Выбор способа и технологической схемы производства

Введение

 

Пеностекло (или утеплитель вспененного стекла) представляет собой легкий ячеистый формованный материал из стекла с равномерно распределенными ячейками (порами) диаметром от 0,1 - 5 мм, разделенными тонкими стенками.

Ячеистое строение пеностекла может быть получено:

·   введением в состав стекольной шихты веществ, вызывающих обильное пенообразование в процессе варки стекла;

·   пронизыванием расплава стекла воздухом или газами;

·   вспениванием размягченного стекла под вакуумом;

·   вспениванием измельченного стекла пенообразующими веществами, например мыльным корнем, на холоде с последующим фиксированием структуры спеканием частиц стекла (холодный способ);

·   спеканием смеси порошкообразного стекла с газообразователем (порошковый способ).

В промышленных масштабах пеностекло чаще всего получают порошковым способом.

В зависимости от назначения различают теплоизоляционное, звукопоглощающее и специальное пеностекло. Широкое применение в строительной технике нашло лишь теплоизоляционное пеностекло.

Отходы, образующиеся при распиловке плит в виде кусков и крошки, используют в засыпных теплоизоляционных конструкциях.

В отличие от традиционных теплоизоляционных материалов (газобетона, пенопластов, минеральной ваты и стекловаты), пеностекло обладает отличными монтажно-конструкционными свойствами: легко обрабатывается режущими инструментами, сверлится, прибивается гвоздями, клеится. Поскольку наружная поверхность материала состоит из множества разрезанных ячеек, то пеностекло легко и прочно клеится мастиками, хорошо штукатурится, сочетается с алюмосиликатными вяжущими (цементными, известково-цементными растворами).

Производство пеностекла способно переработать огромное количество стеклобоя, избавив население от вечного мусора.

гранулятор стеклобой спекание технологический

 

Номенклатура продукции

 

Пеностекло выпускают в форме блоков, плит и гранул.

Размеры:

Длина - от 200 до 475 мм (с интервалом 25 мм)

Ширина - от 125 до 400 мм (с интервалом 25 мм)

Толщина - 60,80,100,120 мм

Объемный вес - 150-250 кг/м3

Плотность пеностекла - 110-200 кг/м. куб.

Пористость - 80-95%

Размеры пор - от 0.1 до 2-3 мм.

Сорбционная влажность пеностекла - 0,2-0,5%, при ф=97% Теплопроводность пеностекла - 0,04-0,08 Вт/(м·К)(при +10°С) Паропроницаемость пеностекла - 0-0,005 мг/(м.ч.Па)

Предел прочности на сжатие - 0,7-4 МПа

Предел прочности на изгиб - 0,4-0,6 МПа

Температура начала деформации пеностекла - 450°С

Водопоглощение пеностекла 0-5 % от объёма.

Шумопоглощение: до 56 Дб

Воздухопроницаемость - 0

Кислотноупорность - устойчив к воздействию кислот и их паров

Горючесть - абсолютно негорючий материал, не выделяет

токсических веществ

Срок службы - неограниченно

Эффективный диапазон температур: от −260°С до +500°С.

Эксплуатационные характеристики пеностекла. Помимо высокой тепло- и звукоизоляционной способности, вспененное стекло обладает высокой прочностью, долговечностью, морозостойкостью. Данный материал не поддерживает горение, не выделяет токсичных газов, экологически и гигиенически безопасен, прост в монтаже и эксплуатации, стоек к большинству кислот и их паров, не склонен к поражению плесенью и бактериями, недоступен для грызунов. И самое главное - сохраняет свои потребительские характеристики ни один десяток лет. Такого набора превосходных характеристик, пожалуй, нет ни у одного аналогичного теплоизоляционного материала.

Пеностекло используют в качестве утеплителя стен и перекрытий гражданских и промышленных зданий, для изоляции холодильных установок и тепловой изоляции производственного оборудования и трубопроводов. Ещё пеностекло это единственный утеплитель, который разрешено применять на атомных станциях. Гранулированное пеностекло используется преимущественно для утепления кровли и чердачных перекрытий, а также в качестве засыпного материала для стен. Благодаря развитой ячеистой поверхности оно хорошо сцепляется с другими строительными материалами в конструкциях при помощи обычных вяжущих веществ, например цемента.

Применение пеностекла в строительстве весьма эффективно. Если стравнить пеностекло с обыкновенным красным кирпичом, то для получения одинакового теплоизолирующего эффекта пеностекла потребуется по весу в 85 раз меньше, чем кирпича. Это значит, что 1 тонна пеностекла в качестве утеплителя может заменить 85 тонн или свыше 20 000 кирпичей.

 

Марка по плотности	Средняя плотность, кг/м3	Предел прочности, МПа (кг/см2), не менее		Коэффициент тепло-проводности, Вт/(м·К), не более	Водопоглощение по объему, %	Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па)	Морозо-стойкость, циклов, не менее
		при сжатии	при изгибе
100	100-120	0,5 (5)	0,1 (1)	0,043	2-20	0-0,2	50
150	121-170	0,7 (7)	0,2 (2)	0,053
200	171-220	1,2 (12)	0,3 (3)	0,063
250	221-270	1,7 (17)	0,4 (4)	0,073

 

Выбор способа и технологической схемы производства

 

Производство пеностекла осуществляется по следующей технологии: производят помол стекольного порошка в мельницах до нужной степени измельчения, после этого порошок стекла смешивают с газообразователем до получения однородной массы (пеностекольная шихта).

Для проведения вспенивания пеностекольную шихту засыпают в предварительно подготовленные формы из нержавеющей стали, которые направляют в печь, где происходит термическая обработка. После этого блоки пеностекла извлекают из форм и отправляют на механическую обработку, в ходе которой блоку придают нужную форму и размер.

Варка стекла

Варка стекла осуществляется в ванной печи с подковообразным направлением пламени. Данная печь более экономична и стекломасса получается более качественной, расход огнеупоров уменьшается. Ванная печь непрерывного действия, это позволяет установить стабильный температурный и газовый режим. Шихта загружается в загрузочные карманы, постепенно проходит зоны бассейна с различными температурными условиями и переходит в однородную гомогенную стекломассу. В каждой зоне необходимо поддерживать постоянный температурный режим. Контроль за режимами ванной печи осуществляется дистанционно. К контролируемым параметрам относятся: уровень стекломассы, давление, разряжение печи, температура варки. Газовый режим печи имеет большое значение для нормального хода варки стекла. Атмосферу в печи необходимо постоянно контролировать, анализируя дымовые газы горелок. Наиболее часто в варочной части печи поддерживают слабоположительное давление. Измеряют давление на уровне заклинка. Варка стекла должна производиться при температуре 1530 0С.

Получение гранулята

Сваренная стекломасса подается в гранулятор. Горячая стекломасса в виде струи лотком вместе с водой поступает в барабан, где происходит ее термодробление и перемещение винтовой поверхностью к разгрузочному отверстию конуса - бутары барабана. Излишки воды вытекают из загрузочного окна и отверстия конуса - бутары в баки. Приемное устройство, сам барабан, винтовая поверхность, конус - бутара и баки выполнены из нержавеющей стали. Вращение барабана осуществляется посредством шестерни, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом от электромотора через редуктор. Технические характеристики гранулятора приведены в таблице.

 

Технические характеристики гранулятора

Техническая характеристика	Значения
Диаметр барабана, мм	820
Число оборотов, об/мин	4,85
Производительность, м 3/ч, т/ч	14; 20
Привод гранулятора Электродвигатель, тип Мощность, кВт; об/мин Редуктор, тип Передаточное отношение	А-02-42-8 3; 710 РМ350-1-1Ц 48,57
Габаритные размеры, мм длинна ширина высота	4228 1660 1600

Помол гранулята

Гранулят подается элеватором в бункер хранения гранулята. Из бункера хранения стеклогранулят посредством лотка-самотека поступает в шаровую мельницу. Шаровая мельница периодического действия, имеет барабан, вал которого вращается на двух подшипниках. Привод мельницы осуществляется от электродвигателя через редуктор, фрикционную муфту и зубчатую передачу. Барабан шаровой мельницы заполнен примерно на 1/3 высоты мелющими телами и измельченным материалом. При вращении шары увлекаются стенками и поднимаются на определенную высоту. Затем шары вместе с материалом падают и ударами измельчают материал. Мельница загружается мелющими телами и материалом через люк, а по окончании помола разгружается через этот же люк. Характеристики мельницы в таблице.

 

Таблица. Техническая характеристика трубной многокамерной мельницы СМ - 14

Техническая характеристика	Значения
Диаметр барабана, мм	1500
Длина барабана, мм	5445
Число оборотов, об/сек.	0,45
Производительность, т/ч	7 - 8
Мощность электродвигателя, кВт Масса мелющих тел, т Масса мельницы без мелющих тел, т	130 12,25 39,4

Смешивание

Дозирование молотого стекла осуществляется в объемных весах-дозаторах. После дозирования молотое стекло поступает на смешивание. Жидкое стекло покупается у заводов-производителей, поступает на завод в вагонах-цистернах. Из вагонов-цистерн жидкое стекло разгружается в промежуточные емкости-контейнеры, которые с помощью автомобильного транспорта и кран балки транспортируются к емкости для хранения жидкого стекла, где происходит разгрузка промежуточных емкостей. Из емкости для хранения жидкое стекло поступает на дозирование в весы - дозатор и отвешенная порция жидкого стекла поступает на смешивание.

Подготовка цветного стеклобоя.

Данное производство предусматривает использование цветного стеклобоя собираемого у населения и закупаемого у стекольных заводов. Цветной стеклобой может быть зеленым, коричневым или других цветов, он добавляется при смешивании компонентов стеклокомпозитной плитки для придания декоративного эффекта. Технологическая схема обработки представлена на рис.

 

Рис. Технологическая схема обработки цветного стеклобоя.

 

Цветной стеклобой поступает в вагонах и разгружается грейферным краном в контейнеры. Контейнеры со стеклобоем подаются кран балкой на дробление в щековую дробилку, после дробления стеклобой ленточным конвейером в промывочный барабан, корпус которого исполнен из коррозионно-устойчивого материала. После промывки стеклобой ленточным транспортером и элеватором подается в бункер хранения стеклобоя. На ленточном транспортере происходит ручная отсортировка больших инородных включений. Стадии обработки стеклобоя происходят последовательно во времени на одной технологической линии для разных сортов стеклобоя. Компоненты отвешиваются на весах автоматах и смешиваются в лопастном смесителе. Соотношение жидкого стекла и молотого гранулята 20: 100. Соотношение цветного стеклобоя и стеклогранулята варьируется в зависимости от нужды в том или ином декоративном эффекте. Чаша смесителя вращается вокруг вертикальной оси на четырех роликах, установленных на станине. В нижней части чаши с наружной стороны закреплен зубчатый венец, через который чаша приводится во вращение. Привод валов осуществляется от электродвигателя через ременную передачу. Компоненты загружаются в бункеры, а из бункеров они согласно рецепту поступают в чашу смесителя.

Для попадания компонентов в чашу включают электродвигатель, чаша и два вертикальных вала, несущий каждый по три лопасти вращаются в противоположных направлениях. Технические характеристики смесителя представлены в таблице.

 

Таблица. Технические характеристики лопастного смесителя

Техническая характеристика	Значения
Тип смесителя	СБ - 138 Б
Объем загрузки сухими составляющими, л	1500
Объем готового замеса, л	1200
Число циклов работы в час	58
Продолжительность перемешивания, с	65
Крупность заполнителя, мм не более	70
Частота вращения ротора, об/мин	22,7
Установленная мощность электродвигателя, кВт	37
Масса, кг	3500
Габаритные размеры, мм длинна ширина высота	2850 2700 1860