Разработать структурную схему газобетона. Рассчитать процесс помола кварцевого песка в шаровой мельнице. Производительность П=10 т/ч. Песо

МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РК

МЕЖДУНАРОДНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ  КОРПОРАЦИЯ

КАЗАХСКАЯ ГОЛОВНАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

 

 

 

Курсовая работа

по теме: Разработать структурную схему газобетона. Рассчитать процесс помола кварцевого песка в шаровой мельнице. Производительность П=10 т/ч. Песок кварцевый М=2.

 

 

 

 

Дисциплина: процессы и аппараты

Подготовила: ст.гр. ФСТИМ-12(ПСМИК) Оразханова Сабина

Проверила: ассист. проф. Реснянская Т.Ю.

 

 

 

 

 

Алматы 2013-2014 учебный год

1. Введение

Газобетон

Газобетон — это разновидность легкого ячеистого бетона, особенность которого состоит в том, что он имеет пористую структуру. Именно благодаря пористой структуре, газобетон по своим теплоизоляционным свойствам как нельзя лучше подходит для строительства зданий отвечающих высоким нормативам по энергосбережению. Газобетон относится к ячеистым бетонам и представляет собой долговечный искусственный цементный камень с равномерно распределенными по объему сферическими порами диаметром примерно до 0,5–3 мм. Изобретателем газобетона является чех Гоффман. Бетон отличный строительный материал, но он плохо удерживает тепло и очень тяжел. Мысль об этом навела Гофмана на идею создания бетона с пористой структурой. Для этого изобретатель добавлял в цементные и гипсовые растворы кислоты, углекислые и хлористые соли. Соли, взаимодействуя с растворами, выделяли газ, который и делал бетон пористым. За изобретенный газобетон Гоффман в 1889 году получил патент. В строительстве применяются различные изделия из газобетона. Например, панели, блоки и камни для наружных и внутренних стен и перегородок, блоки для утепления и т. д. Газобетонные блоки прочны, надежны, не подвержены воздействию огня и влаги, прекрасно сохраняют тепло, создавая микроклимат, свойственный деревянным домам.

Газобетон прост в обработке. Из него можно изготавливать конструкции любой конфигурации. И все это при том, что стоимость стены из блоков газобетона гораздо ниже стоимости эквивалентной по теплоизолирующим параметрам стены из кирпича. Изделия из газобетона в зависимости от требований, предъявляемых к их несущей способности, могут быть армированными и неармированными. Кроме того изделия из газобетона с успехом используются и в декоративных или ограждающих целях: заборы и ограды, декоративные фигуры, малые архитектурные формы и т. д. Нередко газобетон, блоки которого обладают высоким термическим сопротивлением, применяется при возведении зданий, в которых может располагаться огнеопасное производство. Строительство из газобетона в этом случае обеспечивает высокую безопасность от пожаров. В основе производства газобетона лежит процесс газообразования. От его динамики, повторяемости, состава сырьевых компонентов, а также температурных условий газообразующего комплекса зависит качество газобетона. Важнейшей технологической особенностью производства высококачественных газобетонных изделий является получение необходимой заданной пористости и достаточной прочности в условиях одновременно протекающих процессов – газовыделения и газоудержания. Поэтому, необходимо обеспечить соответствие между скоростью реакции газовыделения и скоростью нарастания структурной вязкости водоцементного теста. Причем стабилизация поднявшегося цементного теста, отвердение и набор его прочности значительно оторваны по времени от основной фазы газообразования. На газоудерживающую способность цементного теста существенно влияет водотвердое отношение, которое может колебаться в широких пределах: 0,4–0,9. Это связано с соответствующей вязкостью и плотностью раствора и с конкретными условиями газообразования: температурой сырьевых компонентов и окружающей среды, особенностями состава воды и вяжущего, составом и активностью добавок, ожидаемой плотностью газобетона и т.д. С другой стороны, газобетонная масса в ходе процесса газообразования должна достаточно легко деформироваться под воздействием давления газов.

2. Основные свойства газобетона

 

Газобетон как материал обладает следующими свойствами:

 

-     прочный, но легкий;

-     не горит, не гниет и не боится сырости;

-     теплоудерживающий (работает как аккумулятор тепла);

-     экологически чистый (не содержит вредных для здоровья веществ);

-     удерживает благоприятный микроклимат в помещениях (дышащий материал).

Газобетон может выпускаться как  строительный материал в следующих  видах изделий:

-     стеновые блоки, перегородки и перемычки;

-     панели покрытий и перекрытий;

-     теплоизоляционные перегородки;

-     арочные и U - образные блоки;

-

Применяя конструкции из газобетона, вы обеспечиваете дому и другим строениям  целый ряд существенных преимуществ  перед традиционными строительными  материалами:

-     простоту в монтаже, которая достигается высокой размерной геометрической точностью блоков (+\- 1 мм) и возможность кладки на клей (специальная сухая смесь упакованная в мешках и приготовляемая путем добавления воды);

-     отсутствие мостиков холода (толщина кладочного шва до 3 мм и соответственно исключение промерзания);

-     уменьшение трудоемкости и расхода материалов на кладке ( 1м³ - 25 кг клея или 1м³ - 250 кг бетонного раствора) и штукатурных работах (за счет точной геометрии блоков);

-     архитектурную выразительность благодаря легкости обработки (легко пилится, режется и фрезеруется);

-     экологическая чистота - коэффициент экологичности: ячеистый бетон - 2,0

-     пожаробезопасность: несгораемый материал (изделия соответствуют всем требованиям классов сопротивления огню);

-     экономию на 20%-30% средств на отопление помещений благодаря высоким теплоизоляционным свойствам;

-     при использовании в наружных стеновых конструкциях блоков удельным весом 400 кг/м³ и толщиной 300мм и 375мм по действующим нормам и СниП не требуется применения дополнительной теплоизоляции;

-     хорошие звукоизоляционные характеристики, влагоустойчивость и морозоустоичивость.

Дома из ячеистого бетона можно  даже оставлять без отделки. Рассчитано, что они способны простоять в  таком виде 80 лет. Однако из эстетических соображений их всё же целесообразно  покрыть штукатуркой, покрасить  или облицевать кирпичом. В последнем  случае рекомендуется оставлять  воздушный зазор между облицовкой и стеной, чтобы обеспечить вентиляцию пространства между ними.

 

 

 

3. Технологическая схема  получения газобетона

Бетоны  с ячеистой структурой могут быть получены способом газообразования. Такие  автоклавные и неавтоклавные  ячеистые бетоны получают на основе портландцемента  и извести и называют газобетонами или газосиликатами.

Газобетон (или автоклавный ячеистый бетон) состоит из кварцевого песка, цемента, негашеной извести и воды. Он изготавливается  в промышленных условиях при помощи автоклавов, в которых поддерживается определенное давление и температура. При смешивании в автоклаве всех компонентов с газообразователем - алюминиевой пудрой - происходит выделение водорода. Он в несколько раз увеличивает исходный объем сырой смеси. А пузырьки газа при застывании бетонной массы образуют в структуре материала огромное количество пор. Процесс производства газобетона требует точного соблюдения технологии.

Для изготовления газобетона применяют портландцемент марок 300, 400, 500, удовлетворяющий требованиям  ГОСТ 970-61. Производство газобетона предъявляет  специальные требования к портландцементу  в отношении щелочности цементного теста – рН теста не должна быть ниже 12. Щелочность цемента определяется количеством свободной СаО и суммой Na2О и K2О. По данным работы газобетонных заводов, содержание щелочей (Nа2О, К20) в 1 л раствора цемента не должно быть менее 75 мг. В случае недостаточной щелочности раствора в газобетонную массу следует дополнительно вводить известь или щелочь в виде каустической соды (NаОН).

При применении в качестве основного вяжущего извести  особое внимание уделяют значительному  количеству активных окиси кальция (СаО) и магния (МgО). Общая активность извести не должна быть менее 75%, количество МgО - не более 1,5%. В производстве можно применять известь - молотую кипелку и пушонку. Известь должна быть равномерно обожженной.

Введение  извести как добавки к цементу  сокращает расход цемента и одновременно увеличивает щелочность раствора, обеспечивая энергичное протекание реакции газообразования:

3 Са(ОН)2 + 2 Аl + 6 Н2О 3 СаО·Аl2О3·6Н2О + 3 Н2

В качестве кремнеземистого компонента в производстве газобетона применяют речной или  горный кварцевый песок, золу-унос тепловых электростанций, маршалит и другие материалы. Кварцевый песок для изготовления газобетона и газосиликата должен быть чистым, без примесей глины и органических веществ, с содержанием SiO2 не менее 80%. Присутствие глины замедляет твердение газобетона и уменьшает его прочность. Органические примеси вредно сказываются на протекании реакции газовыделения; вспучивание газобетона при наличии органических примесей ухудшается. Зола-унос может применяться в производстве газозолобетона при содержании SiО2 более 55%. Зола-унос должна иметь незначительное количество сернистых соединений, несгоревших частиц угля и карбонатов кальция.

В качестве кремнеземистого компонента сырьевой смеси могут применяться отходы – металлургические шлаки соответствующих  химических составов и тонкости измельчения.

Важнейшей технологической особенностью получения высококачественных газобетонных изделий максимальной пористости и  достаточной прочности является создание оптимальных условий для  двух одновременно протекающих процессов  газовыделения и газоудержания. Необходимо обеспечить соответствие между скоростью реакции газовыделения и скоростью нарастания структурной вязкости цементного теста или раствора. При этом выделение газа должно как можно полнее закончиться к началу схватывания системы цемент - вода. Протекание процесса газообразования определяется большим количеством различных факторов. Наибольшее влияние на скорость этого процесса оказывают вид, количество и свойства газообразователя, щелочность и температура среды и т. д.

Изготовление  газобетона осуществляется мокрым или  сухим способом. Экономически более  целесообразным является мокрый способ, при котором помол кремнеземистого  компонента или его смеси с  известью производится в присутствии  воды с получением шлама. При сухом  способе помол и смешение компонентов  осуществляются в шаровых мельницах  в сухом виде. Песок размалывают  в шаровых мельницах. Для осуществления  мокрого помола в мельницу вводят подогретую воду. При применении в производстве извести, последнюю вводят в мельницу для совместного помола с песком. Из мельницы шлам пропускают через сито для отделения от крупных включений. Далее шлам собирают в сборнике и с помощью мембранного насоса или путем передавливания сжатым воздухом подают в шламовый бассейн или шламовый силос. Для предотвращения разделения шлама, т. е. осаждения частиц песка, шлам в бассейнах и силосах подвергают непрерывному перемешиванию. Одновременно производят барботаж шлама.

Дозировка шлама, подогрев и предварительное  смешение осуществляются в ванне-дозаторе. Для подогрева шлама до 40-45°  применяют острый пар. Дозировка  цемента – весовая. Газообразователь – алюминиевую пудру - отвешивают и подают в бачок с клееканифольной эмульсией, снабженный пропеллерной мешалкой. Окончательное интенсивное смешение всех компонентов газобетонной массы происходит в передвижной самоходной пропеллерной газобетономешалке. Материалы в газобетономешалку загружают в определенной последовательности. Сначала заливают песчаный шлам, затем немолотый песок (в случае необходимости) и в последнюю очередь – цемент. После этого в течение 2-3 мин перемешивают всю массу. Введение алюминиевой пудры и клееканифольной эмульсии определяет начало перемешивания газобетонной массы. Одновременно с этим газобетономешалка начинает передвигаться. Перемешивание газобетонной массы должно продолжаться 2-3 мин. В настоящее время применяют высокоскоростные пропеллерные мешалки (50-60 об/мин). Тщательное перемешивание массы обеспечивает однородность смеси и равномерность вспучивания. Излишняя продолжительность перемешивания вредна, так как возможно начало интенсивного газообразования в газобетономешалке. При этом теряется часть выделившегося газа и три заливке в формы газобетонная масса не даст нужного вспучивания. Разливают массу в формы через отверстия в нижней части мешалки при помощи гибких резинотканевых рукавов. Формы до заливки газобетона смазывают минеральным маслом или специальными эмульсиями для предотвращения сцепления газобетона с металлом форм. Газобетонную массу заливают с учетом вспучивания на 2/3 или 3/4 высоты формы. После заливки газобетонной массы начинается вспучивание. процесс вспучивания продолжается 30-40 мин. После вспучивания происходит схватывание и твердение газобетона. Для ускорения схватывания и твердения газобетона, а также для ускорения процесса газовыделения в цехе по производству газобетонных тонных изделий температура воздуха должна поддерживаться не ниже +25°. Формы, в которых вспучивается и твердеет газобетон, нельзя передвигать, подвергать сотрясениям и ударам, так как вспученная, но не затвердевшая масса может при этом осесть. При вспучивании газобетонная масса образует так называемую горбушку, которую после затвердевания срезают ручными или механическими ножами. Затем застывшую массу разрезают на изделия нужного размера, формы устанавливают на автоклавные вагонетки в 2-3 яруса по высоте и загоняют в автоклав для ускоренного твердения. Автоклавная обработка газобетонных изделий принципиально не отличается от обработки пенобетонных изделий. Газобетон допускает ускоренный подъем давления и температуры до изотермического прогрева в течение 3-4 час. После окончания автоклавной обработки формы с изделиями оставляют в цехе для остывания, после чего производят распалубку и уизделия на склад готовой продукции. Технологическая схема получения газобетона: 1 - бункер хв.хранилищ; 2 - бункер извести; 3 - вибросито; 4 - элеватор; 5 -отходы; 6 - дозатор; 7 - дозатор извести; 8 - дозатор воды; 9 - дезинтегратор; 10 - дозатор алюм.суспензии; 11 - водомер; 12 - смеситель; 13 - разливочное устройство; 14 – питатель

   4.Расход материала на изготовление изделий.

Таким образом, за 1 час можно сделать 12 полных циклов. За смену, приняв для  расчета только 7 час. работы растворомешалки, можно сделать 84 замеса, что соответствует выпуску 40 м3 газобетона в смену. При существующей организации работ в смене занято восемь, рабочих: трое — на приготовлении и заливке раствора, из них один — на дозировании материалов, один — на растворомешалке (в его обязанности входит также и дозирование пергидроля) и один — на заливке форм; остальные пять человек, составляющие самостоятельное звено, заняты распалубкой, штабелировкой блоков и подготовкой форм. По мере необходимости двое из них отвлекаются для доставки цемента и погрузки готовой продукции на автотранспорт. Это звено подготавливает за смену 20—25 форм, вмещающих 12—15 м3 газобетона.

Таким образом, для изготовления газобетона применялись следующие  материалы:

а) портландцемент марок 300 и 400;

б) зола-унос ТЭЦ;

в) пергидроль технический;

г) жидкое стекло с удельным весом 1,40;

д) вода.

Строителям был нужен  газобетон с объемным весом в  пределах 300 - 400 кг/м³ и пределом прочности при сжатии R₂₈ = 8 ÷ 10 кГ/см². Для изготовления такого газобетона на заводе применялся раствор следующего состава:

Текучесть раствора характеризовалась  погружением конуса СтройЦНИЛа на 10 — 14 см.

Расход материалов на 1 м³ затвердевшего газобетона составлял:

Для приготовления раствора цемент и золу-унос естественной влажности, отмеренные по объему, перемешивали с  водой в стандартной растворомешалке. Расчетное количество воды с учетом влаги, содержащейся в золе-уносе, заливали в растворомешалку в два приема: 85% вначале, до загрузки цемента и золы, а остальные 15% доливали в приготовленный раствор вместе с пергидролем. Воду предварительно подогревали примерно до 45° с тем, чтобы температура раствора составляла 26 — 30°. Воду для разбавления пергидроля не подогревали.

В процессе приготовления  раствора до введения пергидроля в  растворомешалку добавляли расчетное  количество жадного стекла, разбавленного  водой. Перемешивали смесь в растворомешалке  до введения пергидроля в течение 1,5 мин. Этого достаточно для получения  однородного раствора без комков. После введения пергидроля смесь  перемешивали еще. в течение 30 сек.

Раствор готовили в трехбарабанной пенобетономешалке типа «Строитель» емкостью 250 л. Производительность ее была повышена до 30 — 35 м³ газобетона за смену за счет одновременного использования обоих верхних барабанов для приготовления замесов. В то время, когда приготовленный раствор из первого верхнего барабана сливается в нижний, где он перемешивается с пергидролем в течение 30 сек. во втором верхнем барабане перемешивается смесь цемента, золы-уноса, воды и жидкого стекла. После того как раствор с пергидролем в нижнем барабане будет перемешан и вылит в форму, в этот нижний освободившийся барабан вливают раствор из второго верхнего барабана.