Производство минеральной ваты

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………….4

1 Номенклатура продукции …………………………………...…………..6

2 Применяемое сырье, его характеристика ………………………………8

3 Технология производства ………………………………………….......10

4 Режим работы завода  и основных цехов……………………………16 

5 Расчет состава шихты для производства минеральной ваты ………..22

6 Расчет минерального  баланса………………………………………….26

7 Назначение минеральной ваты и изделия на ее основе ……………...27

8 Контроль производства минеральной ваты и изделий ……………....29

9 Охрана труда и окружающей среды …………………………………..32

Список использованных источников……………………………………34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Сейчас во всём мире прослеживается тенденция к увеличению производства теплоизоляционных материалов из базальтового волокна, обусловленная ростом капитального строительства тепло-энергосберегающих объектов и их лучшими технико-экономическими характеристиками по сравнению с другими теплоизоляционными материалами.

Минеральная вата - это волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и их смесей.

Мягкие и полужесткие минераловатные плиты, а также плиты повышенной жесткости, имеют высокие показатели по экологической чистоте, теплопроводности, плотности и несгораемости, соответствующие современным требованиям к теплоизоляционным материалам. Этим обусловлено их широкое применение при строительстве, реконструкции или ремонте жилых домов и промышленных зданий, а также теплоизоляции трубопроводов различного назначения. Только одна плита из минеральной ваты площадью 1 кв.м толщиной всего 50 мм, утепляя внешнюю стену, позволяет экономить в год 108 MДж энергии. Изоляция из минваты позволяет экономить энергоресурсы и за счёт этого сокращать выбросы СО2 и других загрязнений. В недостаточно изолированных внешних перегородках конденсируется водяной пар. Вата характеризуется очень низким диффузионным сопротивлением, то есть высоким коэффициентом паропроницаемости. При утеплении минеральной ватой , пар свободно уходит, и, тем самым, устраняется источник отсырения перегородки. Стены "дышат", создавая здоровый микроклимат помещений.

Минвата не горит и препятствует распространению пламени. Минвата не выделяет токсических газов, дыма при воздействии огня, увеличивая время для эвакуации при пожаре. Минеральная вата - это волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород, металлургических шлаков и их смесей. Ведущие мировые производители минераловатной продукции в качестве сырья используют исключительно горные породы, что позволяет получать минеральную вату высокого качества с длительным сроком эксплуатации. Именно такой материал рекомендуется применять для ответственных конструкций - в случае, когда требуется многолетняя надёжная работа строений.

Основным свойством минеральной ваты, отличающим её от других теплоизоляционных материалов, является негорючесть в сочетании с высокой тепло- и звукоизолирующей способностью, устойчивостью к температурным деформациям, негигроскопичностью, химической и биологической стойкостью, экологичностью и лёгкостью выполнения монтажа.

По требованиям пожарной безопасности изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов. Более того, они эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Также изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях очень высоких температур, но при условии, что они не будут подвергаться механическим воздействиям, способным изменить их форму, после того как связующий компонент (присутствующий в них) разрушится. Дело в том, что минеральные волокна способны выдерживать температуру выше 1000°С, в то время, как связующий компонент начинает разрушаться уже при температуре 250°С. При более высоких температурах даже после разрушения связующего волокна остаются неповрежденными и связанными между собой, сохраняя свою прочность и создавая защиту от огня.

Изоляционные материалы из минераловатного утеплителя отличаются высокой химической стойкостью. Более того, минераловатный утеплитель является химически пассивной средой и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов. Теплоизоляционные и механические свойства изделий из минеральной ваты сохраняются на первоначальном уровне в течение десятков лет. Применение минеральной ваты позволяет обеспечить не только тепло-, но и звукоизоляцию стен. Минеральная вата значительно снижает риск возникновения стоячих звуковых волн внутри ограждающей конструкции, тем самым, увеличивается изоляция от воздушного шума. Звукопоглощающие свойства материала увеличивают затухание акустических волн и значительно снижают звуковой уровень помещения. Достоинства минераловатных утеплителей дополняет лёгкость выполнения монтажа и конструкций. Все минераловатные изделия на основе базальтовых горных пород экологически безопасны. Мягкие изделия легко режутся ножом, а более плотные - ножовкой.  

В зависимости от области применения и технических характеристик, производители выпускают теплоизоляционные материалы из минеральной ваты различных марок. Изоляция ограждающих конструкций включает в себя, как мягкие плиты и маты для применения в каркасных конструкциях, так и жёсткие и полужёсткие плиты, используемые, например, в фасадных конструкциях, где изоляция находится под воздействием нагрузок.

 

 

1 Номенклатура  продукции

 

В зависимости от температуры применения искусственные минеральные волокна делятся на:

-   стеклянные с температурой применения до 400°С;

-   рядовые с температурой применения до 600°С;

-   высокотемпературные

-   огнеупорные с температурой применения до 1000°С и выше соответственно.

Минеральная вата – продукт специальной переработки силикатного расплава с помощью различных технологических приемов. Это рыхлый материал, состоящий из тонких волокон стекловидной структуры.

Технические требования к минеральной вате приведены в ДСТУ Б В.2.7-94-2000 (ГОСТ 4640-93). Минеральная вата (минвата, минераловатный утеплитель, каменная вата) - волокнистый теплоизоляционный материал на синтетическом связующем, получаемый исключительно из минерального сырья - силикатных расплавов горных пород (часто используются силикатные расплавы из доменных шлаков, смесей осадочных и изверженных горных пород).Минеральная вата, т.е. вырабатываемое промышленным методом минеральное волокно, по своим свойствам очень напоминает асбестовое волокно. Она характеризуется значительной устойчивостью к высоким температурам и действию химических веществ[3]. Минеральная вата обладает также отличными тепло и звукоизоляционными свойствами. В строительстве она может почти полностью заменить асбестовое волокно. В настоящее время вырабатывается значительное количество минеральной ваты, находящей широкое применение в строительстве.

Цвет минеральной ваты белый, светло-серый, зеленоватый, коричневый, темно-бурый. Высокие теплоизоляционные свойства минеральной ваты обусловлены наличием большого количества воздушных пор: пористость достигает 95-96% . Диаметр волокон ваты колеблется от 1 до 10 мкм. С увеличением диаметра волокна увеличивается теплопроводность, поэтому стандартом ограничен диаметр волокна - не более 8 мкм. Длина волокна колеблется от 2-3 мм до 20- 30 см. Средний диаметр волокон и их длина зависят как от химического состава расплава, так и от ряда технологических факторов. Чем длиннее волокно, тем более упругими и прочными получаются изделия. Помимо волокон вата содержит частицы расплава, не вытянувшиеся в волокно. Эти включения получили название «корольки». Форма этих частиц в основном сферическая. Корольки повышают теплопроводность минеральной ваты, являясь «мостиками» передачи тепла.

Объемная масса минеральной ваты зависит от среднего диаметра волокна, содержания корольков и степени уплотнения. Стандартом предусмотрено определение объемной массы при удельной нагрузке 0,002 МПа, что соответствует нагрузке, которую испытывает вата в процессе эксплуатации. При одинаковой удельной нагрузке объемная масса возрастает с увеличением диаметра и содержания корольков. Стандартом предусмотрен выпуск ваты марок 75, 100, 125. Содержание корольков размером свыше 0,25 мм ограничивается стандартом: для марок 75-12%; 100-20%, 125-25%.Водопоглощение минеральной ваты при погружении в воду очень велико -до 600%).. Гигроскопичность колеблется от 0,2 до 2%. Грибоустойчивость минеральной ваты зависит от условий эксплуатации. Минеральная вата не является благоприятной средой для развития грибов. Однако под действием органических кислот, выделяемых грибами, минеральная вата может разрушаться. Повысить грибоустойчивость можно путем повышения кислотности волокон. Температура спекания ваты 700-800°С, соответственно температура применения 600-700°С.

     Ввиду того, что волокна представлены веществом в стекловидном состоянии, высокая температура эксплуатации способствует кристаллизации       (расстекловыванию), которая в зависимости от состава волокон может происходить уже при 500°С. С развитием этого процесса ухудшаются теплофизические свойства минеральной ваты. Ее теплопроводность не должна превышать 0,045 Вт/(м°С) при температуре (25+5)°С; 0,064 Вт/(м°С) – при (125+5)°С; 0.105 Вт/(м°С) – при (300±5)°С.

Кислая вата меньше подвержена расстекловыванию. Минеральная вата обладает огнезадерживающими свойствами благодаря негорючести и малой теплопроводности. Теплопроводность зависит от диаметра волокна, объемной массы и содержания неволокнистых включений в вате. Увеличение диаметра волокна влечет за собой повышение теплопроводности. При увеличении диаметра волокна с 3 до 12 мкм теплопроводность растет на 10%. Сырьем для производства минеральной ваты чаще всего являются отходы промышленности - металлургические, и топливные шлаки, золы, керамический стеклянный бой, бой силикатного кирпича и пр., а также горные породы. Измельчение сырьевых компонентов способствует ускорению реакций силикатообразования и гомогенизации расплава, которая необходима для получения стабильных свойств волокна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Применяемое сырье, его характеристика

 

Производство минеральной ваты включает следующие процессы: подготовку сырья; плавление сырья и получение силикатного расплава; переработку расплава в волокно; формирование минераловатного ковра; рулонирование минераловатного ковра.

Металлургические доменные шлаки - один из основных видов сырья для производства минеральной ваты. Химический состав их представлен следующими наиболее важными оксидами, % по массе:2 - 35…40;

А12О3 - 7…17; е2О3 + FеО - 0,5…3;

СаО - 31…47;

Мg0 - 5…11;

МnО - 0,4…2,2.

Подшихтовку шлаков производят кислыми добавками с высоким содержанием SiO2 и Al2O3 с целью понижения модуля основности шихты Мо до значения не более 0,8 (или модуля кислотности Мк до значения не менее 1,25), определяемых по формулам:

Ваграночные шлаки характеризуются повышенным содержанием кислых оксидов и пониженным - основных, % по массе: SiO2 - 40…46; А12О3 - 10…18; Fе2О3+FеО - 5…15; СаО - 20…34; МgО - 1,5…8. Модуль основности Mо=0,35...0,72 (Мк=1,37...2,82). Их можно использовать как однокомпонентное сырье, а также в качестве подкисляющей добавки к более основным шлакам. Имеют невысокую температуру плавления.

Мартеновские шлаки относятся к основным шлакам с содержанием СаО+МgО - 42…54%, SiO2+А12О3 - не более 40%; Мо=1,3...2 (Mк=0,49...0,76). Характеризуются повышенным содержанием Fе2О3+FеО - 8…24%. Их можно использовать как добавку к очень кислому сырью с целью повышения подвижности силикатного расплава и производительности плавильного агрегата за счет высокого содержания основных оксидов и как плавень, понижающий температуру плавления за счет повышенного содержания оксидов железа.

Шлаки цветной металлургии, как правило, в большинстве своем пригодны для производства минеральной ваты. Имеют разнообразный химический состав, но в основном относятся к кислым и ультракислым шлакам, имеют Мо=1,1...0,3 (Mк=0,9...3). Вязкость расплавов шлаков никелевого, оловянного, цинкового, свинцового производств при температуре 1250…1350°С вполне приемлема и составляет 0,13…0,8 Па∙с. Гораздо более вязки шлаки медеплавильного производства - 20 Па∙с при температуре 1350°С, в связи с чем необходима их дошихтовка.

Горные породы наиболее пригодны в виде изверженных пород габбро-базальтовой группы и метаморфических пород и мергелей со сходным химическим составом. Следует отметить, что запасы такого сырья в нашей стране практически неограниченны. Химический состав горных пород, применяемых для производства минерального волокна, колеблется в следующих пределах, % по массе: SiO2 - 45…65; А12О3 - 10…20; Fе2О3 +FеО - 10…15; СаО - 5…15; МgО - 5…15; N2О+К2О - 1…3.

Отходы силикатного и керамического производств широко используют при получении минеральной ваты в процессе дошихтовки основного сырья в качестве подкисляющей добавки с содержанием SiO2+А12О3 - 70…85%.

В противном случае полученное силикатное волокно обладает низкой механической прочностью и является неустойчивым по отношению к воздействию воды в силу высокого содержания в нем СаО.

Запасы сырья, позволяющего изготавливать минеральную вату из однокомпонентной шихты без добавок, весьма ограничены, поэтому большинство заводов работает на двухкомпонентной шихте. Шихта должна обеспечивать необходимую вязкость расплава и долговечность волокна.

По существующему стандарту модуль кислотности минеральной ваты должен быть не менее 1,5 для высшей и не менее 1,2% для первой категории качества.С повышением модуля кислотности увеличивается долговечность минеральной ваты, так как становится больше ее химическая стойкость и, в частности, водостойкость. Водостойкость минеральной ваты характеризуется показателем рН; минеральная вата относится к высшей категории водостойкости при рН<5, 1-й категорий при рН <7.

Показатель рН гидролитической стойкости минepaльной ваты повышается при увеличении содержания в ней кислых окислов SiO2 и А12О3. Однако рост количества кислых компонентов шихты приводит к возрастанию вязкости, что влечет за собой снижение производительности и ухудшение условий волокнообразования. В связи с этим при выборе состава шихты приходится искать оптимальное решение. С одной стороны, не допускать слишком большой вязкости во избежание нарушения технологического процесса; с другой стороны, не допускать низкого содержания в шихте кислых окислов в ущерб долговечности минеральной ваты.