заполнителей по показателям  их качества. Кроме зернистых  используют заполнители иной  формы. Большое распространение  в технологии различных ИСК  получают волокнистые заполнители,  выполняющие в структуре функции  армирующего компонента. Волокнистые  заполнители направленного (ориентированного) или хаотического расположения  увеличивают способность конгломератов  к сопротивлению изгибающим и  растягивающим нагрузкам. С этой  целью используют короткие стальные  волокна длиной до 25 мм и диаметром  0,005 ... 0,015 мм, называемые фиброй, стекловолокно,  волокна из расплава шлака,  керамики, горных пород (например, асбеста, базальтов), которые имеют  гораздо большие значения упругости  по сравнению с ИСК; например  бетоном. Внесение в состав  волокнистого заполнителя несколько  усложняет технологию ИСК, но  приносит эффект в упрочнении  конструкций, если только была  обоснованно выбрана разновидность  волокна. Так, например, обычное стекловолокно сравнительно быстро разрушается в щелочной среде цементного камня, поэтому у нас и за рубежом предложены составы щелочестойких стекловолокон.

В составе некоторых конгломератов, особенно на основе полимерных вяжущих  веществ, нередко используют заполнители  пластинчатой формы с образованием свеобразных композиционных материалов. Своеобразным видом «активного заполнителя» может быть и металлическая арматура, например стальная в железобетоне, часто выполняющая функции каркаса  в ИСК, если ей придана форма сетки. Направленное расположение арматуры повышает анизотропность получаемого материала (подобно анизотропии кристаллов), что может благоприятствовать механическому  упрочнению конструкции. Однако наблюдаются  случаи, когда в эксплуатационный период нарушается сцепление вяжущего с арматурой. Тогда такой «заполнитель»  становится неактивным, что отрицательно отразится на надежности конструкции  в здании или сооружении. Определение  количества и разновидности арматуры производится, в теории железобетона с помощью специальных расчетов.

 

2.ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

2.1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

2.1.1.Сущность метода

Метод основан на определении  разности массы навески до и после  насыщения ее водой.

2.1.2. Аппаратура

Технические весы по ГОСТ 24104-88.

Сушильный электрошкаф по ОСТ 16.0.801.397-87.

Мерные цилиндрические сосуды вместимостью 1, 2 и 5 л.

Сито с отверстием 5 мм из стандартного набора.

Контейнер для насыщения  заполнителя водой (см. черт. 3).

2.1.3. Подготовка пробы

Пробу крупного заполнителя  испытываемой фракции объемом 2, 3 или 5 л (в зависимости от крупности заполнителя) высушиваем до постоянной массы и отсеиваем частицы мельче 5 мм на сите с отверстиями диаметром 5 мм в течение 2-3 мин, после чего пробу делим пополам на две части и взвешиваем каждую навеску.

2.1.4. Проведение испытания

Навеску заполнителя укладываем в контейнер, закрываем крышкой, медленно погружаем в воду и встряхиваем для удаления пузырьков воздуха из заполнителя. Контейнер выдерживаем в воде в течение 1 ч, после чего вынимаем, подвешиваем и дают избыточной воде стечь в течение 10 мин. Далее пробу заполнителя вынимаем из контейнера и немедленно взвешиваюемна технических весах.

2.1.5. Обработка результатов

Водопоглощение крупного заполнителя за 1 ч (W'_погл) в процентах по массе вычисляем по формуле

                   (18)

где т₁ - масса сухой пробы заполнителя, г;

т₂ - масса пробы заполнителя, насыщенного водой, г.

За результат испытания  принимаем среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений.

Водопоглощение крупного заполнителя (W_погл) в процентах по объему вычисляем на основании предварительно установленного значения средней плотности зерен крупного заполнителя по формуле

                 (19)

где r_к - средняя плотность зерен крупного заполнителя, г/см³;

R_В - плотность воды, равная 1 г/см³;

W'_погл - водопоглощение крупного заполнителя за 1 ч, %.

 

2.2ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ ЗЕРЕН КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ

2.2.1. Сущность метода

Среднюю плотность зерен крупного заполнителя определяемгидростатическим методом по разности массы контейнера с навеской до и после насыщения ее водой при взвешивании в воде и на воздухе.

2.2.2. Аппаратура

Весы для статического взвешивания по ГОСТ 23676-79.

Технические весы по ГОСТ 24104-80 с приспособлением для гидростатического взвешивания (черт. 2).

Сушильный электрошкаф по ОСТ 16.0.801.397-87.

Сита с отверстиями 5, 10, 20, 40 мм из стандартного набора.

Сосуд для насыщения заполнителя  водой.

Контейнер для насыщения  заполнителя водой (черт. 3).

Противень.

Совок.

Весы для гидростатического  взвешивания

 

 

1 - сетчатый (перфорированный) сосуд; 2 - контейнер со сливом для воды; 3 - разновесы

Черт. 2 

 

2.2.3. Подготовка пробы

Отбираем пробу заполнителя испытываемой фракции объемом 3 л, высушиваем ее до постоянной массы, отсеивают в течение 1 - 2 мин на сите с отверстиями диаметром 5 мм частицы мельче 5 мм.

2.2.4. Проведение испытания

Сухой контейнер с крышкой (см. черт. 3) предварительно взвешиваем на воздухе, а затем в воде на весах с приспособлением для гидростатического взвешивания. Высушенный контейнер открываем и насыпаем в него часть подготовленной пробы заполнителя объемом 1 л, закрываем его крышкой и взвешиваем. Затем контейнер с заполнителем постепенно погружаем в сосуд с водой и встряхиваем в воде для удаления пузырьков воздуха. Сосуд с заполнителем должен находиться в воде 1 ч, причем уровень воды должен быть выше крышки контейнера не менее чем на 20 мм. Контейнер с насыщенным водой заполнителем взвешиваем на весах с приспособлением для гидростатического взвешивания (см. черт. 2). Далее контейнер с заполнителем вынимаем из сосуда с водой, излишку воды в течение 10 мин дают стечь и взвешиваем на воздухе на технических весах.

Среднюю плотность зерен  крупного заполнителя каждой фракции вычисляем как среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, каждое из которых производим на новой порции заполнителя. 

 

Контейнер для  насыщения заполнителя водой

 

 

1 - нижняя часть контейнера, 2 - крышка; 3 - две шпильки диаметром 4 мм и длиной 2 мм; 4 - отверстия диаметром 4 мм с шагом 8 мм на нижней части контейнера и крышке; 5 -кольцо диаметром 10 мм

Черт. 3 

 

2.2.5. Обработка результатов

Среднюю плотность зерен  крупного заполнителя (r_к) в г/см³ вычисляем по формуле