Министерство образования и науки Республики Казахстан
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д. СЕРИКБАЕВА
Факультет «Архитектурно-строительный»
Кафедра «СМиСС»
Дисциплина «Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема: Особенности производства асбестовермикулитовых изделий
Выполнил: ст.гр. 06-СИ-1 Бауэр Е. А.
Проверил: Ермоленко В. Н.
г. Усть-Каменогорск, 2009 г
Министерство образования и науки Республики Казахстан
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д. СЕРИКБАЕВА
Факультет «Архитектурно-строительный»
Кафедра «Строительные материалы, стандартизация и сертификация»
Специальность 050730-«Производство строительных материалов, изделий и конструкций»
Дисциплина «Теплоизоляционные и акустические материалы»
Студент Бауэр Е. А.
Группа 06- СИ-1
Преподаватель Ермоленко В. Н.
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект
Тема: Цех по производству асбестовермикулитовых формованных теплоизоляционных изделий
Основные данные по проектированию:
1. Сырье: вермикулит, асбест хризотиловый
2. Вид продукции: теплоизоляционные плиты, скорлупы, сегменты для высокотемпературной изоляции
Дата выдачи задания:________________________________
Дата сдачи КП:_____________________________________
Студент:___________________________________________
Преподаватель:___________________________________
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Номенклатура и технические требования
1.1 Геометрические параметры изделий
1.2 Технические требования
1.2.1 Вермикулит
1.2.2 Асбест
1.3 Область применения
1.4 Сертификационные испытания
2. Сырье
2.1 Сырье, основные типы месторождения
2.1.1 Вермикулит
2.1.2 Асбест
2.2 Добыча, транспортировка
2.2.1 Вермикулит
2.2.2 асбест
3. Технология производства
3.1 Технологическая схема
3.2. Разработка технологической схемы по отдельным этапам и оборудованию
4. Контроль технологических процессов
4.1 Цеховой контроль
4.2 Лабораторный контроль
5. Требования безопасности
Список литературы
Введение
Асбестовермикулитовые формованные теплоизоляционные изделия (плиты, скорлупы и сегменты) с органическими связующими веществами применяются для теплоизоляции строительных ограждающих конструкций. Звукоизоляции потолков и стен (звукопоглощение) и перегородок зданий и помещений. Теплоизоляции оборудования холодильников а также промышленного оборудования и трубопроводов.
Добавками к вермикулиту служат асбест и различные связующие вещества (цемент, гипс, диатомит, пластичная глина, растворимое стекло, битум, крахмал, синтетические смолы).
Выбор вида связующего вещества определяется условиями применения изделий, свойствами, которые они должны иметь, а также способом их производства. Так, неорганические вещества служат для изготовления изделий с повышенной температуростойкостью и с большим объемным весом; их обычно вводят в виде суспензий. Органические связующие создают возможность получения более легких, но зато и менее температуростойких изделий; их добавляют в виде эмульсий. Качество изделий улучшается при использовании смешанных, т. е. минерально-органических, связующих, которые употребляют в виде битумно-бентонитовой или битумно-диатомитовой пасты.
Органические вещества (битумы и синтетические смолы) повышают водостойкость и снижают водопоглощение изделий. Неорганические вещества увеличивают прочность изделий.
Волокна асбеста образуют как бы каркас изделий, повышая прочность и придавая некоторую упругость им в высушенном состоянии. Вместе с тем образование такого каркаса является и одним из факторов создания пористости материала, так как волокна уменьшают усадочные деформации при сушке изделий.
Асбестовые волокна, отличающиеся, как известно, большой прочностью, скрепляют отдельные зерна вспученного вермикулита и воспринимают часть механических напряжений в изделиях.
1. Номенклатура и технические требования
1.1 Геометрические параметры изделий
Завод асбестовермикулитовых формованных теплоизоляционных изделий выпускает изделия двух видов.
1.Теплоизоляционные плиты, скорлупы, сегменты для высокотемпературной изоляции, изготавливаемые из гидромассы; объемный вес изделий 250 кг/мг, коэффициент теплопроводности не более 0,08 ккал/м • ч - град', размер плит: 1000Х500Х (30, 40 и 50) мм, скорлуп: длина 500 мм, внутренний диаметр от 33 до 95 мм, толщина 30 и 40 мм; сегментов (XU и 7в окружности): длина 500 мм, внутренний диаметр от 116 до 327 мм, толщина 50 и 60 мм.
Состав гидромассы (в %): вспученный вермикулит — 68, асбест V сорта—18, глина бентонитовая 10, крахмал 4, вода — Т:Ж=1-Ю.
2.Огнестойкие плиты для противопожарных перегородок с объемным весом до 400 кг/мг и коэффициентом теплопроводности не выше 0,08 ккал/м - ч • град , изготавливаемые из вермикулитобетона, размеры плит 1000Х500Х (30--50) мм.
Состав вермикулитобетонной смеои (в %): вспученный вермикулит 59, асбест V сорта 7,5, диатомит (или трепел) 7,5, жидкое стекло 22,3, кремнефтористый натрий 3,7, вода — Т : Ж=1 : 2.
1.2 Технические требования
1.2.1 Вермикулит
В зависимости от объемного веса изделия имеют марки 250 и 300 и характеризуются следующими показателями (соответственно маркам): объемный вес не более 250 и 300 кг/м3, коэффициент теплопроводности при 30°С не более 0,074 и 0,08 ккал/м • ч • град (0,08 и и 0,093 вт/м.'град), предел прочности при изгибе не менее 1,5 и 2 кг/см2, влажность не выше 10%, предельная температура применения 600°С.
Теплоизоляционные асбестовермикулигговые формованные изделия, применяемые для судовой изоляции, согласно требованиям ВТУ 965—2092—51 МОП, должны удовлетворять следующим требованиям: объемный вес для плит не выше 250 кг/ж3, для скорлуп не выше 230 кг/ж3. Коэффициент теплопроводности при 100°С не выше 0,08 ккал/м - ч • град (0,093 вт/м • град), предел прочности при изгибе не менее 1,7 кГ/см2, влажность не более 5%, предельная температура применения + 600°С, размеры плит: 1000Х500Х (30, 40, 50) мм.
Размеры скорлуп: длина 500 мм, внутренний диаметр от 30 до 426 мм, толщина от 30 до 70 мм для скорлуп с внутренними диаметрами 30—133 мм и 30, 40, 50 мм — для скорлуп с внутренними диаметрами 133—426 мм.
Состав гидромассы (в %): вспученный вермикулит — 68, асбест V сорта—18, глина бентонитовая 10, крахмал 4, вода — Т:Ж=1-10.
Огнестойкие плиты для противопожарных перегородок с объемным весом до 400 кг/мг и коэффициентом теплопроводности не выше 0,08 ккал/м - ч • град , изготавливаемые из вермикулитобетона, размеры плит 1000Х500Х (30--50) мм.
Состав вермикулитобетонной смеои (в %): вспученный вермикулит 59, асбест V сорта 7,5, диатомит (или трепел) 7,5, жидкое стекло 22,3, кремнефтористый натрий 3,7, вода — Т : Ж=1 : 2.
Вермикулит в зависимости от размера зерен делят на следующие фракции:
крупный — с размером зерен от 5 до 10 мм;
средний — с размером зерен от 0,6 до 5 мм;
мелкий — с размером зерен до 0,6 мм.
Примечания:
1. По соглашению между поставщиком и потребителем допускается поставка вермикулита в виде смеси двух фракций или нефракционированного.
2. Допускается наличие в крупном и среднем вермикулите зерен крупнее и мельче указанных предельных значений в количестве не более 15 % по массе; наличие зерен размером свыше 20 мм не допускается.
3. Допускается наличие в мелкой фракции зерен размером свыше 0,6 мм в количестве не более 20 % по массе.
Вермикулит в зависимости от плотности подразделяют на марки: 100; 150 и 200.
Примечание. По соглашению между поставщиком и заказчиком допускается поставка вермикулита марок 250 и 300.
Вермикулит должен соответствовать требованиям, указанным в таблице.
| Показатель |
Норма для марок |
||
| 100 |
150 |
200 |
|
| 1. Плотность, кг/м3, не более |
100 |
150 |
200 |
| 2. Коэффициент теплопроводности, ккал/(м·ч·град), не более, при средней температуре: (25 ± 5) °С |
0,055 |
0,060 |
0,065 |
| (325 ± 5) °С |
0,130 |
0,135 |
0,140 |
| 3. Влажность, % по массе, не более |
3 |
3 |
3 |
Вермикулит должен быть принят техническим контролем предприятия-изготовителя. Изготовитель должен гарантировать соответствие выпускаемого вермикулита требованиям настоящего стандарта и сопровождать каждую партию документом, в котором указывается:
а) наименование и адрес предприятия-изготовителя;
б) номер и дата выдачи документа;
в) фракция и марка вермикулита;
г) количество поставки;
д) результаты испытаний;
е) обозначение настоящего стандарта.
1.2.2 Асбест
Асбест состоит из смеси волокон различной длины и агрегатов.
В зависимости от длины волокна асбест подразделяют на восемь групп: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.
Асбест групп 0 - 6 делится на марки в зависимости от фракционного состава, определяемого методом сухого рассева на контрольном аппарате из четырех сит:
первое сито с размером стороны ячейки в свету 12,7 мм, второе - 4,8 мм; третье - 1,35 мм; четвертое - 0,4 мм.
Асбест 7-й группы делится на марки в зависимости от насыпной плотности.
Марки асбеста указаны в таблице 1.
Таблица 1
| Группа
|
Обозначение марки |
Группа |
Обозначение марки |
Группа |
Обозначение марки |
| 0 |
А-0-80 |
4 |
А-4-40 |
6К |
А-6К-45 |
| А-0-55 |
А-4-30 |
А-6К-30 |
|||
| 1 |
А-1-75 |
А-4-20 |
А-6К-20 |
||
| А-1-50 |
А-4-10 |
А-6К-5 |
|||
| 2 |
А-2-30 |
А-4-5 |
7 |
А-7-300 |
|
| А-2-22 |
5 |
А-5-65 |
А-7-370 |
||
| А-2-15 |
А-5-50 |
А-7-450 |
|||
| 3 |
А-3-70 |
6 |
А-6-45 |
А-7-520 |
|
| А-3-60 |
А-6-40 |
||||
| А-3-50 |
А-6-30 |
||||
| А-6-20 |
|||||
| Примечание - В обозначении марок буквенные выражения обозначают: А - наименование материала; К - способ получения асбеста (из продуктов пылеосадительных устройств). Первая цифра показывает группу, вторая - гарантированный минимальный остаток на основном сите контрольного аппарата для асбеста групп 0 - 6 и насыпную плотность для асбеста 7-й группы. |
|||||
Основным ситом контрольного аппарата считают:
для асбеста 0, 1-й и 2-й групп - первое;
для асбеста 3-й и 4-й групп - второе;
для асбеста 5-й и 6-й групп - третье.
Характеристики.
В асбесте групп 0 - 2 не должно быть частиц сопутствующих пород размером более 0,4 мм, в асбесте групп 3 - 7 - размером более 4,8 мм.
В асбесте не должно быть посторонних предметов. Массовая доля влаги в асбесте не должна превышать 3 %. Асбест групп 0 - 6 по фракционному составу должен соответствовать требованиям таблиц 2 и 3, асбест 7-й группы по насыпной плотности - таблицы 4.
Таблица 2
| Марка
|
Массовая доля остатка, %, не менее, на ситах с размером стороны ячейки в свету |
||
| 12,7 мм |
4,8 мм |
1,35 мм |
|
| А-0-80 |
80 |
10 |
8 |
| А-0-55 |
55 |
30 |
13 |
| А-1-75 |
75 |
18 |
2 |
| А-1-50 |
50 |
42 |
3 |
| А-2-30 |
30 |
48 |
15 |
| А-2-22 |
22 |
55 |
16 |
| А-2-15 |
15 |
60 |
18 |
Таблица 3
| Марка |
Массовая доля остатка, %, не менее, на ситах с размером стороны ячейки в свету |
Массовая доля фракции менее 0,4 мм, %, не более |
||
| 12,7 мм |
4,8 мм |
1,35 мм |
||
| А-3-70 |
0 |
70 |
20 |
2,5 |
| А-3-60 |
0 |
60 |
30 |
2,8 |
| А-3-50 |
0 |
50 |
35 |
3,0 |
| А-4-40 |
0 |
40 |
44 |
3.5 |
| А-4-30 |
0 |
30 |
50 |
4,0 |
| А-4-20 |
0 |
20 |
58 |
4,5 |
| А-4-10 |
0 |
10 |
65 |
4,5 |
| А-4-5 |
0 |
5 |
70 |
5,0 |
| А-5-65 |
0 |
0 |
65 |
9,0 |
| А-5-50 |
0 |
0 |
50 |
10,0 |
| А-6-45 |
0 |
0 |
45 |
12,5 |
| А-6-40 |
0 |
0 |
40 |
13,0 |
| А-6-30 |
0 |
0 |
30 |
14,0 |
| А-6-20 |
0 |
0 |
20 |
14,5 |
| А-6К-45 |
0 |
0 |
45 |
13,0 |
| А-6К-30 |
0 |
0 |
30 |
20,0 |
| А-6К-20 |
0 |
0 |
20 |
24,0 |
| А-6К-5 |
0 |
0 |
5* |
25,0 |
| * Не более. Примечание - При превышении остатка на основном сите контрольного аппарата допускается соответствующее его уменьшение на следующих ситах так, чтобы сумма остатков на основном сите и последующих ситах была не менее указанных в табл. 2 и 3. |
||||
Таблица 4
| Марка
|
Насыпная плотность, г/дм3
|
| А-7-300 |
300 |
| А-7-370 |
370 |
| А-7-450 |
450 |
| А-7-520 |
520 |
Маркировка.
Транспортная маркировка - по ГОСТ 14192.
На упаковочных единицах четко обозначают: наименование предприятия-изготовителя; наименование и марку продукции; массу асбеста; номер партии; дату изготовления; обозначение настоящего стандарта; манипуляционный знак «Беречь от влаги»;знак, имеющий значение «Крюками не брать»; предупредительные надписи: «Осторожно! Содержится асбестовое волокно», «Вдыхание асбестовой пыли опасно для здоровья», «Соблюдайте правила безопасности»; знак опасности - по ГОСТ 19433, рисунок; знак опасности, принятый мировым сообществом, - белая буква «а» на темном фоне размером не менее 5Ч5 см (класс 9, подкласс 9.1), с надписью «Содержит асбест», № ООН - 2590 (см. приложение 2).
Номер партии состоит из буквенного и цифрового обозначения.
Буква указывает на месторождение асбеста:
А - Актовракское;
Б - Баженовское;
Д - Джетыгаринское;
К - Киембаевское.
Первая цифра номера партии - номер фабрики, последующие - порядковый номер партии.
1.3 Область применения
Применяют асбестовермикулитовые изделия для изоляции агрегатов с температурой теплоносителя до 900°.
Асбестовермикулитовые изделия (плиты, скорлупы) — для теплоизоляции горячих поверхностей. Асбестовермикулитовые плиты, работающие при низких температурах, для создания противопожарных поясов. Асбестовермикулитовые изделия на связке из жидкого стекла изготовляют в виде скорлуп различных размеров, плит, кирпичей и блоков. Эти изделия применяют для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре их поверхности не более 900°.
1.4 Сертификационные испытания
1.4.1 Определение теплопроводности
1.4.1.1 Отбор образцов
Порядок отбора образцов устанавливают в НТД на материал или изделие конкретного вида. Теплопроводность определяют на пяти образцах, если в НТД на материал или изделие конкретного вида не указано, число образцов, подлежащих испытанию.
Образцы материалов и изделий с теплопроводностью менее 0,2 Вт/(м×К) должны иметь толщину не более (30ұ1) мм.
Разнотолщинность и отклонение от плоскостности наибольших граней образца не должны превышать 0,5 мм.
1.4.1.2 Подготовка к испытанию
Толщину образца (высоту рамки) измеряют штангенциркулем с погрешностью не более 0,1 мм в четырех углах на расстоянии (50ұ5) мм от вершины угла и посередине каждой стороны.
За толщину образца принимают среднее арифметическое значение результатов всех измерений.
Размеры образца (внутренние размеры рамки) в плане измеряют линейкой с погрешностью не более 1 мм. Разнотолщинность и отклонение от плоскостности образцов определяют по ГОСТ 17177—87.
Сыпучий материал засыпают с излишком в рамку, установленную на нижнюю плиту прибора. Материал разравнивают, а излишек удаляют при помощи линейки.
1.4.1.3 Проведение испытаний
Перед началом испытаний образцы взвешивают. Для высушенных образцов определяют изменение их влажности.
Образец или рамку с материалом устанавливают между теплообменниками. Расположение образца — горизонтальное или вертикальное. При горизонтальном расположении образца направление теплового потока — сверху вниз. Устанавливают заданные значения температуры теплообменников. Перепад температуры на поверхностях высушенного образца должен быть 10 — 30 °С при средней температуре испытания образца от минус 40 до плюс 40 °С. Допускается проведение испытаний при перепадах св. 30 °С при средней температуре испытания образцов более 40 °С.
После установления стационарного теплового состояния образца проводят в течение 30 мин последовательно десять измерений термо-ЭДС преобразователей теплового потока и температуры. Тепловое состояние образца считают стационарным, если три последовательных измерения термо-ЭДС от преобразователей теплового потока, производимые через каждые 10 мин, дают отклонения не более 5% их среднего значения.
После окончания измерений образец взвешивают. При изменении массы образца результаты измерений следует отнести к результатам данного взвешивания.
Определяют плотность образца в соответствии с НТД на материал или изделие конкретного вида.
Результаты испытаний заносят в протокол, форма которого приведена в рекомендуемом приложении 3.
1.4.1.4. Обработка результатов.
Теплопроводность (l) в Вт/(м×К) вычисляют по формуле
(1)
где d — толщина образца (высота рамки), м;
Dt — перепад температур на поверхностях образца, °С;
qср — средняя плотность теплового потока, проходящего через образец, Вт/м2;
rк — термическое сопротивление контакта между образцом и теплообменником или слоями образца, м2×К/Вт, Rк = 0,005 м2×К/Вт (для теплоизоляционных материалов и изделий не учитывают);
п — число контактов.
Среднюю плотность теплового потока (qср) рассчитывают как среднее арифметическое значение плотности теплового потока, входящего в образец (q1) и выходящего из него (q2).
Плотность теплового потока (q1,2) в Вт/м2, входящего в образец и выходящего из него, вычисляют по формуле
q1,2 = К1,2 Еq1,2, (2)
где К1,2 — градуировочный коэффициент преобразователя теплового потока, Вт/(м2×мВ);
Еq1,2 — термо-ЭДС преобразователя теплового потока, мВ.
За результат испытания образца принимают значение теплопроводности, вычисленное по формуле
l = lср ұ Dl, (3)
где lср — среднее арифметическое значение теплопроводности образца по десяти измерениям, Вт/(м×К);
Dl — граница погрешности результата измерений при доверительной вероятности 0,95, Вт/(м×К)
Dl = q + e, (4)
где q — доверительная граница неисключенной погрешности, определяемая в соответствии с Методикой поверки рабочих средств измерений теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности твердых тел (МИ 115—77), утвержденной в установленном порядке;
e — доверительная граница случайной погрешности, определяемая по ГОСТ 8.207—76.
Теплопроводность материала или изделия вычисляют как среднее арифметическое значение теплопроводности испытанных образцов.
Погрешность определения теплопроводности (Dl) данным методом составляет не более 7%.
1.4.2 Испытание вермикулита
1.4.2.1. Для контрольной проверки потребителем качества вермикулита, а также соответствия его требованиям стандарта должны применяться правила отбора проб и методы испытаний, указанные ниже.
1.4.2.2. Размер партии вермикулита одной фракции и марки устанавливают в количестве 70 м3.
Количество вермикулита объемом менее 70 м3 считают целой партией.
1.4.2.3. Для проверки соответствия вермикулита требованиям настоящего стандарта из 10 упакованных мест каждой партии отбирают пробы, общий объем которых должен быть не менее 30 л. Пробы отбирают щупом, представляющим собой металлическую тонкостенную трубу длиной 1000 мм и внутренним диаметром 50 мм. Отбор проб производят по всей глубине мешка при наклонном его положении.
Для проведения испытаний из отобранных проб методом квартования получают среднюю пробу в количестве 10—12 л.
1.4.2.4. При неудовлетворительных результатах испытаний вермикулита хотя бы по одному из показателей, производят по нему повторное испытание удвоенного количества проб, взятых из той же партии. При неудовлетворительных результатах повторного испытания вся партия вермикулита приемке не подлежит и может быть переведена в более низшую марку.
1.4.2.5. Зерновой состав вермикулита определяют путем рассева средней пробы в количестве 0,5 кг сквозь набор сит с размерами отверстий в свету 0,6; 5,0 и 10,0 мм. Просеивание сквозь сита производят последовательно, начиная с сита с большим размером отверстий. Рассев пробы производят небольшими порциями (частями пробы) механическим или ручным способом. Просеивание считают законченным, если при встряхивании сита не наблюдается падения зерен вермикулита. Продолжительность просеивания пробы не должны превышать 10 мин.
Результаты ситового анализа выражают полными остатками на указанных ситах в процентах по массе.
1.4.2.6. Плотность определяют следующим образом. Вермикулит ссыпают через воронку с высоты 10 см в предварительно взвешенный мерный сосуд емкостью 1 л (высота 108 мм и диаметр 108 мм) до образования над верхом сосуда конуса, который снимают вровень с краями сосуда (без уплотнения) и сосуд с материалом взвешивают с точностью до 0,1 г. Плотность (gн) вермикулита, кг/м3, вычисляют по формуле
(1)
где G1 — масса мерного сосуда, кг;
G2 — масса мерного сосуда с вермикулитом, кг;
W — влажность вермикулита, определенная по п. 2.9.
1.4.2.7. Коэффициент теплопроводности вермикулита определяют по ГОСТ 7076—87.
Плотность помещаемой в прибор пробы должна быть равномерна по всему объему и соответствовать плотности, установленной по п. 2.6.
1.4.2.8. Определение коэффициента теплопроводности предприятие-изготовитель обязано проводить не реже одного раза в квартал.
1.4.2.9. Для определения влажности вермикулита из средней пробы берут навеску массой 10 г, которую помещают в предварительно взвешенный металлический сосуд или фарфоровую чашку и высушивают в сушильном шкафу при 50—60 °С в течение 1 ч. Высушивание до постоянной массы считают законченным, если потеря в массе навески после повторного высушивания в течение 15 мин не будет превышать 0,02 г.
Влажность (W) в процентах по массе вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле
(2)
где g — масса навески до высушивания, г;
g1 — масса навески после высушивания до постоянной массы, г.
1.4.2.10. Зерновой состав, плотность и влажность вермикулита определяют для каждой партии и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов трех испытаний.
1.4.2.11. Определение количества поставляемого вермикулита проводят по объему или массе.
Пересчет количества вермикулита в партии из массовых единиц в объемные производят по значению плотности, определяемой по п. 2.6.
2. Сырье
2.1 Сырье, основные типы месторождения
2.1.1 Вермикулит
Вспученный вермикулит представляет собой сыпучий теплоизоляционный материал в виде чешуйчатых частиц (зерен) серебристо-латунного цвета, получаемый измельчением и обжигом минерала вермикулита.
Природный вермикулит — сложный высокогидратированный алюмосиликат магния, отличающийся непостоянством химического состава.
По своему генезису вермикулит — продукт низкотемпературных гидротермальных процессов и выветривания железомагнезиальных слюд, преимущественно биотитовых и флогопитовых. При этом в исходных минералах щелочные катионы, связывающие слюдяные слои, замещаются водой, закись железа почти полностью переходит в его окись, а содержание окиси магния увеличивается. Совокупность этих кристаллохимических изменений в слюде часто называют процессом вермикулитизации.
В 50-х годах, благодаря широко проведенным геологоразведочным работам, были открыты месторождения вермикулитового сырья различной мощности во многих районах нашей страны: в 1957 г. — мощные залежи вермикулита на Кольском полуострове (Ковдорское и Аф-риканда). Весьма крупным месторождением вермикулита оказалось Потанинское месторождение в Челябинской области.
Большой промышленный интерес представляют Кокшаровское и Татьяновское месторождения на Дальнем Востоке (Приморье). Вер-991 микулит был найден в Сибири — Красноярском крае и Якутской АССР, на Украине, в Казахстане и других районах. Всего к началу пятилетки 1966—1970 гг. было выявлено около 30 вермикулитовых месторождений.
Однако не все они имеют одинаковое значение для народного хозяйства. Главными факторами, определяющими значимость отдельных месторождений, являются:
мощность месторождения — величина геологических запасов вермикулитового сырья;
содержание вермикулита-минерала в горной породе и необходимость ее обогащения;
3)условия залегания и легкость добычи.
Самым перспективным месторождением вермикулита из известных в настоящее время является Потанинское, запасы которого ориентировочно определяются 30—50 млн. т, а среднее содержание вермикулита в породе составляет 32%. Это месторождение находится вблизи крупных центров потребления вермикулита. Руда залегает на небольшой глубине, и ее добывают открытым способом.
Вторым по величине месторождением вермикулита является Ков-дорское в Мурманской обл. Невысокая концентрация вермикулита в руде (10—15%) и отдаленность этого северного месторождения от промышленных центров страны предопределяют высокую стоимость ковдорского вермикулита.
Минерал вермикулит входит в состав разных горных пород и в разных количествах. Он встречается среди пегматитовых, пироксеновых, серпентиновых, тальковых, апатитовых и других пород.
Для промышленного использования вермикулитсодержащих пород их подвергают обогащению, чтобы увеличить содержание (концентрацию) вермикулита в руде. Таким способом получают вермикулитовые концентраты. Вместе с тем для вспучивания используют не только концентраты, содержащие минерал-вермикулит, но и концентраты родственных ему сильногидратированных видов слюды, например гидробиотит и гидрофлогопит.
Вообще в промышленности вермикулитом часто считают гидратированную слюду, хорошо вспучивающуюся при быстром нагревании.
Строение вермикулита подобно строению слюды, причем часть ионов Si замещена в нем ионами Аl, а вместо ионов К содержатся ионы Са и Mg, связанные с молекулами воды и взаимозаменяемые. В минералогии вермикулитом считают слюду с крайней степенью гидратации, в кристаллической решетке которой щелочи замещаются водой. Поэтому единой и точной химической формулы для вермикулита, как минерала, написать нельзя. Содержание составных частей может колебаться в следующих пределах в %: Si02 37—42, MgO 14—28, Fe203 5—17, FeO 1—3, A1203 10—13, H20 8—20. Кроме того, в вермикулите может находиться К20 + Na20 в небольшом количестве (до 1—2%).
Самым замечательным свойством вермикулита является его способность при быстром нагреве расщепляться на отдельные слюдяные пластинки, лишь частично скрепленные между собой. В результате такого расщепления зерна вермикулита сильно вспучиваются.
Причиной вспучивания является энергичное взрывообразное выделение паров воды, которые, действуя перпендикулярно плоскостям спайности, раздвигают пластинки слюды и увеличивают тем самым объем зерен в 15—20 раз и более. Вспученный вермикулит имеет своеобразную пластинчатую пористость, которой не обладают другие теплоизоляционные материалы.
Исследования показали, что тончайшие пластинки (от 5 до 25 мк) образующие зерна хорошо обожженного вспученного вермикулита, сохраняют присущую пластинкам природного вермикулита упругость, приобретая во время обжига лишь несколько большую изогнутость. Пористое строение вспученного вермикулита отличается наличием сообщающихся между собой пор неправильной, линзовидной, вытянутой по слоистости формы. Зерна вспученного вермикулита практически не имеют замкнутых, изолированных друг от друга пор.
На степень вспучивания оказывает влияние содержание воды в вермикулите: чем больше воды, тем сильнее происходит вспучивание.
Вода, содержащаяся в вермикулите, имеет неодинаковые и еще не окончательно установленные формы связи с основным веществом минерала. В природном вермикулите различают следующие виды воды:
а) конституционную (гидратную), входящую в точных стехиомет-рических количествах в молекулярную структуру минерала;
б)цеолитную, находящуюся в виде твердого раствора, причем вода является растворимым веществом, а кристаллы минерала, наоборот, растворителем;
в)межпакетную, содержащуюся между чешуйками слюды, прочно адсорбированную на плоскостях их спайности;
г)гигроскопическую, механически удерживаемую на'поверхности зерен минерала.
Процесс дегидратации вермикулита при его нагревании можно схематически разделить на следующие три стадии: первая стадия — при температурах до 200° С — происходит удаление гигроскопической влаги, т. е. по существу сушка, сопровождаемая начинающимся вспучиванием, вторая стадия — в интервале от 200 до 275° С — характерна удалением межпакетной воды, что связано с уже сильным вспучиванием; третья стадия — в широких пределах от 700 до 1100° С — удаляется конституционная вода, что обусловливает дальнейшее увеличение объема зерен вермикулита.
Применительно к вспучиванию вермикулита в технической литературе различают два понятия коэффициента вспучивания:
коэффициент вспучивания вермикулита Кв, равный отношению объемного веса вермикулита до вспучивания к объемному весу того же вермикулита после вспучивания. Для вермикулита значение Кзв достигает 10, а гидрослюды — 4;
коэффициент вспучивания отдельных зерен вермикулита Козв, представляющий отношение толщины зерна после вспучивания (s2) к толщине зерна до вспучивания (sx). Для разных вермикулитов значение Козв, колеблется от 15 до 40.
Первичными показателями качества вспученного вермикулита служат размер зерен и объемный вес.
В зависимости от размера зерен вспученный вермикулит делят на две фракции: мелкий — от 0,15—0,25 до 3 мм и крупный — от 3 до 10—15 мм. По объемному весу (в насыпном состоянии без уплотнения) вспученный вермикулит должен соответствовать маркам 100, 150, 200, 250 и 300.
Величина объемного веса вспученного вермикулита связана с размером зерен: объемный (насыпной) вес возрастает с уменьшением размера зерен (рис. 48). Коэффициент теплопроводности вспученного вермикулита зависит от его объемного веса, а следовательно, и от размера зерен. Для указанных марок вермикулита коэффициент теплопроводности должен быть в пределах 0,065—0,085 ккал/м • ч-град (при 25° С).
Мелкозернистый вермикулит, как имеющий больший объемный вес, чем крупнозернистый, имеет и более высокий коэффициент теплопроводности при температуре 20° С, но зато рост коэффициента теплопроводности с повышением температуры у мелкозернистого вермикулита будет медленнее, чем у крупнозернистого. Объясняется это большим влиянием конвекции в крупных межзерновых пустотах (порах) насыпного вермикулита на его теплопроводность. Например, уже при повышении температуры до 300° С теплопроводность крупнозернистого вермикулита возрастает примерно в два раза. На коэффициент теплопроводности вермикулита влияет в известной мере отражательная способность блестящих поверхностей его зерен, имеющих коэффициент излучения всего лишь 0,6 ккал/м2<ч-град, что делает его особенно эффективным материалом для высокотемпературной тепловой изоляции — до 1000—1100° С.
Зерна вспученного вермикулита обладают большой деформативностью: они легко сминаются и сжимаются, в результате чего вермикулит уплотняется. Вместе с тем в спокойном состоянии вспученный вермикулит, как правило, не дает осадки в теплоизоляционных и строительных конструкциях.
Объемный вес и прочность зерен вермикулита зависят от условий его обжига и охлаждения: при длительном нагревании вермикулита до 700—800° С и выше прочность зерен уменьшается, а это вследствие их раздавливания, приводит к увеличению объемного веса, т. е. ухудшению качества продукта обжига.
Вспученный вермикулит — прекрасный теплоизоляционный материал благодаря своей высокой пористости, большой легкости, малой теплопроводности и значительной температуростойкости.
2.1.2 Асбест
Асбест — собирательное название группы минералов, наиболее характерной общей особенностью которых является волокнистое строение и способность расщепляться на весьма тонкие и гибкие волокна.
В соответствии с классификацией минералов С. С. Четверикова асбест относится к I классу — силикатам и по основным минералогическим признакам делится на две группы: серпентина (змеевика) и амфибола (роговой обманки). Группа серпентина в свою очередь состоит из двух разновидностей: хризотила и пикролита. Амфиболовый асбест также имеет несколько разновидностей: амозит, актинолит, антофиллит, тремолит, крокидолит (голубой асбест). Из всех разновидностей асбеста самым распространенным является хризотиловый асбест. В химическом отношении асбест представляет собой гидросиликат магния. Химический состав серпентинового асбеста может быть выражен (без учета воды) примерной формулой 3Mg0-2Si02, а амфи-болового асбеста MgOSi02. Как видно из формул, серпентиновый асбест содержит больше магнезии, а амфиболовый асбест — больше кремнезема; это определяет в значительной мере свойства и области применения отдельных видов асбеста.
Наиболее ценным по своим свойствам для производства теплоизоляционных материалов является хризотиловый асбест (кратко хризотил-асбест). Он обладает большей темпер ату ростойкостью, чем амфибол-асбест.
Средний химический состав хризотил-асбеста Баженовского месторождения в %:Si02 42,1, MgO 40,8, Аl2О30,7, Fe203 1,1, FeO 0,5, Н20 конституционная 13,0, Н20 адсорбционная 1,4; органические вещества 0,4.
Вода, как видно из приведенного состава асбеста, содержится в нем в виде конституционной воды, входящей в состав молекулы асбеста, и адсорбционной воды, удерживаемой на поверхности волокон асбеста. Содержание воды и прочность связи ее с материалом в значительной мер§ определяют свойства асбеста и условия его применения.
Волокна асбеста представляют собой кристаллы моноклинной сингонии (системы).
Систематические исследования природы асбеста, начатые еще в XIX в. и продолжающиеся до настоящего времени, позволили установить строение асбестового волокна и объяснить ряд технических свойств его.
В 30-х годах американские ученые Брэгг и Уоррен, пользуясь рентгенометрическим методом, определили размеры констант кристаллографической решетки и предложили гипотезу о структуре кристаллов хризотил-асбеста.
По этой гипотезе кристаллическая структура хризотил-асбеста состоит из цепей, образованных атомами кремния и кислорода, прочная связь между которыми существует только внутри этих цепей.
Боковые связи между цепями — О — Si—О — Si — О — образуют MgO и Н20, сравнительно слабо связанные с основным скелетом этих цепей.
Основной структурой кристаллов хризотил-асбеста служит двухслойный пакет: один слой пакета — бруситовый — состоит из гидро-ксила (ОН') и иона магния (Mg'), другой — кремнекислородный. Параметры решетки кристаллов хризотил-асбеста, по измерениям Брэгга и Уоррена, равны в А: а = 14,66, b = 18,5; с = 5,3.
Позднее, в 50-х годах, Юнг и Хейли точными опытами по адсорбции хризотил-асбестом разных газов установили, что волокна асбеста имеют внутренние полости, и определили их размеры. Так, было найдено, что в среднем внешний диаметро трубки хризотил-асбеста равен—260 А, внутренний диаметр~130 А, а толщина стенки ~ 65 А.
Расщепленность асбеста на отдельные волокна и агрегаты волокон является одним из самых замечательных его свойств, что отражается в старинных русских названиях этого минерала: «каменная кудель» и «горный лен». Расщепляемость асбеста на отдельные волокна практически беспредельна. Любое асбестовое волокно, каким бы оно ни было тонким, всегда является агрегатом колоссального количества отдельных кристаллов, т. е. элементарных волокон асбеста.
При современных методах тонкого расщепления еще не удалось выделить элементарного волокна хризотил-асбеста и точно определить его размеры. Однако, применяя электронный микроскоп, можно различать волокна хризотил-асбеста диаметром 30 А, т. е. приближающиеся к мономолекулярным размерам.
Прочность. Асбестовое волокно обладает очень большой прочностью. Предел прочности при разрыве недеформированных волокон хризотил-асбеста значительно превышает прочность многих натуральных и искусственных волокон органического и неорганического происхож дения. Ниже приведены средние величины прочности при разрыве у различных волокон и проволоки.
| Материал волокна |
Хризотил-асбест |
Стекловолокно |
Хлопок |
Шерсть |
Капрон |
Проволока |
|
| стальная |
медная |
||||||
| кГ/мм2
|
300 |
130 |
36 |
20 |
60 |
110 |
40 |
Высокая механическая прочность асбестового волокна обусловли вается прочной химической связью цепей — О — Si — О — по осям кристалла хризотил-асбеста; но при механических воздействиях на недеформированное волокно, например изгибе и скручивании, прочность резко уменьшается; даже однократный изгиб волокна снижает его прочность почти в 2 раза.
На асбестообогатительных фабриках, а также при последующей распушке асбеста волокна его подвергаются многочисленным и весьма разнообразным механическим деформациям, в результате которых предел прочности волокна при разрыве снижается до 60—90 кГ/мм2.
Температуростойкость является одним из самых ценных технических свойств асбеста. Она зависит от его химического состава и поведения при нагревании содержащейся в асбесте воды. Асбест при нагревании дегидратирует, а это, в свою очередь, приводит к снижению прочности асбестового волокна. Хризотил-асбест обладает более высокой температуррстойкостью, чем амфибол-асбест, вследствие большего содержания в нем MgO по сравнению с амфибол-асбестом.
Дегидратация хризотил-асбеста начинается с потери им адсорбционной воды. Уже при 110° С асбест теряет около 2/3 адсорбционной воды, а при дальнейшем нагревании примерно до температуры 370° С целиком ее лишается. Потеря адсорбционной воды имеет регенеративный (восстановительный) характер, так как при последующем вылеживании при нормальной температуре асбест довольно быстро вновь адсорбирует потерянную влагу и восстанавливает прочность и гибкость.
При дальнейшем повышении температуры начинается удаление конституционной воды. Потеря этой воды является уже необратимым процессом. Молекулярное строение кристаллов асбеста при этом нарушается, что приводит к потере асбестом прочности и разрушению волокна. В температурном интервале от 600 до 700° С дегидратация хризотил-асбеста полностью заканчивается. Поэтому температуростойкость хризотил-асбеста считают обычно равной нижнему пределу этого интервала, т. е. 600° С. При повышении температуры до 1450—1500р С асбест плавится.
Сорбционную способность асбестового волокна используют в производстве теплоизоляционных материалов.
Из физической химии известно, что адсорбционная активность твердых тел определяется силовым полем, которое создается находящимися на поверхности этих тел атомами с неуравновешенными, т. е. свободными, связями валентности.
Хризотил-асбест обладает высокой адсорбционной способностью вследствие чрезвычайно развитой удельной поверхности. Волокна асбеста хорошо адсорбируют пары воды и легко образуют с водой суспензию. Адсорбционные процессы между хризотил-асбестом и продуктами гидратации цемента имеют важное значение при твердении системы асбест — цемент в производстве асбестоцементных строительных изделий.
Адсорбционная способность асбестового волокна является одним из факторов образования пористости у всех асбестсодержащих теплоизоляционных материалов.
Промышленная классификация хризотил-асбеста (по ГОСТ 12871 — 67). Серпентиновую горную породу, содержащую асбест, добывают открытым способом и подвергают механическому обогащению на асбестовых фабриках для о
В результате переработки образуются куски, иголки и волокна асбеста, представляющие продукты различной степени его расщепления. Кусками асбеста называют агрегаты (пучки) недеформированных волокон, имеющие не менее 2 мм в поперечнике, иголками — агрегаты недеформированных волокон до 2 мм в поперечнике.
Асбест, в котором волокна деформированы (лишены своей первоначальной прямолинейности) и перепутаны между собой, называют распушенным асбестом.
Хризотил-асбест механического обогащения делят по степени сохранности агрегатов волокна на три текстуры1: жесткую (Ж), полужесткую (П) и мягкую (М), а по длине волокна на восемь сортов.
Кроме этих текстур и сортов асбестовая промышленность выпускает еще асбест нулевого сорта АК и ДВ, т. е. асбест кусковой и особо длинноволокнистый, а также ПРЖ — промежуточный между жесткой с полужесткой текстурой и, наконец, асбест К — камерный, мягкой текстуры.
Длина волокна асбеста в зависимости от сорта его приведена ниже
Сорт асбеста I II III IV V VI VII Длина "волокна (средняя) в "мм 16 12 9 5,5 2,5 1 0,7
Первые три сорта асбеста считаются длинноволокнистыми и относятся к текстильным сортам, а последние сорта — коротковолокни-стыми, их называют строительными сортами.
Качество хризотил-асбеста характеризуется его маркой, которая определяет текстуру и сорт асбеста, а также длину волокна в пределах данного сорта. Длину волокна указывают как величину остатка (в %), получаемого при просеивании асбеста на основном сите контрольного аппарата стандартной конструкции. Условное обозначение марок вклю.-чает три этих признака. Например, асбест мягкой текстуры VI сорта,дающий 30% остатка, имеет марку М-6-30. Асбест самых коротково-локнистых сортов негарантированной текстуры характеризуется маркой, которая указывает его сорт и объемный вес. Например, марка асбеста VIII сорта с объемным весом 750 кг/м3 будет 8-750.
В производстве теплоизоляционных материалов по экономическим причинам преимущественное распространение имеют наиболее коротковолокнистые сорта асбеста: VI, VII и VIII, лишь в редких случаях применяют асбест V сорта. По ГОСТ 12871—67 для теплоизоляционных целей предназначается асбест марок К-6-30 и К-6-20.
Роль асбеста в теплоизоляционных материалах. Теплоизоляционные материалы, содержащие асбест, можно рассматривать как смеси асбестового волокна с высокопористыми веществами: диатомитом, легкой магнезией, свежеосажденным гипсом и др. Обычно основой материала является второй компонент, который составляет примерно 70— 80% общего веса материала. На долю асбестового волокна, таким образом, остается 20—30%. Свойства асбестсодержащих материалов (пористость, прочность, температуростойкость) определяются главным образом свойствами этого компонента смеси, называемого наполнителем.
Добавка асбестового волокна к основному компоненту теплоизоляционного материала улучшает свойства последнего: увеличивает прочность и снижает объемный вес. Эффективность добавки асбестового волокна не для всех материалов одинакова. Наиболее сильное влияние оказывает добавка асбестового волокна в трепельных материалах, причем она сказывается тем сильнее, чем тяжелее трепел или диатомит.
Увеличение прочности объясняется армирующим действием асбестовых волокон в пористой массе материала.
Располагаясь среди основного компонента смеси во всевозможных направлениях, асбестовые волокна после затворения смеси водой и последующего высыхания образуют в материале как бы асбестовый каркас, волокна которого связывают отдельные части материала и повышают его прочность.
Асбестовое волокно придает не только прочность, но и некоторую эластичность материалу, благодаря чему предотвращается образование трещин при вибрациях теплоизоляционных конструкций, например у трубопроводов к паровым молотам.
Армирующее действие асбестовых волокон зависит от длины их: длинные волокна лучше армируют материал, чем короткие. Поэтому длинноволокнистый асбест предпочтительнее применять для повышения прочности и эластичности материала. Однако по экономическим соображениям в производстве теплоизоляционных материалов используют коротковолокнистые сорта асбеста, которые перед употреблением подвергают дополнительной распушке.
Прочность этих материалов зависит главным образом от сил сцепления асбестовых волокон с другими компонентами, входящими в состав этих материалов (трепелом, диатомитом, легкими магнезиальными солями и др.)- Силы сцепления зависят от величины и свойств поверхности соприкосновения волокон асбеста с другими компонентами. С развитием общей поверхности соприкосновения прочность материала возрастает. Распушка асбеста, увеличивая общую поверхность его волокон, является средством повышения прочности асбестсодер-жащих материалов.
Понижение объемного веса материала при добавке асбеста происходит вследствие армирующего действия волокон асбеста и водо-удерживающей способности их.
Асбест в распушенном виде обладает способностью удерживать на поверхности волокон и в промежутках между ними значительное количество воды, что определяется адсорбцией воды асбестовыми волокнами и капиллярными силами в воздушных промежутках между волокнами.
При сушке теплоизоляционных изделий в материале образуются поры, возникают усилия, стремящиеся к уменьшению объема материала и его уплотнению. Усадочные явления приводят обычно к образованию трещин.
Равномерное распределение хотя и хаотически расположенных асбестовых волокон в массе материала в значительной мере предотвращает усадку и появление трещин. Водоудерживающая способность волокон распушенного асбеста является фактором понижения объемного веса у тех материалов, пористость которых образуется главным образом за счет испарения влаги. К таким материалам относятся, например, асбестотрепельные материалы. Чем больше воды будет введено с асбестом в материал, тем больше пор образуется при испарении воды, тем меньше будет объемный вес материала.
Величина водоудержания зависит от степени распушки асбеста. Распушка асбеста, резко увеличивая общую адсорбирующую поверхность волокон и количество капилляров между отдельными волокнами, повышает тем самым величину водоудержания.
Для всех сортов асбеста водозатворение повышается при увеличении степени распушки, причем наиболее резко это свойство обнаруживается у коротковолокнистых сортов.
2.2 Добыча, транспортировка
2.2.1 Вермикулит
2.2.1.1. Применяя соответствующие способы обогащения исходного сырья: флотацию, гравитационную или электромагнитную сепарацию—можно использовать вермикулитизированные сланцы, гнейсы и другие горные породы, содержащие сильногидратированные слюды, и таким путем расширять сырьевую базу для производства вермикулитовых теплоизоляционных материалов.
В зависимости от степени обогащения различают два вида вермикулитового сырья:
а)чистый концентрат, содержащий 85—96% вермикулита;
б)грубый концентрат, содержащий 50—60% вермикулита. Чистый концентрат, получаемый на обогатительных фабриках,
предназначается для обжига его в печах и дальнейшего использования без дополнительного обогащения.
Грубый концентрат, получаемый по упрощенной технологии без дорогостоящих обогатительных установок, после вспучивания подвергается дополнительному обогащению.
Для развития производства теплоизоляционных материалов и удовлетворения других потребителей вермикулита теперь имеется мощная сырьевая база. Общая потребность в вермикулитовом концентрате к последнему году текущей пятилетки (1966—1970) определена примерно в 240 тыс. т. Крупные месторождения вермикулита на земном шаре немногочисленны. Помимо Советского Союза они имеются в США (шт. Монтана, Каролина и др.) и в ЮАР. Эти государства в основном и определяют уровень мировой добычи вермикулита в настоящее время.
Небольшие месторождения вермикулита известны в Индии и Китае, в Объединенной Арабской Республике и в других африканских странах (Анголе, Кении, Нигерии, Танзании). Вермикулит находят также в Аргентине и Австралии.
2.2.1.2. Вспученный вермикулит, как правило, изготовляют в местах его потребления, так как малый объемный вес и хрупкость зерен вспученного вермикулита ухудшают качество и удорожают, стоимость его при перевозках на далекие расстояния. Выгоднее доставлять более тяжелое вермикулитовое сырье из районов его добычи к местам потребления.
Предприятия для производства теплоизоляционных материалов должны использовать предварительно обогащенное вермикулитовое сырье.
Вермикулит упаковывают в бумажные четырехслойные мешки, соответствующие требованиям ГОСТ 2226—88.
Примечание. Допускается по согласованию между поставщиком и потребителем поставка вермикулита в другой упаковке.
На каждый мешок должен быть поставлен несмываемой краской штамп или наклеена этикетка с указанием:
а) предприятия-изготовителя;
б) даты изготовления;
в) фракции и марки вермикулита;
г) номера партии;
д) обозначения настоящего стандарта.
При погрузке и разгрузке должны соблюдаться все меры предосторожности, обеспечивающие сохранность вермикулита и тары.
Транспортирование вермикулита должно производиться в крытых вагонах или других крытых транспортных средствах.
Хранение вермикулита производят раздельно по фракциям и маркам в условиях, не допускающих его распыления, увлажнения, уплотнения и загрязнения.
При хранении и транспортировании высота штабеля вермикулита, упакованного в мягкую тару, не должна превышать 1,5 м.
2.2.2 Асбест
2.2.2.1.Природные запасы асбеста велики. В России первое месторождение асбеста было открыто в 1720 на реке Тагиле. Большие залежи асбеста были обнаружены в 1878 в Канаде (они простираются и на территорию США), позднее – в Южной Африке, где горная гряда, содержащая асбест, тянется на сотни километров. На карте Среднего Урала можно найти города и поселки городского типа Асбест, Асбестовское и Новоасбест; на юге Канады, недалеко от Монреаля, – город Асбестос, в ЮАР – Асбестовые Горы. Асбест в небольших количествах найден в Альпах, Аппалачах, на Кавказе, в других горных районах.
2.2.2.2.Асбест упаковывают в бумажные мешки марки НМ по ГОСТ 2226 или импортные синтетические мешки, обеспечивающие сохранность асбеста в течение гарантийного срока хранения.
Наполненные асбестом мешки зашивают машинным способом или заклеивают.
В зависимости от марки асбеста масса нетто или брутто одного мешка должна быть 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 и 50 кг.
Отклонение от номинальной массы нетто или брутто для асбеста групп 0 - 4 допускается ± 1 %, для остальных групп - ± 5 %.
По согласованию изготовителя и потребителя асбест групп 6К и 7 упаковывают в мягкие специализированные контейнеры разового использования типа МКР-1, ОМ или другие аналогичные контейнеры, изготовленные по нормативно-технической документации.
По согласованию изготовителя и потребителя допускается упаковывать асбест в виде крупногабаритных брикетов для групп 3 - 6 массой до 1250 кг в термоусадочной пленке по ГОСТ 25951 и формировать мешки в транспортные пакеты по ГОСТ 26663 и нормативно-технической документации на конкретные группы асбеста
3. Технология производства
3.1 Технологическая схема
Доставляемый на завод железнодорожным или автомобильным транспортом обогащенный вермикулит-сырец хранят на складе, откуда автопогрузчиком его направляют в отделение подготовки сырьевых материалов и обжига вермикулита и ковшовым элеватором загружают в расходный бункер сырья. Из расходного бункера вермикулит при помощи ленточного питателя и элеватора 5подается в грохот для разделения на фракции с крупностью зерен до 0,5; 0,5—8 и крупнее 8 мм. Рабочей фракцией вермикулита-сырца является фракция с зернами размером 0,5—8 мм, которая собирается в бункере. Вермикулит с зернами крупнее 8 мм поступает через воронку с течкой 8 в молотковую дробилку, где подвергается дополнительному измельчению.
Дробленый вермикулит подается элеватором на грохот, из которого рабочая фракция поступает в расходный бункер. Фракция с зернами до 0,5 мм собирается в бункере (в производстве изделий ее не применяют).
Из расходного бункера вермикулит проходит через барабанный питатель и ленточным конвейером подается к агрегату для вспучивания. Через вращающийся затвор вермикулит сначала попадает в сушильный барабан агрегата, а высушенный и нагретый до 100°С поступает в печь для вспучивания.
Вспученный при 1000—1200°С вермикулит отсасывается из печи и передается пневмотранспортом в циклоны с дымососом и скруббером, где зерна вермикулита отделяются от газов и пылевидных частиц.
Из циклонов вермикулит проходит через сепарационное устройство для отделения пустой породы и затем поступает в осадительный бункер, из которого пневмотранспортом передается в расходные бункера для дальнейшей переработки в изделия либо для упаковки в бумажные мешки при отпуске в рыхлом виде.
Остальные сырьевые материалы подготавливают следующим образом. Асбест со склада доставляют в мешках автопогрузчиком и после взвешивания на весах разгружают вручную на ленточный конвейер для подачи на бегуны для предварительной полусухой распушки, где он увлажняется до 30%-ной влажности и обрабатывается 25— 30 мин. Из бегунов асбест поступает в бак-смеситель, где разбавляется водой и после 5—8-минутного перемешивания полученная пульпа перекачивается центробежным насосом в пропеллерную мешалку для окончательного распушивания. В последней асбестовая пульпа обрабатывается 15—20 мин при скорости вращения лопастей 750 об/мин и затем перекачивается насосом в бак-смеситель для разведения водой до рабочей концентрации 8—12%. После чего пульпа по мере надобности перекачивается в бак-смеситель цеха производства изделий.
Бентонитовую глину дозируют на весах и подают в растворомешалку, где ее затворяют водой до 18%ной концентрации, после чего перекачивают в бак-смеситель для разведения водой в отношении 1:2.
Диатомитовую (или трепельную) взвесь приготавливают в этой же растворомешалке с концентрацией 20%. В конце перемешивания в растворомешалку добавляют кремнефтористый натрий.
Готовую взвесь перекачивают через бункер с решеткой в бак-смеситель. Приготовленные раздельно асбестовую пульпу, бентонитовую и диатомитовую взвеси перекачивают в баки-смесители цеха изделий, где они смешиваются и разбавляются водой до рабочей концентрации (2,4% асбеста, 1,8% бентонитовой глины).
Жидкое стекло из тары ручным насосом загружают в бак-смеситель, где оно разводится водой в отношении 1:1. Из этого бака готовый раствор подается через дозатор в растворомешалку цеха изделий для приготовления вврмикулитобетонной смеси.
Крахмальный клейстер приготавливают в баке-реакторе с мешалкой, куда загружают дозированное количество крахмала и воды (концентрация 2%). При непрерывном перемешивании в реактор подают острый пар, заваривающий крахмал. Продолжительность приготовления клейстера 35—40 мин. Из бака-реактора клейстер перекачивается в расходный бак-смеситель цеха изделий.
Гидромассу для формования теплоизоляционных плит, скорлуп и сегментов приготавливают в специальных смесителях .
Вспученный вермикулит поступает в смеситель гидромассы из бункеров через автоматические объемные дозаторы. Одновременно из баков-смесителей через дозаторы самотеком поступают асбестобентанитовая пульпа и крахмальный клейстер. Дозировка компонентов и приготовление гидромассы в смесителе осуществляются непрерывно. На каждый формовочный станок имеется отдельный смеситель. Из смесителя готовая гидромасса поступает в дозаторы и затем в станки для формования изделий, оборудованные насосной установкой и водосборниками. Вакуумирование изделий на станке осуществляется вакуум-насосом через ресивер. Одновременно в станке формуются две плиты либо 8—12 скорлуп или сегментов (в зависимости от размеров).
Перед заливкой гидромассы в формы укладывают перфорированные поддоны. Изделия формуют в две стадии. Первоначально включается вакуум-насос и отсасывается вода. После окончания вакуумирования изделия на поддонах поднимают и перемещают под пуансон пресса для окончательного отжатия воды при давлениях 0,4—1 кг/см2 до остаточной влажности 74—76%.
Продолжительность цикла вакуумирования и прессования составляет от 1,2 до 2,4 мин.
С формовочного станка изделия на поддонах передают на установку для загрузки сушильных вагонеток, при помощи которой изделия с поддонами вдвигаются последовательно в гнезда поднимающейся на платформе сушильной вагонетки .
Вместимость одной вагонетки 48 плит, или 120—480 скорлуп, или 96—288 сегментов (в зависимости от размеров).
Загруженная вагонетка электропередаточной тележкой подается в рециркулярные туннельные сушилки. Один туннель вмещает 13 вагонеток. Вагонетки проталкиваются по туннелю толкателями.
Изделия сушат дымовыми газами, получаемыми в специальных топках с поточно-противоточным движением газов. Продолжительность сушки 16—24 ч.
По выталкивании из сушилки вагонетки подаются к автоматизированной установке для разгрузки, работающей аналогично загрузочной установке, но с обратным циклом.
Выгруженные из вагонетки поддоны с изделиями поступают на рольганг, на котором изделия снимают с поддонов и направляют на площадку для упаковки в деревянные ящики и затем на склад готовой продукции. Освободившиеся поддоны транспортируют тельфером к формовочным станкам. В приведенной технологической схеме имеется также оборудование для производства огнестойких плит, скорлуп и сегментов из вермикулитобетона.
Технологическая схема производства вермикулита (по проекту 4-09-834)
Склад вермикулитовой породы
Транспортирование (автопогрузчик)
Элеватор ковшевой
Бункер сырья (запас на 2 суток)
Элеватор ковшевой
Сортировка на фракции (грохот трехситовой)
Фракция Рабочая фракция 0,5-8 мм Фракция < 0,5
(в отходы) > 8 мм
Дозировка (питатель) Дробление (молотковая
дробилка)
Загрузка в сушильный барабан
(транспортер, загрузочная воронка с затвором) Отсев мелких фракций менее
0,5 мм (грохот односитовый)
Сушка и подогрев до
80-1000С (сушильный барабан) фракция фракция
<0,5 мм 0,5-8 мм
Очистка дымовых Вспучивание (барабанная печь)
Газов(циклоны)
Отделение вспученного материала от газов
(циклон)
Отделение примесей пустой породы
(сепаратор)
Примеси пустой породы Вспученный вермикулит
Подача в бункер отходов Подача в осадительную камеру
(пневмотранспорт) (пневмотранспорт)
Упаковка
По этой схеме может производиться обжиг только обогащенного вермикулита, содержащего не более 5—6% примесей посторонних пород. Для пород с содержанием примесей свыше 6% более пригодна.
Технологическая схема производства асбестовермикулита
Распушка асбеста (бегуны, ролл)
Приготовление водной суспензии Приемный бункер с дозатором Приготовление крахмального клейстера
Вспученный вермикулит Перемешивание
Формовка (фасонные штампы)
Сушка
Склад готовой продукции
3.2 Разработка технической схемы по отдельным этапам и оборудованию
3.2.1 Распушка асбеста
При распушке асбеста можно получать отдельные волокна толщиной меньше 1 мк, благодаря чему суммарная поверхность асбестовых волокон, адсорбирующая воду, достигает огромной величины. Вместе с увеличением поверхности волокна резко возрастает и пористость распушенного асбеста: чем тоньше волокна, тем больше пустот и промежутков образуется между ними, тем больше воды может удерживаться в распушенном асбесте под действием капиллярных сил.
Увеличение общей поверхности асбестового волокна в результате распушки 1 см3
минерала асбеста приведено ниже.
Способы распушки асбеста. Дополнительную распушку асбеста на предприятиях теплоизоляционной промышленности можно осуществлять сухим и мокрым способами. Обычно асбест распушивают сухим способом в бегунах, дезинтеграторах и специальных пушителях молоткового типа.
Основным агрегатом для сухой распушки асбеста служат бегуны, в которых одновременно измельчается и перемешивается материал (рис. 5). Бегуны состоят из двух катков (бегунов), движущихся в горизонтальной чаше. Катки совершают вращательное движение вокруг вертикального вала, и в то же время каждый каток вращается вокруг своей горизонтальной оси. Бегуны типа СМ-139, применяемые для распушки асбеста, имеют чугунные катки диаметром 1,4 м и шириной 0,4 м, весом 2,8т вертикальный вал бегунов делает 16 об/мин.
Продолжительность обработки (обмятия) асбеста в бегунах 15— 20 мин (1 мин на 10 кг асбеста). Производительность бегунов 500 кг!ч. Волокна асбеста расщепляются и перемешиваются путем раздавливания пучков асбеста тяжелыми катками и истирания вследствие скольжения катков.
Раздавливающим действием катков на пучки асбестового волокна разрушается связь между составляющими пучки волокнами, которые разделяются, а истирающее действие катков нарушает взаимное расположение волокон по отношению друг к другу, перемешивает разделенные волокна между собой.
В этом двойном воздействии катков при распушке асбеста и заключается достоинство бегунов.
Однако одновременно с распушиванием волокон происходит укорачивание их по длине, что ухудшает качество асбеста. Причинами такого явления служат:
а) включения в асбесте мелких и твердых частиц (гали) горной породы, из которой его добывают; острые кромки и углы этих частиц под давлением тяжелых катков перерезают более мягкие волокна асбеста и тем самым укорачивают их; 244
б) наличие на рабочей поверхности катков, особенно при неока-таиных камнях, острых кристаллов, которые рассекают волокна асбеста по длине. Особенно сильно воздействуют катки на длину волокна при малой загрузке чаши бегунов асбестом, т. е. когда катки воздействуют на тонкий слой его. Поэтому лучше применять бегуны с чугунными катками, имеющими более гладкую рабочую поверхность.
Для более тщательной распушки после бегунов асбестовое волокно пропускается иногда через дезинтегратор или молотковый пу-шитель.
В бегунах можно распушивать как сухой, так и увлажненный асбест. При увлажнении асбеста водой происходит более эффективное расщепление его на отдельные волокна, чему способствуют:
а) волокнистое строение асбеста и способность его делиться прак- тически беспредельно на тонкие и тончайшие волокна по мере рас- пушки;
б) гидрофильность асбеста — высокая сорбционная способность его волокон, резко возрастающая с увеличением степени распушки.
При распушке в бегунах сухого асбеста расщепление его на отдельные волокна, как было выше сказано, происходите результате раздавливающего и истирающего воздействия катков.
При распушке увлажненного асбеста два фактора определяют диспергацию асбестового волокна: механический — давление катков и физико-химический —расклинивающее действие воды, проникающей в трещины и микротрещины фактор очень ускоряет процессы паспушки асбестовых волокон. Последний ослабления и разрыва взаимных связей тончайших асбестовых волокон, увеличивает степень распушки и сокращает ее продолжительность.
Поэтому при распушке асбеста в бегунах его следует увлажнять примерно до 30%. Увлажнение упрощает подготовку асбеста, так как при этом отпадает необходимость обрабатывать асбест после бегунов в дезинтеграторе или молотковом пушителе.
Наиболее тщательно подготавливают асбест дополнительной обработкой его после бегунов в ролле (рис. 6).
Ролл или голлендер (от старинного названия «голландская мельница») представляет собой аппарат, обладающий мощным расщепляющим и смешивающим воздействием на обрабатываемые материалы волокнистого характера. Помимо использования для мокрой распушки асбеста роллы применяют также в производстве древесноволокнистых плит и рулонных кровельных материалов.
Основными частями ролла являются металлическая или железобетонная ванна, ножевой барабан, ножевая гребенка и механизм для подъема и опускания барабана. Ванна ролла / разделена стенкой 2 на два продольных сообщающихся между собой канала. В ванне циркулирует вода с находящимися в ней во взвешенном состоянии волокнами асбеста. Дно ванны имеет отверстия 3 и 4: первое для спуска распушенной массы, второе для стока промывных вод. Ножевой барабан 5 насажен на вал б, вращающийся в подшипниках, которые опираются на две траверсы 7. Один конец траверс при помощи механизма 8 можно поднимать или опускать, тем самым поднимая или опуская ножевой барабан, и таким образом регулировать расстояние между ним и находящейся под барабаном ножевой гребенкой 9. За барабаном по ходу движения массы в ванне расположена горка 10. Ножевой барабан вращается от шкива 11, делающего около 200 об/мин. Барабан сверху закрыт кожухом 12. На поверхности барабана закреплены стальные 4 ножи, выступающие примерно на 5 см. В крышке ванны имеется загрузочное отверстие 13. Ножи в количестве около 50 равномерно размещены по поверхности барабана в строго радиальном положении к оси вращения его. Находящаяся под барабаном гребенка состоит примерно из 15 ножей, режущие кромки которых расположены концентрически по отношению к поверхности барабана. Барабан вращается по ходу массы, при этом ножи захватывают волокнистую массу сверху и прогоняют внизу под ножами гребенки, а затем перебрасывают через горку. Степень распушки асбеста в ролле определяется главным образом величиной зазора между вращающимися ножами барабана и неподвижными ножами гребенки. Максимальный зазор подъема барабана может достигать 10 мм минимальный при сближении ножей барабана и гребенки может доходить до 0,3—0,5 мм.
Обработку асбеста в ролле производят в течение 45—50 мин при соотношении асбеста и воды, равном 1; 25. Полученный шлам, содержащий до 4% асбеста, перекачивают насосом в баки, откуда он поступает для приготовления гидромассы.
Мокрая распушка асбеста в ролле складывается из целого ряда сложных механических и физико-химических процессов. Кромки асбеста сначала разбиваются на пучки волокон, а затем на отдельные волокна. Далее происходит расщепление их на еще более мелкие структурные частицы. В ролле можно разделить асбест на волокна толщиной 10—15 мк, что невозможно при сухом способе распушки.
Вместе с тем в водной среде волокна асбеста лучше сохраняют свою длину, чем при сухой распушке, так как в насыщенном водой состоянии они эластичнее и меньше ломаются, чем сухие. Интенсивность распушки асбеста в ролле зависит от величины мелющей поверхности его, т. е. от суммы поверхностей кромок ножей барабана и ножей гребенки, соприкасающихся с сырьем в единицу времени, и величины удельного давления (частного от деления веса барабана, вала и шкива на мелющую поверхность ролла). Производительность ролла определяется в основном объемом ванны, обычно равным 3 или 5 м3, продолжительностью цикла работы ролла и степенью распушки асбеста. Содержание асбестового волокна в воде должно составлять 5—8%.
Помимо вышеописанных способов и аппаратов для распушки асбеста в последние годы в промышленность внедряются новые более экономичные способы: вибрационные, распыливающие и гидравлические.
3.2.2 Измельчение вермикулита
Технологический процесс производства вспученного вермикулита состоит обычно из измельчения и обжига вермикулитового сырья. Иногда вермикулитовый концентрат предварительно подсушивают.
Измельчение. Во время обжига частицы вермикулита вспучиваются неодинаково: более мелкие нагреваются скорее и вспучиваются поэтому сильнее, а более крупные нагреваются медленнее и слабее увеличиваются в объеме. Для равномерного вспучивания частиц вермикулит перед обжигом дробят и просеивают, чтобы получить однородные по величине зерна.
При выборе измельчающих установок надо стремиться к сохранению пластинчатой структуры вермикулита-сырца, чтобы обеспечить хорошее вспучивание его при обжиге. Этому условию отвечают дробилки ударного типа (например, молотковые) с ножеобразными билами, сочетающими удар с резанием. Эти дробилки работают по разомкнутому или замкнутому циклу. После дробления сырье просеивают: фракцию размером частиц до 10—15 мм направляют в печи для вспучивания, а фракцию больших размеров измельчают повторно.
3.2.3 Обжиг вермикулита
Обжиг является главным процессом производства вспученного вермикулита. Вспучивание вермикулита зависит от скорости повышения температуры и предельного значения ее при обжиге: чем быстрее и полнее происходит дегидратация вермикулита, тем сильнее расщепляются слюдяные пластинки, тем меньший объемный вес имеет про дукт обжига, тем лучше его качество.
При вспучивании объем вермикулита увеличивается в 15—20 раз в течение всего лишь 3—5 сек пря нагревании его до 800—1000° С. Однако в производственных условиях оптимальная продолжительность обжига вермикулита составляет около 5 мин. Вермикулит можно обжигать в печах разных типов. Наиболее эффективным способом вспучивания является обжиг вермикулита во взвешенном состоянии.
Выбор режима обжига и типа обжигательной печи определяется свойствами вспучиваемого вермикулитового сырья отдельных месторождений.
В настоящее время для вспучивания вермикулита применяют печи двух типов: шахтные и трубчатые.
Трубчатую печь системы Урал-ниистромпроекта выполняют в двух конструктивных вариантах: однотрубчатой и двухтрубчатой. Первая (рис. 6) служит для непосредственного обжига сырья в виде вермикулитовой руды или концентрата, вторая предназначается для предварительной подсушки сырья и последующего обжига. Такой агрегат иногда называют «комбайном» для вспучивания вермикулита. Агрегат состоит из неподвижной трубчатой печи, над которой расположен вращающийся сушильный барабан. Вермикулит- сырец из бункера 1, питателем 2 подается в сушильный барабан 3, где из сырья удаляется избыточная влага. Подсушенное сырье питателем 4 передается в трубчатую печь 5, в которой происходит вспучивание вермикулита при температуре 1000—1100° С. Вспученный вермикулит уносится потоком дымовых газов в циклон 6, где он осаждается. Печь отапливается жидким топливом. Воздух для горения и перемещения частиц вермикулита вдоль печи подается компрессором или вентилятором высокого давления. Наклон печи составляет 5—10° в зависимости от вида сырья: чем выше качество, тем меньше наклон. Высококачественный вермикулит, попадая в зону горения топлива, вспучивается почти мгновенно и на лету выносится газовым потоком из печи в циклон. Более тяжелые частицы вермикулита и гидрослюды оседают в нижней части трубчатой печи, где нагреваются сильнее и по мере вспучивания подхватываются потоком газов и выносятся в циклон или осадительную камеру. Для отделения вспученного вермикулита от примесей пустой породы, слюды и плохо вспучивающейся гидрослюды его можно обогащать в специальных сепараторах, получая при этом продукцию объемным весом 100—125 кг/м3.
3.2.5 Смешивание
Из бентонитовой глины приготовляют водную суспензию путем замачивания ее пятикратным количеством воды при непрерывном перемешивании и подогревании при температуре 60—70°.
Крахмал сначала смешивают с холодной водой и получают однородную массу. Затем эту массу вливают при непрерывном перемешивании в кипящую воду и получают крахмальный клейстер.
Лопастные смесители широко применяют для перемешивания различных материалов с водой и поддержания достигнутой однородности жидких масс. Смесители просты по конструкции и эффективны в работе.
В процессе приготовления гидромассы в смеситель сначала заливают воду, затем при работающей мешалке загружают асбестовый шлам и суспензию бентонитовой глины. Указанные материалы перемешивают в течение 5—10 мин, а затем в смеситель засыпают вспученный вермикулит, заливают крахмальный клейстер и перемешивание продолжается 2—3 мин. Из приготовленной таким образом гидромассы формуют изделия путем отжатия воды при помощи специальных фасонных штампов при удельном давлении 1,0—1,5 кг/см2.. Относительная влажность отформованных изделий не должна превышать 80%. После прессования изделия перекладывают на перфорированные поддоны и направляют в сушилку. В течение первых 2—3 час сушку производят при температуре 100—120°, а затем при температуре 150—160° изделия высушивают до постоянного веса.
Высушенные изделия направляют на склад готовой продукции и укладывают в штабеля.
4. Контроль технологических процессов
4.1 Цеховой контроль
4.1.1 Обжиг вермикулита
Как уже говорилось выше, при нагревании зерна слюд вспучиваются, причем особенно значительно увеличиваются в объеме зерна вермикулита. Вспучивание слюд обычно начинается при температурах 160—200°С и заканчивается при 700—900°С (иногда до 1100°С).
Дальнейшее повышение температуры обычно ведет к некоторому увеличению объемного веса вспучиваемого вермикулита.
Первый эндотермический эффект обнаруживается у всех образцов при температурах 150—250°С (по другим данным, 100—200°С), причем у вермикулитов раньше, у слюд позже. По-видимому, этот эффект соответствует потере сорбционной воды, поскольку его можно и не получить, если образцы предварительно подвергнуть длительной сушке при температурах 105—110°С. Это обстоятельство вместе с тем свидетельствует о больших силах адсорбции воды на поверхностях листочков слюд.
Второй эндотермический эффект у вермикулита и гидрослюд наблюдается при температурах 240—280°С, причем у вермикулитов при этих же температурах происходит интенсивное вспучивание.
Следует предполагать, что в этом случае выделяется вода, связанная с обменными ионами (межпакетная), о чем свидетельствует скачкообразная потеря в весе образцов в данном интервале температур. Характерно, что у других видов слюд этот эффект отсутствует.
Третий четко выраженный эндотермический эффект появляется при температурах 710—840°С как у вермикулита, так и у слюд (по другим данным до 900°С). Этот эффект соответствует выделению кристаллизационной воды.
Причиной вспучивания зерен слюд, гидрослюд и вермикулитов, по-видимому, является механическое воздействие упругого водяного пара, мгновенно образующегося в процессе дегидратации слюд при интенсивном нагревании. образованием внутризерновых пустот — каналов, по которым пар удаляется в атмосферу.
Возможно, что наряду с механическим воздействием упругого водяного пара вспучивание зерен слюд вызывается также внутренними изменениями, происходящими в структурной решетке слюды вследствие удаления цеолитной и гидратной воды, приводящими к потере плоскостной формы частиц слюды (короблению). В результате этого происходит отрыв листочков слюды по большей части их площади с сохранением связи на выпуклостях деформированных листочков.
Процесс вспучивания зерен вермикулита приводит к тому, что в результате обжига вермикулита-сырца получается весьма легкий рыхлый (зернистый) материал — вспученный вермикулит с объемным насыпным весом в пределах 75—400 кг/м3. Последний зависит от:
а) химического состава сырья, его структуры, влажности;
б) размера зерен вермикулита-сырца, предназначенного для вспучивания (толщина, диаметр, зерновой состав);
в) режима обжига вермикулита (температура, продолжительность) .Зависимости характеристик вспучиваемости вермикулита от раз мера зерен, режима обжига, влажности и других факторов были изучены в ЛИСИ и ВНИИ Теплопроект.
В табл. 5 приведены объемные веса вспученного вермикулита Булдымского месторождения, образцы которого обжигались при различных температурах и различной продолжительности обжига. Приведенные данные показывают, что более легкий вермикулит получается при кратковременном (2—3 мин) воздействии на сырец температуры 900—1 Ю0°С. Увеличение продолжительности обжига хотя и приводит к дальнейшему некоторому понижению объемного веса продукта, но вермикулит при этом становится более хрупким и при укладке его в конструкции, а также в производстве формованных теплоизоляционных изделий объемный вес его возрастает вследствие поломки зерен.
Таблица 5
Влияние температуры и продолжительности обжига на объемный вес (в кг/м3
) вспученного вермикулита
| Продолжительность обжига в мин |
Температура |
||||||||
| 300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
1100 |
|
| 1 |
405 |
295 |
275 |
240 |
225 |
190 |
175 |
189 |
188 |
| 2 |
331 |
282 |
268 |
242 |
212 |
136 |
162 |
184 |
180 |
| 3 |
303 |
262 |
273 |
231 |
214 |
182 |
158 |
170 |
180 |
| 4 |
302 |
271 |
255 |
219 |
195 |
183 |
158 |
169 |
177 |
| 5 |
334 |
295 |
245 |
220 |
195 |
182 |
150 |
168 |
180 |
| 10 |
342 |
276 |
225 |
215 |
198 |
180 |
153 |
170 |
208 |
| 15 |
330 |
275 |
226 |
215 |
183 |
181 |
156 |
181 |
200 |
| 20 |
296 |
265 |
224 |
202 |
179 |
178 |
168 |
186 |
210 |
Приведена зависимость объемного насыпного веса вспученного вермикулита от размера зерен. Из графика следует, что объемный насыпной вес вспученного вермикулита значительно возрастает с уменьшением размера зерен. Увеличивается при этом также и коэффициент теплопроводности. Но при использовании вспученного вермикулита в виде засыпки для высокотемпературной изоляции следует учитывать, что коэффициент теплопроводности такой засыпки с повышением температуры медленнее возрастает у мелкозернистого вермикулита, нежели у крупнозернистого, поскольку с повышением температуры у такого вермикулита существенно увеличивается конвективный теплообмен в межзерновых пустотах. Из этого следует, что для высокотемпературной тепловой изоляции в качестве засыпки следует применять вспученный вермикулит с мелкими и средними размерами зерен, а при наличии крупнозернистого вермикулита — добавлять к нему мелкозернистый в количестве 40—60% (по весу).
Что касается оптимальной формы зерен вспученного вермикулита (соотношение толщины и диаметра зерна), при использовании его в теплоизоляционных засыпках, наименьший объемный вес засыпки имеют при пластинчатой форме зерен (толщина меньше диаметра). В производстве формованных теплоизоляционных изделий, наоборот, изделия меньшего объемного веса получаются при применении вермикулита с зернами кубической или параллелепипедной формы (толщина равна или больше диаметра). Кубическая или параллелепипедная форма зерен вспученного вермикулита образуется, если при дроблении вермикулита-сырца измельчать зерна до толщины не меньше 0,2—0,25 мм.
Вспученный вермикулит в зависимости от объемного насыпного веса и размеров частиц зерен сырца можно характеризовать маркой, например: 150—10, 200—2,5 и т. п., в которой первая цифра обозначает объемный вес вспученного вермикулита (не более), а вторая — размер фракции вермикулита до обжига (размер ячеек сита, через которые данная фракция прошла и задержалась на следующем, более мелком сите, т. е. при цифре 10 — фракция 5—10 и т. п.).
Коэффициент теплопроводности вспученного вермикулита, уплотненного удельной нагрузкой 0,1 кГ/см2 при средней температуре - 25°С, должен быть не более: для крупного вермикулита — 0,085, среднего— 0,1, мелкого и особо мелкого — 0,12 ккал/м • ч - град (соответственно: 0,1; 0,12 и 0,14 вт/м • град).
Сжимаемость вспученного вермикулита под удельной нагрузкой 0,1 кГ/см2 не должна превышать (в %): для крупного вермикулита— 16, для среднего—12, для мелкого—10 и для особо мелкого—8.
Влажность вспученного вермикулита не должна превышать 10%.
4.2 Лабораторный контроль
4.2.1. Для контрольной проверк качества вермикулита, а также соответствия его требованиям настоящего стандарта должны применяться правила отбора проб и методы испытаний, указанные ниже.
4.2.2. Зерновой состав вермикулита определяют путем рассева средней пробы в количестве 0,5 кг сквозь набор сит с размерами отверстий в свету 0,6; 5,0 и 10,0 мм. Просеивание сквозь сита производят последовательно, начиная с сита с большим размером отверстий. Рассев пробы производят небольшими порциями (частями пробы) механическим или ручным способом. Просеивание считают законченным, если при встряхивании сита не наблюдается падения зерен вермикулита. Продолжительность просеивания пробы не должны превышать 10 мин.
Результаты ситового анализа выражают полными остатками на указанных ситах в процентах по массе.
4.2.3. Контроль правильности геометрической формы.
Отклонение от перпендикулярности смежных граней плиты проверяют в четырех местах: посередине боковых и торцевых граней; в цилиндре, полуцилиндре и сегменте в двух местах: посередине торцевых граней.
Для измерения отклонения от перпендикулярности граней угольник прикладывают опорной поверхностью к торцевым (боковым) граням так, чтобы его измерительная поверхность касалась одной из наибольших граней в изделиях с плоскими поверхностями или одной из образующих цилиндрической поверхности в цилиндрах, полуцилиндрах и сегментах, и измеряют линейкой наибольший зазор между измерительной поверхностью угольника и поверхностью изделия. Результат измерения округляют до 1 мм.
4.2.4. Плотность определяют следующим образом. Вермикулит ссыпают через воронку с высоты 10 см в предварительно взвешенный мерный сосуд емкостью 1 л (высота 108 мм и диаметр 108 мм) до образования над верхом сосуда конуса, который снимают вровень с краями сосуда (без уплотнения) и сосуд с материалом взвешивают с точностью до 0,1 г. Плотность (gн) вермикулита, кг/м3, вычисляют по формуле
(1)
где G1 — масса мерного сосуда, кг;
G2 — масса мерного сосуда с вермикулитом, кг;
W — влажность вермикулита, определенная по п. 2.9.
2.7. Коэффициент теплопроводности вермикулита определяют по ГОСТ 7076—87.
Плотность помещаемой в прибор пробы должна быть равномерна по всему объему и соответствовать плотности, установленной по п. 2.6.
4.2.8. Определение коэффициента теплопроводности предприятие-изготовитель обязано проводить не реже одного раза в квартал.
4.2.9. Для определения влажности вермикулита из средней пробы берут навеску массой 10 г, которую помещают в предварительно взвешенный металлический сосуд или фарфоровую чашку и высушивают в сушильном шкафу при 50—60 °С в течение 1 ч. Высушивание до постоянной массы считают законченным, если потеря в массе навески после повторного высушивания в течение 15 мин не будет превышать 0,02 г.
Влажность (W) в процентах по массе вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле
(2)
где g — масса навески до высушивания, г;
g1 — масса навески после высушивания до постоянной массы, г.
4.2.10. Зерновой состав, плотность и влажность вермикулита определяют для каждой партии и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов трех испытаний.
4.2.11. Определение количества поставляемого вермикулита проводят по объему или массе.
5. Требования безопасности
5.1. По степени воздействия на организм человека асбест и асбестопородную пыль относят к III классу опасности по ГОСТ 12.1.005.
Предельно допустимая концентрация асбестопородной пыли в воздухе рабочей зоны и требования безопасности - по «Санитарным правилам при работе с асбестом», утвержденным Министерством здравоохранения.
5.2 Предельно допустимая концентрация асбеста в атмосферном воздухе - по списку ПДК, утвержденному Министерством здравоохранения.
5.3 Предприятия по производству асбестсодержащих теплоизоляционных материалов следует размещать в одноэтажных зданиях. Помещения должны проектироваться так, чтобы обеспечить эффективное удаление избытков тепла и влаги.
5.4. Помещения сушки должны быть оборудованы аэрационными фонарями с дистанционным управлением и ветроотбойными щитами.
5.5. Закрытые склады для хранения неупакованного асбеста должны быть снабжены уплотненными дверями и воротами.
5.6. Нахождение в помещении закрытого склада посторонних лиц при работе грейферного крана не допускается.
5.7. Трудовые операции, связанные с повышенным пылеобразованием, тяжелым физическим трудом и неблагоприятным производственным микроклиматом (дозировка асбеста, приготовление формовочной массы, механическая обработка, раскладка, сортировка и упаковка изделий) должны быть механизированы и исключать выделение асбестсодержащей пыли в воздух рабочей зоны.
5.8. Баковое оборудование для приготовления, разбавления и перемешивания асбестовой массы должно быть оборудовано указателями уровня заполнения.
5.9. Указатели уровня заполнения емкости должны быть сблокированы так, чтобы при заполнении бакового оборудования свыше 60-70 % его объема привод автоматически отключался.
5.10. Обработка асбеста в бегунах должна осуществляться с увлажнением.
5.11. Кожух и крышки смотровых люков бегунов должны быть сблокированы с приводом так, чтобы при неправильной установке или неполном закрывании их включение привода было невозможно.
5.12. Устройство прессов для уплотнения и обезвоживания теплоизоляционных материалов должно соответствовать требованиям ГОСТа “Прессы гидравлические. Требования безопасности” и быть оборудовано сборниками воды.
5.13. Загрузочные отверстия сушильных печей должны быть оборудованы зонтами для предупреждения выбивания горячего воздуха из проема печи.
5.14. Подача теплоизоляционных материалов на автоклавирование и сушку должна производиться механизированным способом.
5.15. Навешивание и съем листов асбестового картона должны производиться за пределами канала сушильной печи на специальных площадках перед выходом в канал печи и после выхода из него. Навешивание и съем листов асбестового картона в каналах сушильной печи не допускается.
5.16. Рабочее место резчика асбестового картона на форматы должно иметь аспирационный отсос.
5.17 Аспирационный воздух, удаляемый от источников пылеобразования, должен подвергаться очистке. Уловленная пыль должна использоваться в виде вторичного сырья.
5.18. Готовые изделия должны храниться в сухом закрытом складе в стопах при соблюдении условий, исключающих падение и повреждение изделий.
5.19. Выгрузка шлама из водосборника сточных вод должна производиться механизированным способом.
Список литературы
1. В.А. Китайцев “Технология теплоизоляционных материалов ” Москва 1970.
2. Сапожников М.Я., Дроздов Н.Е. Справочник по оборудованию заводов строительных материалов. М., Изд-во литературы по строительству, 1970.
3. Мартынов В.Д. Строительные машины и монтажное оборудование, М., Высш. школа, 1984.
4. Константопуло Г.С. Механическое оборудование заводов железобетонных изделий и теплоизоляционных материалов. М., Высш. Школа.
5. ГОСТ 12871-93 Асбест хризотиловый, Общие технические условия.
6. ГОСТ 12685- Вермикулит всученный.
7. ГОСТ 7076-87 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности.
8. ГОСТ 16381-77 Материалы и изделия строительные. Классификация и общие технические требования.
9. СанПиН 2.2.3.757-99 Работа с асбестом и асбестсодержащими материалами
10. ГОСТ 17177 Материалы и изделия строительные. Методы испытаний