Производство Стеклосиликата

Водно-спиртовой раствор  этилсиликоната натрия представляют собой жидкости светло-коричневого цвета с содержанием 30% сухого остатка. Плотность жидкости 1,19 г/см3, содержание кремния не менее 4%. Жидкость транспортируют и хранят в железных бочках вместимостью 100—250 л. Срок хранения в таре при температуре от 0 до 30°С не более 6 месяцев.Добавка обладают ограниченным воздухововлечением (5 - 6 %), что имеет важное значение для получения однородного по прочности и морозостойкости материала.

Несмотря на существенные преимущества кремнийорганических  добавок перед воздухововлекающими, их широкое применение в настоящее время ограничено из-за высокой стоимости. При существующих ценах на ГКЖ их применение целесообразно только в отдельных случаях, там, где бетон подвергается большому количеству циклов замораживания-оттаивания в растворах хлористых солей или где снижение прочности бетона может потребовать увеличения толщины покрытия.

Кремнийорганическая жидкость ГКЖ-10 в соответствии с техническими условиями МР ТУ 6-02-271-63 должны удовлетворять следующим требованиям:

- цвет: от желтого до светло-коричневого (осадка не допускается);

- содержание сухого остатка  в весовых процентах 30 ± 5;

- щелочность (в пересчете  на NaОН) в весовых процентах 15 ± 2;

- содержание кремния в  весовых процентах не менее  4;

- плотность 1,19 ± 0,02 г/см3.

Поставляются заводами в  виде водно-спиртовых растворов 30 %-ной  концентрации этилсиликонат натрия. До употребления жидкость хранят в металлической таре при температуре от 0 до 30 °С.

При работе с добавками  ГКЖ-10, ГКЖ-11 должны соблюдаться следующие правила техники безопасности:

- рабочие должны быть  обеспечены резиновыми перчатками  и фартуками;

- растворы ГКЖ-10, ГКЖ-11 не  должны попадать на открытые  участки кожи; в случае попадания  на кожу их необходимо смыть струей воды. (Таблица 5)

 

Таблица 5 – Химический состав сырьевых компонентов

Наименование материала	Содержание оксидов, %						П.П.П.
	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	R2O	SO3
Жидкое стекло	64,5	0,03	0,16		21,5		1,07
Мел	1,9	0,5	54,3	0,2	0,2	0,3	42,3

 

 

2. 2 Состав сырьевой массы

Производство теплоизоляционных  и акустических материалов направлено на формирование заданной структуры готового продукта. Это достигается различными технологическими приемами, в том числе использованием специальных компонентов сырьевой массы. Поэтому в большинстве технологий теплоизоляционных и акустических материалов предусмотрена подготовка сырьевой смеси, включающей несколько составляющих.

Технология описанная  в данном курсовом проекте предусматривает  приготовление трехкомпонентной смеси: 93…95% жидкого стекла плотностью 1,4…1,45 г/см3; 7…5% мела с удельной поверхностью 2000…3000 см2/г и 0,5…1,0% гидрофобизпрующей добавки ГКЖ – 10.

В данном разделе курсового  проекта предоставлен расчет количественного состава сырьевой смеси по общепринятым методикам; в некоторых случаях допускается использование рекомендуемых в литературе рецептур смеси (по согласованию с руководителем); состав сырьевой смеси представлен в виде таблицы 6. [2]

 

Таблица 6 – Состав сырьевой смеси для получения стеклопора

Наименование компонентов	Расход компонентов на получение 1м3  изделия, кг	Содержание компонентов  в смеси,%
		С учётом жидко го компонента	Без учета жидко го компонента (в абсолютно сухом состоянии)
Жидкое стекло	84,6	37,6	94
Мел	4,5	4,8	5
ГКЖ - 10	0,9	0,3	1
Вода	-	57,4	-

 

2.3 Выбор и обоснование  способа производства

Существуют несколько  способов производства теплоизоляционных  материалов на основе вспученного жидкого стекла.

Один из способов предусматривает  предварительное получение биссера путем химического взаимодействия капель однородной массы из жидкого стекла, наполнителя и до 5% добавок, с соляной кислотой, и дальнейшую сушку и вспучивание этого бисера во вращающейся печи. В итоге получается гранулированный теплоизоляционный материал с размером гранул >5 мм (стеклопор).

Второй способ предусматривает  получение гранул из аналогичной  технологии стеклопора сырьевой смеси в распылительной башенной сушилке. В этом же агрегате происходит вспучивание. В итоге получается грануированный материал с размером гранул <5 мм (силипор).

В данном курсовом проекте  выбран стеклопор, так как размер гранул стеклопора позволит достичь достаточной плотности и прочностных и морозостойких показателей композиционного материала.

Различают три разновидности способа производства стеклосиликата.

Стеклосиликат первой разновидности относится к крупнопористым легким бетонам; это гранулы стеклопора, омоноличенные контактным способом щелочными силикатами. Средняя плотность крупнопористого стеклосиликата находится в пределах 80 – 140 кг/м3, прочность при сжатии – 0,15 – 0,4 МПа, теплопроводность – 0,05– 0,07 Вт/(м·°C).

Стеклосиликат второй разновидности относится к группе омоноличенных наполненных материалов и назван обжиговым стеклосиликатом. Его технология предусматривает вспучивание жидкостекольной связки. Средняя плотность обжигового стеклосиликата равна 130 – 200 кг/м3, прочность при сжатии – 0,2 – 0,4 МПа, теплопроводность – 0,07 – 0,08 Вт/(м·°C).

Стеклосиликат третьей разновидности также относится к группе омоноличенных наполненных материалов. Формуют его путем заливки самовспенивающейся композицией на основе жидкого стекла, отверждение которой происходит при нормальных температурах. Этот вид стеклосиликата получил название заливочного. Средняя плотность 120 – 200 кг/м3, прочность при сжатии 0,2 – 0,4 МПа, теплопроводность 0,06 – 0,08 Вт/(м·°C). [5]

В данном проекте выбран 2 способ производства стеклосиликата.

Данный способ производства наиболее рационален и имеет следующие  преимущества:

• доступность и распространенность сырьевой базы.В производстве используются как природные, так и техногенные сырьевые материалы.  Использование мела в производстве в качестве наполнителя, позволяет существенно снизить себестоимость готовой продукции и улучшить ее качеств . Эффективность применения зол в технологии вяжущих веществ и композиций определяется: возможностью расширения сырьевой базы за счет реакционноспособных доступных материалов;
• снижением топливно-энергетических затрат при производстве строительных материалов благодаря специфичности химико-минерального состава и физических свойств отходов;
• использование в производстве отходов и побочных продуктов других отраслей промышленности способствует не только экономии топлива, электроэнергии и сырья, но и увеличивает объем выпуска продукции, сокращает площади хозяйственно пригодных земель, отводимых под карьеры и отвалы, улучшает экологические условия;
• данный способ производства позволяет использовать продукт в трех направлениях: в качестве полуфабриката доставлять потребителю, использовать в виде засыпочных теплоизоляционных материалов, а также для дальнейшего производства изделий с вовлечением связующего, в зависимости от требуемых показателей;
• выбранное оборудование  гарантируют высочайшую производительность;
• оборудуется системой датчиков, электронных и механических сенсоров, позволяющих сохранять высокий уровень безопасности для защиты оператора, продукта и самого оборудования;

Исходя из данных показателей , а также учитывая качество исходного сырья и требования, предъявляемые к готовой продукции, все достоинства данного производства можно сделать вывод о его рациональности.

Производство стеклосиликатных плит включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы:

− первая - это операции по производству стеклопора;

− вторая – омоноличивание стеклопора с введением жидкого стекла в качестве связующего.

В свою очередь производство вспученных материалов включает следующие  операции:

• подготовка сырьевых компонентов;
• получение однородной массы;
• подготовка формовочной массы;
• грануляция массы, получение бисера,вспучивание.

Особенности построения данной технологической схемы основывается на состоянии и свойствах выбранных материалов, а также на требованиях, предъявляемых к материалам.

 

2.4 Обоснование выбора  технологической схемы

По выбранному способу  производства разработана принципиальная схема производства с указанием последовательности и взаимосвязи главнейших технологических операций.

Первоначально для производства изделий нужно выбрать составляющие. В данном проекте это стеклопор и жидкое стекло в качестве связующего.

Существует два  основных гранулированных материала  на основе жидкого стекла:

• силипор;
• стеклопор.

Для  производства стеклосиликата выбран стеклопор, так как он по размерам превосходит силипор, тем самым наше изделие будет более прочным и надёжным.

Принципиальная технологическая  схема получения стеклосиликата на основе стеклопора (Рисунок 2):

• подготовка связующего;
• приготовление формовочной массы (перемешивание компонентов; орошение гранул связующим в форме с перфорированным дном;
• распыление связующего при укладке гранул в форму; приготовление гидромасс;
• формование;
• твердение (режим зависит от связующего).

Далее схема будет состоять первоначально из получения стеклопора, а затем омоноличиванием его связующим в виде жидкого стекла.

Производство стеклопора включает в себя следующие этапы:

• приготовление однородной смеси из жидкого стекла и добавок в смесителе вертикального типа;
• грануляция: формовочная смесь проходит фильерную пластину и, разбиваясь на капли, падает в ванну, заполненную раствором хлорида кальция; капли превращаются в гранулы, устойчивость которых обеспечивается прочным поверхностным слоем из кремнегеля; температура раствора 22 – 30 0С; продолжительность обработки 40 мин; в результате грануляции образуется бисер.
• бисер, отфильтрованный из раствора соли, транспортируется в сушильный барабан, где обрабатывается до остаточной влажности 27 – 30 %;
• вспучивание бисера в печи кипящего слоя при 350 – 450 0С в течение 1 – 3 мин.

 

 

Рисунок 1 – Технологическая схема получения стеклопора

 

 

1 – смеситель, 2 – фильерная пластина, 3 – расходный бак, 4 – гранулятор,

5 – сушильный барабан, 6 – печь кипящего слоя, 7 –  место затаривания

 

 

Рисунок 2 - Принципиальная технологическая  схема получения стеклосиликатных плит.

 

2.5 Технологическая схема  производства изделий

Раннее был сделан выбор сырьевых материалов. Необходимая подготовка сырья включает в себя растворение силикат − глыбы, помол мела. Добавка в виде золы уже имеет неодходимые показатели тонкодисперсности.

Растворение силикат глыбы  происходит в автоклаве.

Автоклав − аппарат  для проведения различных процессов  при нагреве под давлением  выше атмосферного (как правило, до 500 град. Цельсия и 1500 кгс/кв. см), благодаря  чему достигается ускорение реакции  и увеличение выхода продукта. Представляет собой сосуд емкостью от нескольких десятков куб. см до сотен метров кубических. Автоклавы бывают вращающимися, качающимися, горизонтальными, вертикальными, колонными. Применяются в химической, резиновой (для вулканизация технических изделий), пищевой промышленности; в гидрометаллургии; производстве стройматериалов (для тепло-влажностной обработки силикатного кирпича и силикатных изделий из ячеистого бетона. Автоклав предназначен для тепловлажностной обработки при давлении теплоносителя до 1,2 МПа изделий шириной до 3,2 м из ячеистых бетонов или силикатных изделий.

Автоклав состоит из корпуса, 2ух крышек с механизмами  подъёма и двух байонетных колец с механизмами поворота, подвижных опор, неподвижной опоры, насосных станций с системой гидравлического и электрического управления. Корпус автоклава представляет собой сварной цилиндр с приваренными к нему по торцам фланцев крышками. На наружной поверхности корпуса имеются фланцы для трубопроводов, арматуры, а также кронштейны для механизмов открывания крышек и поворота байонетных колец. Байонетное кольцо служит для плотного запирания крышек автоклава. Крышки и байонетные кольца имеют зубья. При повороте байонетного кольца относительно оси автоклава зубья его заходят за выступы фланца крышки, образуя замок. Чтобы предохранить резиновую прокладку байонетного кольца от перегрева, место уплотнения и охлаждают проточной водой, проходящей по специальным кольцевым каналам. Крышка автоклава закреплена на вращающемся вокруг неподвижной оси рычаге. Внутри корпуса автоклава вдоль образующей цилиндра установлен рельсовый путь и расположен перфорированный паропровод, что позволяет обеспечить равномерную подачу пара по длине автоклава.

Гидравлический привод автоклава имеет насосную станцию  и два распределителя по одному для каждой крышки. Распределители служат для распределения масла в гидроцилиндры механизмов поворота байонетного кольца и подъема крышки.