Производство диатомитового кирпича способом выгорающих добавок

Федеральное агентство  по образованию

Пермский национальный исследовательский 

политехнический университет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Технология теплоизоляционных материалов»

НА ТЕМУ: Производство диатомитового кирпича способом выгорающих добавок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент группы ПСК-11-1

Лунева Т.Ю.

Проверил: доцент Семейных Н.С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2013

 

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………………3

2. Технологическая часть …………………………………………………………6

2.1.  Характеристика и номенклатура продукции……………………………6

2.2  Выбор, обоснование и описание принятой схемы технологического процесса…………………………………………………………………………….7

2.3.   Режим работы и производственная программа предприятия…….….13

2.4.  Сырьё и полуфабрикаты…………………………………...…………...14

2.5. Выбор и расчёт количества основного технологического оборудования……………………………………………………………………..19

     2.6.    Контроль производства и качества готовой продукции …………… 23

3. Техника безопасности и охрана труда………………….…………………… 24

4. Список использованной литературы …………...……………………………25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Керамические теплоизоляционные  изделия – это вид теплоизоляционных  материалов, которые применяют главным образом для устройства тепловой изоляции различного рода промышленных печей и теплопроводов. Температура применения керамических теплоизоляционных изделий зависит от применяемого для их изготовления сырья и находится в пределах 800 - 1600°С.

Основными достоинствами  керамических теплоизоляционных изделий являются более высокие значения температуростойкости, водостойкости и прочности, чем у других материалов, используемых для тепловой изоляции энергетических установок и трубопроводов.

Керамические теплоизоляционные  изделия вырабатывают в виде блоков, кирпича, скорлуп и сегментов (рис. 1 и 2). Размеры теплоизоляционного кирпича для удобства перевязки швов в кладке строительных и печных конструкций совпадают с размерами строительного и огнеупорного кирпича в мм: длина 250 и 230, ширина 123 и 113, толщина 65 и 40. Скорлупы и сегменты для изоляции труб имеют длину 330мм и толщину от 50 до 80мм.

Рис. 1.  Тепловая изоляция  трубопровода диатомитовыми сегментами

1—первый слой сегментов; 2— проволочное кольцо; 3 —второй слой сегментов; 4 — штукатурный слой; 6 — отделочный слой.

 

Рис. 2. Часть свода печи с изоляцией диатомитовым кирпичом

 

Свойства и способы  производства керамических теплоизоляционных изделий имеют много общего со свойствами строительной керамики и способами ее изготовления. Но между ними есть и различия, вытекающие из большей пористости этих изделий, чем строительной керамики. Например, пористость стеновых керамических изделий находится в пределах от 20 до 30% (по объему), а теплоизоляционных керамических изделий — от 55 до 75% и более. Высокая пористость керамических теплоизоляционных изделий обусловливает их небольшой объемный вес, малую прочность и низкую теплопроводность.

В зависимости от вида основного сырья керамические теплоизоляционные изделия могут быть:

• диатомитовые, сырьем для производства которых являются диатомит или трепел;
• вермикулитовые, получаемые из вспученного вермикулита и глиняного связующего;
• перлитовые, основным сырьем для производства которых служат вспученный перлит и глиняное связующее;
• легковесные огнеупорные, получаемые из огнеупорной глины и кварцита.

Высокопористое строение керамических теплоизоляционных материалов можно получать различными способами: введением и выжиганием выгорающих добавок, введением высокопористых наполнителей, способами газового вспучивания (газообразованием) и пенообразования. Закрепление же полученной высокопористой структуры и придание прочности изделиям во всех случаях достигают только в процессе обжига, что и позволяет объединить все многообразие этих материалов в одну группу керамических изделий.

Перечисленные выше способы получения высокопористой структуры керамических материалов имеют неодинаковую значимость. Некоторые из них применяют широко, а другие ограниченно в силу различных причин или вовсе не используют. Введение в формовочную массу высокопористых компонентов (вспученных перлита и вермикулита) либо существенно удорожает материал, либо снижает его температуру применения. Химическое вспучивание и вспучивание масс во время обжига применяют крайне редко из-за сложности технологии.

Наибольшее распространение получили два способа: способ пенообразования и способ введения и последующего выжигания выгорающих добавок. Последний способ весьма технологичен. Он позволяет точно регулировать среднюю плотность получаемых изделий, не требует введения в формовочную массу большого количества воды, вследствие чего сушку сырца можно производить без форм по ускоренному режиму при существенной экономии топлива.

В процессе данного способа  при выгорании добавок в межпоровых перегородках образуются микротрещины, которые играют роль компенсаторов напряжений, возникающих при цикличном нагревании и охлаждении материалов во время их службы в конструкции, в результате чего несколько увеличивается термическая стойкость изделий. Основным недостатком способа выгорающих добавок является ограничение верхнего предела пористости до 65%. Это объясняется тем, что традиционные выгорающие добавки (древесные опилки) образуют после выгорания поры неправильной формы, создающие в материале при его нагружении высокие напряжения. Поэтому прочность изделий падает при увеличении количества добавок и не обеспечивает заданных механических характеристик материала. Этот недостаток можно исключить, применяя технологию, по которой в качестве выгорающей добавки рекомендовано применять мелкие фракции (менее 0,5мм) пенополистирола, оставляющие после себя сферические поры с гладкой внутренней поверхностью. В этом случае общая пористость материалов может достигать 80 - 82%.

 

 

2. Технологическая  часть

2.1. Характеристика  и номенклатура продукции

Диатомитовый кирпич должен изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 2694 – 78 «Изделия пенодиатомитовые и диатомитовые теплоизоляционные. Технические условия».

По способу производства выделяют диатомитовые изделия (кирпич, блок, полуцилиндр, сегмент) и пенодиатомитовый кирпич.

Диатомитовые изделия в зависимости от плотности (объемной массы) подразделяются на марки Д-500 и Д-600, а пенодиатомитовый кирпич – на марки ПД-350 и ПД-400. В данной курсовой работе будет разрабатываться технология производства диатомитового кирпича марки Д.К1 – 600.

Основные физико-механические показатели и размеры изделий приведены в табл. 1.

Таблица 1

Характеристика изделий

№ п/п	Марка изделия	Размеры, мм			Объем, м3	Средняя плотность, кг/м3	Коэффициент теплопроводности при t=+25°С, Вт/(м°С)	Прочность, МПа
		l	b	h
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Д.К1-500	250	123	65	0,002	500	0,09	0,6
2	Д.К1-600	250	123	65	0,002	600	0,1	0,8
3	ПД.К2-400	230	113	65	0,0017	400	0,082	0,8
Примечание: К1 и К2 –  обозначение вида кирпича.

 

                                   

Рис. 3. Форма и размеры кирпича К1 и К2.

Допускаемые отклонения изделий от установленных размеров указаны в табл.2.

 

 

 

Таблица 2

Допускаемые отклонения размеров

Наименования изделий	Допускаемые отклонения, мм
	по длине	по ширине	по толщине
Кирпич	+/-5	+/-3	+/-2
Полуцилиндры	+/-5	+3	+/-2
Сегменты	+/-5	+3	+/-2

 

Изделия должны иметь  правильную геометрическую форму.

В изделиях не допускаются  дефекты внешнего вида:

• пустоты и включения шириной и глубиной более 10мм;
• искривления граней и ребер изделий более 3мм;
• отбитости и притупленности углов и ребер глубиной более 12мм и длиной более 25мм;
• сквозные трещины длиной свыше 30мм.

Влажность диатомитового кирпича должна быть не более 1,5%.

 

     2.2.Выбор, обоснование и описание принятой схемы технологического процесса

Технология  производства диатомитовых изделий  с выгорающими добавками заключается в том, что молотый диатомит смешивают с органическими веществами, смесь замачивают водой, из полученной массы формуют изделия, при обжиге которых органические добавки выгорают, а изделия приобретают нужную пористость и прочность.

Технологические схемы  производства представлены на схемах 1 и 2. В схеме №1 все процессы осуществляются раздельно, в схеме №2 предусмотрено совмещение некоторых процессов в одном агрегате, что выгоднее.

 

Схема 1; 2. Технологические схемы производства диатомитовых изделий с выгорающими добавками

 

Подготовка диатомита. Предварительно раздробленный диатомит для лучшего помола и смешивания его с опилками сушат в сушильных барабанах, шахтных мельницах или сушилках других типов. Прямоточные барабанные сушилки недостаточно эффективны в данном случае. Горячие газы при соприкосновении с холодным и влажным сырьем резко снижают свою температуру, отчего интенсивное испарение влаги происходит примерно лишь на ¹/₃ длины барабана. Сушилки этого типа требуют предварительного дробления диатомита и последующего после сушки помола его. Более эффективным способом сушки является совмещение помола и сушки диатомита в мельницах-сушилках (например, в шахтных мельницах), так как влажность сырья достигает 60% и выше.

Совмещенный процесс сушки и помола диатомита  в мельнице-сушилке вместо трех раздельных процессов — дробления, сушки и помола диатомита упрощает производство, интенсифицирует сушку и способствует получению более однородного по влажности диатомита, сокращению расхода электроэнергии и топлива, оздоровлению условий труда.

Смешивание диатомита с опилками и формование изделий. Высушенный до влажности 5 - 10% тонкомолотый диатомит смешивают с предварительно просеянными опилками. Вначале смешивают в сухом состоянии в двухвальных противоточных барабанных или других смесителях, после чего смесь увлажняют в одновальном смесителе-увлажнителе (см. схему №1). Опилочно-диатомитовую шихту полезно обрабатывать в смесительных бегунах для более тесного смешивания диатомита с опилками (см. схему №2). Катки бегунов выдавливают из сырой опилочно-диатомитовой массы воздух, уплотняют ее и заставляют частицы диатомита прочнее сцепляться с опилками.

После обработки  в бегунах масса становится более плотной, что повышает прочность изделий после обжига. Пузырьки воздуха, распределенные в твердом материале, как бы гидрофобизуют его, препятствуя прониканию воды; удаление же воздуха повышает смачиваемость материала. Поэтому после обработки массы в бегунах влага в ней распределяется равномернее.

Кроме того, происходит и дополнительное измельчение диатомита, что улучшает сцепление его частиц с опилками и способствует повышению коэффициента конструктивного качества изделий после обжига. Величина водозатворения опилочно-диатомитовых масс является одним из технологических факторов, придающих пористость изделиям. Чем больше воды вводится в массу и испаряется при сушке их, тем выше будет пористость изделий.

Опилки являются не только выгорающими, но и отощающими добавками к диатомиту, поэтому опилочно-диатомитовые массы можно увлажнять большим количеством воды без опасения вызвать усадку изделий при сушке и обжиге. Высокому водозатворению таких масс способствует пористое строение обоих компонентов сырьевой смеси: диатомита и древесных опилок.

Формуют изделия  из таких масс пластическим способом. Наиболее распространенным типом формующего агрегата являются ленточные прессы, применяемые для формования обыкновенного глиняного кирпича.

Сушка. Режим сушки изделий из диатомита с выгорающими добавками отличается от режима сушки глиняного кирпича и других изделий строительной керамики. Возникновение трещин и прочих дефектов в изделиях во время сушки происходит главным образом из-за неравномерности усадки, вызываемой градиентом влажности между внешними и внутренними слоями изделия. Древесные опилки отощают массу и сокращают усадку изделий при сушке, а также увеличивают влагопроводность массы. Поэтому изделия с выгорающими добавками можно сушить более интенсивно, чем изделия из менее тощих керамических масс.