Общая характеристика и свойства минеральной ваты

 

Номинальные размеры матов и предельные отклонения от номинальных размеров должны соответствовать  требованиям, указанным в табл. 3.2.

 

Таблица 3.2 – Номинальные размеры матов и предельные отклонения от номинальных размеров

 

Наименование показателя	Номинальные размеры, мм	Предельные отклонения от номинальных  размеров, мм
Длина	от 1000 до 5000 с интервалом 500	+30; -20
Ширина	500;1000	±20
Толщина	40, 50, 60, 70, 80, 100, 120	+5;-4
Примечание 1. По согласованию с потребителем допускается изготавливать маты других размеров. 2. Для матов, применяемых в строительных конструкциях, отрицательные отклонения по ширине не допускаются.

 

Условное  обозначение матов должно состоять из обозначения типа, марки, размеров по длине, ширине и толщине в миллиметрах, цифры 1 - для матов с обкладочным материалом, пришитым с одной стороны, цифры 2 - для матов с обкладочным материалом, пришитым с двух сторон, и обозначения настоящего стандарта.

Пример  условного обозначения в технической документации и при заказе мата типа М1, марки 100, длиной 1000, шириной 500, толщиной 60 мм, без обкладочного материала: М1 - 100 - 1000-500-60 ДСТУ Б В.2.7-98-2000 ( ГОСТ 21880-94).

Маты  должны изготовляться в соответствии с требованиями [12, 13] по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем. Маты должны быть прошиты сплошными швами в продольном или поперечном направлениях, при этом обкладочные материалы могут быть пришиты с одной или двух сторон.

Маты, применяемые  в строительных конструкциях, должны быть прошиты только в продольном направлении. Маты ГС допускается прошивать  сплошными швами только в продольном направлении. Расстояние между кромкой и крайним швом, между швами и шаг шва должны соответствовать требованиям, указанным в табл.3.3.

 

Таблица 3.3 - Расстояние между кромкой и крайним швом, между швами и шаг шва для прошивных матов

 

Наименование показателей	Значение
Расстояние между кромкой и  крайним швом, не более	100
Расстояние между швами, не более	120
Шаг шва	от 70 до 170
Примечание. По согласованию с потребителем значения параметров прошивки могут быть изменены при условии соблюдения требований стандарта по показателям плотности, сжимаемости и теплопроводности.

 

Не допускается разрыв более чем трех смежных стежков в одном шве, а также разрыв стежков в двух смежных швах матов.  Общая длина разрыва швов не должна превышать 10 % длины всех швов. Маты, имеющие на концах роспуск шва, допускается поставлять по согласованию с потребителем.

По физико-механическим показателям маты должны соответствовать требованиям, указанным в табл.3.4.

 

 

 

Таблица 3.4 – Требования к физико-механическим показателям прошивных матов

 

Наименование показателей	Значение для матов марки
	75	100	125
Плотность, кг/м3	до 85	св. 85 до 110	св. 110 до 135
Теплопроводность, Вт/(м∙К), не более, при температуре: (298±5)К (398±5)К (573±5)К	0,046 - -	0,044 0,065 0,150	0,044 0,064 0,130
Сжимаемость, %, не более	55	40	30
Упругость, %, не менее	70	75	80
Разрывная нагрузка, Н, не менее	80	100	120
Влажность, % по массе, не более	2	2	2
Содержание органических веществ, % по массе, не более	2	2	2
Примечание 1. Теплопроводность при температуре (573±5) К определяют только для матов типов М1 и М2. 2. Разрывную нагрузку и упругость определяют для матов, применяемых в строительных конструкциях.

 

Маты  ГС по плотности, влажности и содержанию органических веществ должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 1.6. Требования по разрывной нагрузке к матам ГС не предъявляют. По теплопроводности, сжимаемости и упругости маты ГС должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 3.5.

 

Таблица 3.5 – Требования к матам ГС по теплопроводности, сжимаемости и упругости

 

 

Наименование показателя	Значение для матов ГС марки
	75	100	125
Теплопроводность, Вт/(м∙К), не более, при температуре: (298±5)К (398±5)К (573±5) К	0,048 - -	0,048 0,078 0,078	0,048 0,076 0,150
Сжимаемость, %, не более	30	25	20
Упругость, %, не менее	70	80	90

 

 

4. СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

 

Сырьевая смесь для получения  силикатного расплава, из которого затем производят минеральную вату, обычно бывает многокомпонентной. По общепринятой методике состав шихты подбирают с таким расчетом, чтобы он обеспечивал модуль кислотности волокна (М_к) не менее 1,5 для высшей категории качества и не менее 1,2 для первой категории:

(1.1)

Волокна с М_k=1,5...2,5 отличаются повышенной эксплуатационной стойкостью, волокна с М_k=1,2 неустойчивы по отношению к воздействию воды.

Как видно из формулы (1.1), модуль кислотности  М_k находится в прямой зависимости от содержания в шихте и . Однако чрезмерное их количество может резко увеличить вязкость силикатного расплава, уменьшив тем самым производительность плавильной установки. Следовательно, надо искать такое решение, при котором бы обеспечивались технологические параметры производства и долговечность минеральной ваты.

Компоненты, переходящие в жидкое состояние при температуре более 1550°С, относят к тугоплавким. В любом случае производят опытную плавку, в ходе которой корректируют состав шихты и уточняют технологический режим работы оборудования.

Сырьем для производства минеральной  ваты чаще всего являются отходы промышленности – металлургические, и топливные шлаки, золы, керамический стекляный бой, бой силикатного кирпича и пр., а также горные породы. Практически очень редко сырье используют без подшихтовки, которая обеспечивает необходимый химический состав расплава. Исходные сырьевые смеси должны обеспечивать низкую температуру плавления, необходимую вязкость расплава и требуемые эксплуатационные характеристики минеральной ваты.

Составные части сырьевой шихты  должны быть недефицитными и легко поддаваться предварительной подготовке.

Измельчение сырьевых компонентов способствует ускорению реакций силикатообразования и гомогенизации расплава, которая необходима для получения стабильных свойств волокна.

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 M_о=0,35...0,72 (М_к=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%; М_о=1,3...2 (M_к=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 М_о=1,1...0,3 (M_к=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.

Золы электростанций по химическому составу весьма разнообразны. Золы горючих сланцев и бурых углей менее кислые, чем золы от сжигания каменных углей.

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. Электротермофосфорные шлаки содержат примерно одинаковое количество СаО и SiO₂ (около 41…44%), М_о=1,09...1,21 (М_к=0,82...0,91), обязательно подшихтовываются кислыми добавками (песком, золой, ваграночными ультракислыми шлаками и пр.).

В данной курсовой работе сырьевыми  материалами являются: доменный шлак и бой керамического кирпича.

Шлаки - продукты высокотемпературного взаимодействия компонентов исходных материалов - топлива, руды, плавней и газовой среды. Трудно, пожалуй, найти другое сырье, которое обладало бы таким множеством ценных качеств и при этом так долго пробивало бы путь к широкому применению в строительной промышленности, как шлак. Во многих районах страны из шлака построены многоэтажные дома, промышленные здания, возведены мосты и плотины, проложены ленты автострад. Из обременительного отхода он становится признанным сырьем строительной промышленности. Шлак полусухой грануляции характеризуется более плотной структурой и имеет примерно в 1,5 раза большую среднюю плотность, чем шлак мокрой грануляции. Влажность шлака мокрой грануляции составляет 20 - 35% (редко 15%), шлака полусухой грануляции – 5 - 10%; насыпная плотность тех и других шлаков соответственно 400 - 1000 кг/м3 и 600 - 1300 кг/м3.

Доменные  шлаки. Для производства минеральной ваты наиболее применение нашли доменные шлаки. Шлаки представляют собой сплавы силикатов и алюмосиликатов следующего химического состава (%); ; ; ; .

Доменный шлак является наиболее распространенным сырьем при получении  минеральной ваты в вагранках  с холодным дутьем. Если их используют без добавок, в чистом виде, то получают силикатное волокно, неустойчивое к  воздействию воды. Поверхностная  гидратация волокон, обусловленная  в основном высоким содержанием  , является главной причиной уменьшения механической прочности и соответственно пыления и слеживаемости шлаковой ваты. Силикатные волокно, как правило, получают из шихты, содержащей наряду со шлаками различные подкислители: природные сырьевые материалы и промышленные отходы, характеризующиеся повышенным количеством и . В результате достигается увеличение гидролитический стойкости шлаковаты.

Плотность доменных шлаков в два с лишним раза меньше, чем  чугуна, поэтому шлаки в горне  домны располагаются над слоем  расплавленного чугуна и их периодически удаляют через отдельную шлаковую летку.

Минералогический состав и структура  шлаков. В медленно охлажденных шлаках, содержащих менее 5% MgO, присутствуют преимущественно мелиниты - изоморфный ряд твердых растворов, конечными членами которого являются геленит и окерманит. С повышением содержания оксида магния более 15% вместо твердого раствора образуется только окерманит. В составе шлаков встречаются псевдоволластонит и волластонит, ранкинит, мервинит, анортит и др.