2. Звукоізолюючі матеріали і вироби.

Звукопоглинаючими називають матеріали, які застосовуються для внутрішнього оздоблення приміщень з метою покращення акустичних властивостей останніх.

Основною метою застосування звукоізолюючих матеріалів являється зниження шуму в громадських і промислових будівлях, або рівномірного його розповсюдження по площі в даному приміщенні, а також попередження розповсюдження звуку вздовж довгих приміщень.

Звукоізолюючі матеріали по характеру поглинання звуку поділяються на:

• пористі з твердим скелетом, в яких звукова енергія переходить в тепло;

• пористі з гнучким скелетом, в якому крім тертя в порах виникають релаксаційні (затухаючі) втрати, пов’язані з деформацією скелету;

• панельні матеріали і конструкції (тонкі панелі із фанери, звуконепроникні тканини) в яких виникають вимушені коливання.

В залежності від виду звукопоглинаючі матеріали бувають у вигляді плит, рулонів і сипучих матеріалів. Їх використовують у вигляді штукатурки, яка має гладко-пористу структуру, перфоровану і бо розчату.

Плити виготовляють одношаровими, багатошаровими, плити з перфорацією, з пористою структурою поверхні, плити із скляного волокна, звукопоглинаючі мати, деревоволокнисті, плити із коміркового бетону.

Акустичні плити. В плитах на пресах виготовляють отвори діаметром 6-10 мм. Такі плити покривають тканиною і застосовуються для облицювання стін і стель.

Гідроізоляційні матеріали виготовляють на основі бітуму, дьогтю, емульсій і мастик, лакових фарб. Матеріали у вигляді рулонів, листів, бетонів, плівок. Частіше гідроізоляційні матеріали виготовляють у вигляді емульсій і паст. Паста бітума має склад: вапно не гашене 45-50 %, вода 17-38%, емульгатор 8-12 %.

Пасти бітумні застосовуються для гідроізоляційного покриття, ґрунтовки ізольованої поверхні. В останні роки виробляється ізол – порошок, який розбавляється у воді і наноситься на поверхню.

2. Виробницто цементу.

Цемент – гідравлічно зв’язуючи речовина. Він швидко твердіє на повітрі і під водою. Цемент виробляється різних видів. Найбільше виробляється портландцементу. Назва походить від міста Портленд, що знаходиться у Великобританії. Виробляється також шлаковий цемент, глиноземний цемент та ін. За кількістю виробництва та використання портландцемент посідає перше місце серед усіх зв’язувальних будівельних речовин.

Портландцементом називають порошок помеленого цементного клінкеру, який отримують випарюванням до спеченого стану суміші вапняку (75 – 78%) і глини (22 - 25 % ) або їх природної суміші – мігрелі. Клінкер – штучний камінь великої міцності у вигляді кульок діаметром 15 мм.

Способи виробництва портландцементу.

Технологія виробництва портландцементу складається із трьох стадій:

• підготовка вапняку, глини, а потім їх суміші;

• випалювання суміші для отримання цементного клінкеру;

• подрібнення цементного клінкеру на порошок і додавання добавок.

Підготовка сировини до випалювання здійснюється двома способами: сухим і мокрим. Відповідно способи виробництва портландцементу поділяються на сухий і мокрий.

Сухий спосіб (Рис. 1). Вапняк та глину вологістю до 10% після подрібнен-ня на вальцях (1в і 1г) сортують за допомогою решетів (2в і 2г), розмелюють у кульових млинах (3в і 3г). Отримані порошки перемішують у змішувачі 4 і після відстоювання у відстійниках 5 для вирівнювання хімічного складу подають у піч 6 для випалювання.

Мокрий спосіб. Подрібнену глину до розмірів частинок 3 – 5 мм перемішують у воді в залізобетонних резервуарах для отримання суспензії. Глиняну суспензію та подрібнений вапняк (3 – 5 мм) подають у трубовий млин безперервної дії, де за допомогою сталевих куль суміш розмелюють і перемішують. Розмелена суміш надходить до відстійника для відстоювання (вирівнювання хімічного складу суміші). Після відстоювання суміш подають до обертової печі безперервної дії для випалювання. Довжина печі 95 – 230 м, діаметром 5 – 7 м. Піч встановлена з малим нахилом до горизонту і обертається із швидкістю приблизно один оберт на хвилину.

Тепло, що утворюється в процесі горіння палива переміщається в протилежному напрямку руху вапняково-глиняній суміші. Під час зустрічі цих потоків спочатку випаровується волога і сировина висушується. Потім розкладаються гідрати, карбонати і утворюються оксиди. Ці реакції відбу-ваються в зоні печі, при температурі 700 – 1100 ⁰С. За цих умов вапняк розкладається:

CaCO₃ = CaO + CO₂ + Q.

Пр температурі 1100 – 1300 ⁰С глинисті мінерали розкладаються на оксиди SiO₂, Al₂ O ₃, Fe₂O₃, які вступають в реакцію з CaO і утворюються мінерали 2CaOx SiO₂; 4CaO Al₂O₃ Fe₂O₃. Далі при температурі 1350 – 1450 ⁰С утворюється основний мінерал майбутнього цементу – аліт (3CaO SiO₂). На складі клінкер вилежується протягом двох тижнів. За цей час вапно (СаО), яке міститься в клінкері, гаситься вологою, що є в атмосфері складу:

СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + Q.

У процесі гасіння клінкер стає рихлим, що полегшує його розмелювання.

Економічна характеристика виробництва цементу.

Собівартість цементу залежить від виду сировини, палива, способу виробництва. Затрати на сировину становлять примірно 25% собівартості цементу. Використання вторинної сировини зменшує собівартість цементу на 35 – 40%.

Виробництво цементу енергомістке. На виготовлення 1т цементу витрачається 240 кг твердого палива, 40% електроенергії для розмелювання клінкеру.

Кожний із способів виробництва цементу має свої переваги і недоліки. При сухому способі менше витрачається палива, але більші витрати електроенергії. Сухий спосіб дуже забруднює виробниче і довколишнє середовище. Мокрий спосіб дозволяє легше подрібнювати сировину, кращі умови праці, але витрати палива на 40 % перевищують витрати при сухому способі виробництва цементу.

Активність цементу зменшується з часом. За 3 місяці зберігання активність зменшується на 20%, за пів року – на 30%, за рік – на 40%.

Лекція 4

Технологія виробництва алюмінію. Сплави алюмінію.

1. Загальні відомості про алюміній.

2. Руди алюмінію.

3. Технологія виробництва алюмінію.

4. Зонна плавка.

5. Структура, властивості та використання алюмінієвих сплавів.

Література 4,5,6

1. Загальні відомості про алюміній.

Алюміній являється другим після заліза металом сучасної техніки.

Найбільш важливою властивістю алюмінію є його мала густина: 2,7 г/см³. Алюміній майже в три рази легший ніж залізо.

Іншою важливістю алюмінію є його висока електропровідність, яка становить 34х10⁴Ом^-1хм-¹. Температура плавлення алюмінію 600 ⁰С. Алюміній має високу теплопровідність і теплоємність. Він швидко окислюється на повітрі і покривається тонкою окисною плівкою, яка не пропускає кисень. Тому алюміній є стійким проти корозії.

Кристалічна гратка алюмінію – кубічна з центровими гранями і параметром а = 4,01 А⁰.

Механічні властивості алюмінію не високі. Опір розриву знаходиться в межах від 9 до 18 кгс/мм². алюміній має високу пластичність, що дає змогу прокатувати його на тонкі листи (фольгу). Алюміній важко піддається обробці різанням.

Відомо кілька сот алюмінієвих сплавів. Алюмінієві сплави широко використовується в машинобудуванні, будівництві, для виробництва побутових товарів.

Інша галузь застосування алюмінію – електротехніка. Це обумовлено тим, що алюміній менш дефіцитний ніж мідь. Із-а малої густини дріт можна виготовляти такої ж провідності як і дріт із міді, що є важливим для повітряних електромереж та авіації. Із-за нешкідливості для людини, алюміній широко використовують у виробництві харчових продуктів, в кондиторстві, для апаратури молочних, пивоварних і багатьох інших підприємств харчової промисловості.

Виробництво алюмінію являється енергоємним і складним технологічним процесом.

2. Руди алюмінію. Алюміній – найбільш розповсюджений метал в земній корі (8,8%). В чистому виді він не зустрічається, але мінералів, які містять алюміній, дуже багато.

Основна сировина для виробництва алюмінію – боксити. Боксит – це складна гірська порода, яка містить алюміній у вигляді гідроокисі: Al(OH)₃. Боксит – найкраща алюмінієва руда. Боксити містять 50 – 60 % гідроокисі алюмінію. Інша руда, яка використовується для виробництва алюмінію – неф еліти (NaK₂OAl₂O₃2SiO₂). Цінною сировиною для виробництва алюмінію є алуніти, сієніти, нефеліни. До руд алюмінію відноситься також каолін, або глина. Хімічна формула каоліну: Al₂O₃2SiO₂2Н₂О. Видобувається каолін у Вінницькій, Хмельницькій, Дніпропетровській і Запоріжзській областях. Родовища бокситів розміщені також в Черкаській області. Виробляється алюміній на Запоріжському алюмінієвому заводі.

3.Технологія виробництва алюмінію. 3.1. Виробництво глинозему. Існує багато способів виробництва глинозему: електротермічний, кислотні способи, обробка лугом (їдкий натрій, кальційована сода).

Основний спосіб виробництва глинозему є мокрий лужний (спосіб Байєра), який є найбільш технологічним та дешевим.

Послідовність лужного способу:

- подрібнення бокситу;

- висушування подрібненого бокситу;

- обробка бокситу лугом NaOH(їдким натрієм) в автоклавах з підвищеним тиском при температурі 250 – 300 ⁰С з метою отримання алюмінату натрію (NaAlO₂):

Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O

- розчинення алюмінату натрію у воді

NaAlO₂ + 2H₂O = Al(OH)₃ + NaOH

- фільтрування розчину від осаду домішок;

- випаровування розчину і кристалізація Al(OH)₃;

- промивання Al(OH)₃ і випарювання в печі при температурі 1200 ⁰С з одержанням глинозему (Al₂O₃):

Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3Н₂О

Глинозем – стійка хімічна сполука, яка має температуру плавлення 2050 ⁰С.