Общая характеристика и свойства минеральной ваты

Содержание

 

       стр.

 

Введение ^{. . . . . . . . .} 3

1. Общая характеристика и свойства минеральной ваты . . 4
2. Назначение минеральной ваты и изделий на ее основе . . 5
3. Виды теплоизоляционных изделий из минеральной ваты . . 7
4. Сырье для производства минеральной ваты . . . . 8
5. Технология минеральной ваты . . . . . . 11
1. Основное оборудование . . . . . . 11
2. Формование изделия . . . . . . .         21
6. Расчет состава шихты для производства минеральной ваты . 22
1. Исходные данные для расчета шихты . . . . 22
2. Расчет состава шихты методом последовательного . . .

приближения . . . . . . . . 23

3. Расчет состава шихты методом суммирования и расчета систем алгебраических уравнений . . . . . . 25
7. Расчет материального баланса для производства 1т минеральной ваты . . . . . . . . . . . 27
1. Обоснование состояние влажности, технологических  и производственных затрат сырья . . . . . 27
2. Суммирование материального баланса по массе для получения 1т минеральной ваты . . . . . . . 28
8. Расчет складских помещений для исходного сырья и готовой продукции . . . . . . . . . 29
9. Контроль производства минеральной ваты и изделий из нее . 31

Список использованной литературы . . . . . 33

 

ВВЕДЕНИЕ

Теплоизоляционные материалы  — разновидность строительных материалов, характеризующихся малой теплопроводностью. Разность температур в средах, разделенных  ограждением, приводит к переходу тепла  от нагретой к холодной среде. Цель теплоизоляции — ограничить количество передаваемого тепла. Любое ограждение оказывает некоторое сопротивление переходу тепла. Однако для достижения значительного теплосопротивления необходимо либо делать ограждение большой толщины, что экономически нецелесообразно, либо применять теплоизоляционные материалы, позволяющие значительно уменьшить толщину ограждения.

Малая теплопроводность этих материалов объясняется наличием большого числа пор, заполненных воздухом, который в неподвижном состоянии  является плохим проводником тепла. Таким образом, отличительная особенность  строения теплоизоляционных материалов — высокая пористость.

Основным видом теплоизоляционных  материалов в СНГ и за рубежом в настоящее время является минеральная вата и изделия из нее.

В нашей стране промышленное производство шлаковаты получает развитие в годы Советской власти: в 1930 г. на Билимбаевском металлургическом заводе; в 1932 г. был пущен шлаковатный цех в Сатке; в 1933 г. введен в действие новый Билимбаевский шлаковатный завод. В 1950г. в СНГ уже производилось около 30 тыс.м³ в год шлаковаты и начался выпуск минераловатного ковра в рулонах. В дальнейшем наметилась тенденция к сокращению доли выпуска товарной минеральной ваты и увеличению производства изделий из нее, которая сохраняется и в настоящее время, как в нашей стране, так и за рубежом.

Основными минераловатными изделиями на практике являются минераловатные плиты на синтетическом и битумном связующем, прошивные маты, плиты для строительной и монтажной изоляции.

В настоящее время самым экономичным  и наиболее распространенным является способ производства минеральной ваты, сочетающий использование вагранки и четырехвалковой центрифуги. Он позволяет получать волокна высокого качества.

Применение минераловатных изделий в строительстве при возведении кирпичных стен сокращает на 50% потребность в кирпиче, в 2,5…3 раза уменьшает расход цемента и извести, уменьшает трудовые затраты на строительных площадках и сметную стоимость строительства. Поэтому неудивительно, что при развитии новых методов строительства минеральная вата находит все большее применение.

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И СВОЙСТВА МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

 

Множество способов волокнообразования, а также разнообразие исходного сырья предопределяют различия качественных показателей ваты.

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.

Основным показателем минеральной  ваты является диаметр волокон, колеблющийся в пределах 1…10 мкм. В соответствии с требованиями ГОСТ4640–84 толщина волокон ваты, применяемой для изготовления теплоизоляционных изделий, не должна превышать 8 мкм, так как увеличение ее влечет за собой увеличение теплопроводности. Длина волокон определяется химическим составом расплава и способом получения и составляет 2…300 мм. Более длинные волокна сообщают изделиям большую прочность и эластичность.

Частицы расплава, не вытянувшиеся в  волокна и имеющие, как правило, сферическую форму, получили название корольков. Эти включения ухудшают теплоизоляционные свойства материала. Согласно ГОСТ 4640–94, предусмотрен выпуск минеральной ваты марок 75, 100 и 125 с содержанием корольков размером свыше 0,25 мм не более 12, 20 и 25% соответственно. Марка минеральной ваты соответствует ее средней плотности при нагрузке 0,002 МПа.

Пористость минеральной ваты достигает 96%, что обусловливает ее высокие теплоизолирующие свойства. Характер пор открытый, поэтому минеральную вату следует оберегать от увлажнения, так как при этом резко увеличивается ее теплопроводность. Водопоглощение минеральной ваты при погружении в воду высокое – до 600%, гигроскопичность 0,2…2%.

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.

 

2 НАЗНАЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ И ИЗДЕЛИЙ НА ЕЕ ОСНОВЕ

 

В индустриальном строительстве изделия  из минеральной ваты применяют главным образом в качестве тепло – и звукоизолирующих материалов. Для теплоизоляции ограждающих конструкций используют полужесткие и жесткие плиты на синтетическом связующем. Теплоизоляцию покрытий в промышленных зданиях организуют с применением твердых плит и плит повышенной жесткости, позволяющих обходиться при производстве кровельных работ без цементной стяжки. Изделия типа шнуров и жгутов из минеральной ваты.

Область применения декоративно-акустических плит типа «Акмигран» – звукоизоляция и эстетическое оформление интерьеров в общественных и промышленных зданиях с относительной влажностью не более 70%. Для тепло – и звукоизоляции промышленного и энергетического оборудования в широких масштабах применяют минераловатный войлок и маты, цилиндры, полуцилиндры, сегменты, обкладочные бруски и пр.

Условия эксплуатации минераловатных теплоизоляционных материалов должны исключить их увлажнение и свободную циркуляцию через их толщу воздуха, так как в этом случае резко ухудшаются их теплоизолирующие свойства. Нагрузка на изделия из минеральной ваты не должна превышать допустимой, в противном случае изделие деформируется, уплотняется и не отвечает в полной мере своему прямому функциональному назначению. Температура применения минеральной ваты, получаемой из рядового сырья, 600…700°С. Температура эксплуатации минераловатных изделий зависит от типа волокна, используемого связующего, технологии получения и составляет: для изделий на битумном связующем – 60…70°С, при обкладке техническим картоном – до 100°С; на синтетическом связующем – 250…350°С; на крахмальном связующем – до 400°С; для жгутов и шнуров – до 600°С.

Высокие технико-экономические показатели минеральной ваты и изделий на ее основе – хорошие тепло – и звукоизолирующие характеристики, относительно несложная технология, распространенность сырья, невысокая себестоимость – обусловливают ее широчайшее внедрение в различные области народного хозяйства.

По данным ВНИИТеплоизоляция, выпуск минеральной ваты и минераловатных изделий составляет в настоящее время более 14,5 млн. м³/год, т.е. около 56% всех выпускаемых в стране теплоизоляционных материалов, и цифра эта будет неуклонно расти.

В связи с развитием производства и применения в строительстве легких ограждающих конструкций освоен выпуск новых эффективных тепло – и звукоизоляционных минераловатных материалов:

• минеральных плит повышенной жесткости, изготовленных различными способами, плотностью 175…250 кг/м³, прочностью на сжатие 0,04 МПа и выше при 10%-й линейной деформации, предназначенных для утепления плоских железобетонных покрытий под рулонную кровлю без стяжек, плоских покрытий из стального профилированного настила;
• твердых минераловатных плит плотностью 250…300 кг/м³ и прочностью 0,05…1 МПа при 10%-й линейной деформации для утепления покрытий по стальному профилированному настилу и для полистовой сборки стен промышленных зданий;
• армированных самонесущих минераловатных плит плотностью 150 кг/м³ для утепления скатных покрытий из профилированных асбоцементных, стальных, алюминиевых листов.

 

3 ВИДЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

 

В зависимости от вида и степени  обработки минеральной ваты теплоизоляционные изделия на ее основе делятся на: сыпучие материалы — гранулированная минеральная вата; гибкие рулонные изделия — маты прошивные, маты на синтетическом связующем (минераловатный войлок); шнуровые материалы — жгуты (шнуры); жесткие штучные изделия — плиты, скорлупы, оболочки, сегменты на органическом и неорганическом связующем.

Даже простейшая обработка минеральной  ваты — грануляция — значительно улучшает ее основные эксплуатационные качества: уменьшает количество корольков, снижает среднюю плотность, повышает упругость. Появляется возможность частично механизировать укладку ее в дело, например с помощью пневмотранспорта. Тем не менее, ей присущи многие недостатки «сырой» минеральной ваты.

Гибкие рулонные прошивные маты с не скрепленными или частично скрепленными между собой волокнами ваты, посредством связующего, изготавливают заключением минераловатного ковра в гибкую оболочку (водостойкую бумагу, ткань, сетку, полиэтиленовую пленку, алюминиевую фольгу и т.п.) с последующей прошивом их нитями, шпагатом, проволокой и пр.

Гибкие рулонные непрошивные маты (войлока) изготавливают скреплением волокон между собой с помощью связующего.

Гибкие шнуры получают набивкой минеральной ваты в оплетку из металлической проволоки, хлопковых или синтетических нитей.

Все остальные виды минераловатной продукции изготавливают с применением связующего, от вида и количества которого зависит степень жесткости и механическая прочность получаемых изделий.

 

 

 

Рисунок 3.1 - Теплоизоляционные конструкции из минераловатных цилиндров с различными покрытиями: а - листовой металл; б - асбестоцементные материал;

в – рулонный материал; г - гибкий стеклопластик

 

В данной курсовой работе предполагается изготовление из минеральной ваты прошивных  матов. Технические требования к  прошивным матам из минеральной  ваты приведены в ДСТУ Б В.2.7-98-2000 [12], (ГОСТ 21880-94 [13]). Требования распространяются на прошивные маты с обкладочным материалом или без него (далее - маты) и на маты гофрированной структуры (далее - маты ГС), изготовленные из минеральной ваты и предназначенные для тепловой изоляции строительных конструкций зданий и сооружений и промышленного оборудования при температуре поверхности от -180 до +700⁰С.

В зависимости от плотности маты подразделяют на марки 75, 100, 125. Маты марки 75 не должны применяться для тепловой изоляции промышленного оборудования.

В зависимости  от структуры обкладочного материала  и предельной температуры применения маты подразделяют на типы, указанные в табл. 3.1.

 

 

 

 

Таблица 3.1 – Типы матов в зависимости от структуры обкладочного материала и предельной температуры применения

 

Тип мата	Наименование обкладочного материала	Предельная температура применения, К (0С)
М1, МГС1	Без обкладочного материала	973 (700)
М2, МГС2	Металлическая сетка, стеклоткань марки  ТКТ	973 (700)
МЗ, МГСЗ	Ткань, сетка, холст нетканый, материал из стекловолокна	723 (450)
М4, МГС4	Картон гофрированный, коробочный или  кровельный	353 (80)
М5, МГС5	Бумага, бумага дублированная полиэтиленом	333 (60)