Билет 19

Производство теплоизоляционных материалов на основе минерального волокна.

1. Сформулировать требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам.

Теплоизол-е мат-ы, примен-е для снижения интенсивности теплопредачи через строи-е ограж-е конт-и, должны оказывать большое сопротивление конвективному переносу теплоты и характеризоваться малой теплопроводностью. Следовательно они должны характеризоваться высокой общей пористостью и не иметь сплошного каркаса из основного материала. Эксплуатац-е свой-ва теплоизол-х мат-в- термическая стойкость, температуростойкость, огнеупорность, коррозионная стойкость.

2 -Сырьевые материалы и их основные характеристики, назначение и виды связующего.

1. промышленные отходы, 2-попутные продукты про-ва, ГП. Основные требования: 1-опред-й, более или менее пост-й хим-й состав, обеспечивающий стойкость волокон под дей-м эксплуатационных факторов, 2-хим-й состав должен обеспечить приемлемую тем-у получения расплава, достаточную в в современных плавильных агрегатах.3-сырьё должно образовывать силикатные расплавы с необходимыми для волокнообразования характеристиками( вязкость, поверхностное натяжение). 4-сырьё д.б легкодоступным и не требовать сложной предварительной подготовки(обогощения). Применяются двух, трёх и более компонентные смеси с корректирующими добавками. Виды сырья: -доменные шлки М_осн>1(основные), М_осн<1(кислые), М_осн=1(нейтральные). Пример-й хим-й состав ДШ : SiO₂=35-40%, Al₂O₃=10-15%, CaO=35-45%, MgO=5-10%, Fe₂O₃+FеО=0,5-1%.-ваграночный шлак(как основ-е сырьё и для подки-я доменных шлаков) SiO₂=40-49%, Al₂O₃=17-19,%, CaO=19-32%, MgO=3-4%, Fe₂O₃+FеО=3-5%.. мартеновские шлаки при-я в охлажд-м виде и в жидком сос-и. Состав аналогичен ДГШ и ВШ. Для отвальных шлаков доп-е требов-я: плотность >1000 кг/м³, прочность в цил-е <1,5 МПа, содер-е S<1,8%, зёрен М<2%. Щебень 1 сорт-Днаиб=40-100мм, 2сорт Днаиб=200-100 мм. Наличие кусков >150 мм не доп-я. Золя ТЭС примен-я при более менее пост-м составе. Это обеспечивается при исполь-и ТЭС пост-го поставщика угля. Переработка золы осущ-я как правило в электропечах и они входят в состав ТЭС. Отходы керами-го и силикатного прои-в. как самост-е сырьё не примен-я, а как корректир-я добавка. Силик-й кирпич SiO₂ и СаО, керами-й Al₂O_3, SiO₂. горные породы, применяются все виды изверженных П: габбро, базальт, осадочные: мергели, доломиты, извест-и, мел, песок, песчанник, глины, метаморфо-е: сланцы и низкокаче-е мергели. Средний хим-й состав. SiO₂-45-65%, Al₂O₃-10-20%, CaO-5-15%, Fe₂O₃+FеО-10-15%, Na 2O+К₂О-1-3%.

В основном используются орган-е связ-е. В мягких изд-ях затвердев-е связ-е скрепл-ет волокно преимущ-но в местах взаимного соприкосн-я изд-й. Упругость таких стр-р минимальна и зависит от упруг-ти самих волокн. В жестких структурах и структурах повыш-й жесткости взаимное перемещ-е волокон огранич-ся, т.к. они не только скрпл-ся в местах контакта, но и восприним-т упруг-ть в порах. При выборе связ-го учитыв-т: а) адгез-ю и когезион-ю проч-ть; б) не токсичность; в) не деффицитность и низкую стоимость. В завис-ти от вида и назнач-я изд-й примен-т след-е способы введ-я связ-го:

1)диспергир-е связ-го в камере волокноосажд-я. При этом связ-е ввод-ся через сопло вместе с раздувочными газами или парами (М и ПЖ). 2) пролив минераловат-го ковра с послед-м отжимом и вакуумир-ем (ПЖ). 3) механич-е перемеш-е гидромасс в смесит-х (Ж и Т). 4) послойная пульверизация связ-го на слои минер-й ваты. 5) просасыв-е паров аэрозолей связ-го через минераловатный ковер.

Для мягких, ПЖ и Ж при образ-и структур за счет частич-го склеива-я волокн примен-т синтетич-е смолы, битумы, крахмал. Для высокотемпер-й изоляции на основе минволокна прим-ся орган-е связ-е. При этом обеспеч-ся не только скрепл-е волокн, но и заполн-е порового простр-ва, получ-ся структуры более высокой плот-ти( минер-е цементы, глины, ЖС и фосфор-е связ-е прим-ся для высокотемпер-х стр-р). Органич-е связ-е – фенолоспирты делятся на марки: Б, В, Д. Фенолоспирт марки Б, состав: олигомер фенолоспирт – 17-18%, аммиак – 0,3%, вода – 70-75%. Фенолоспирт марки В – не требует нейтрализации аммиаком. При способе распыления концентрация 1:2, 1:3. При проливе – 1:5, 1:10. Фенолоформальдегидные связ-е, марка СФ-47. Примен-ся для плит повыш-й жесткости. При раств-и примен-ся катализатор: Ва(ОН)₂. Водораствор-я фенолоформ-я смола – продукт конденсации фенола и формальдегида. Водораств-я мочевиноформальд-я смола ВМФ – для структур повыш-й жесткости при формовании. Карбамидная смола КС11 – продукт конденсации мочевины и формальдегида в нейтральной или щелочной среде. Органофосфор-е связ-е с повыш-й термостойк-ю. Нефтяные битумы (БН4, БН5), Крахмальные связ-е (для стр-р с гранулир-й минватой).

3-Представить технологическую схему производства одного из видов теплоизоляционных материалов. Технология получения минералватных плит на бит-м связ-м. Линия получ-я мин.ваты:-приём-е склады сырья,-транспортёры,-прием-е бункера,-автомат-е дозаторы шихты,-расход-й букер,-ленточ-й тран-р,-рабочие «калоши» сырья и кокса,-вагранка. Линия подгот-и битума:-ж/д цистерны, -загрузочное уст-о,-котел разогрева битума,-битумонасаос с пароподователем,-дозировочный насос. Линия получения плит: (по методу кон-ра)-узел раздува расплава с подведением битума,-полученное волокно(покрытое битумом) по металлическому кон-у с формованием ковра поступает в камеру тепловой обработки (цель-подсушить ковёр),-камера охлаждения,-резка ковра продольными и поперечными ножами,-покетирование,-упаковка,-складирование. Технологические параметры: Т разогрева битума в варочном котле=70-90⁰, Т битума поступающего на раздув-135-140, расход воды для распрыскивания в камеру охлаждения 300-500 л на т матер-а, начальная влажность 10-15%, нагрузка подготовки ковра 0,004-0,005 МПа, продолжительность ТО-16-20 мин. Разновидностью этой технологии является получение мягких и полужостких плит на бит-м связ-м с минераль-и добавками(их вводят при раздуве растворв вместе с битумной эмульсией в виде паст из глины, трепела, диатомита). Введение мин-х добавок позволяет увеличить жёсткость структуры.

4-Изложить основные факторы по выбору технологического оборудования для стекловарения (вагранки и ванные печи) способов и оборудования для формования волокон.

Выбор плавильного агрегата зависит от вида сырья наличия в данном регионе видов топлива и электроэнергии. Кусковы мат-ы с R>1,5 МПа целесообразно плавит в вагра-х, мелкодисперсные(зола, отходы керм-го и силика-го про-ва) в ванных печах. Жидкие шлаки плавят в шлакопрессованных печах. При плавлении в вагр-х применяются кусковые мат-ы(40-100 мм), при этом, для однокомпанетной шихты с невысокой Тпп>1500⁰С применяются более крупные куски (60-100мм), для двухкомпонентной среды, при наличии тугоплавкого ком-а Тпл>1600⁰С применяются куски 20-40 мм. Это предусмотрено для того чтобы тугоплавкий компо-т раство-я в расплаве легкоплавкого. Мелкие комп-ы легкоплавкого сырья Д=20-40 должны отсеиваться, т.к затрудняют аэродинамические процессы при горении топлива. Техногенная подготовка сырья включает: -транспортировку автомобилем или ж/д,-склады закрытого или полузакрытого типа, они должны защищать отувлажнения, загрезнения, замораживания. Склады оснащены приёмными установками. Сырьё каждого вида в отдельном бункере или отсеке. Из склада сырьё по си-е конвейеров поступает в подгот-е отделение, оснащённое ДС оборуд-м. При этом достигается получение опред-го состава сырья, дозирование ком-в, перемешивание.. легкоплавкий ком-т-дробление-отсев фракции 20-40-отделение Ме составляющих(магнитная сепарация)-дозировка по массе-*, тугоплавкий ком-т-дробление-отсев гранул<20мм-отделение Ме- дозировка по массе-*, кокс-отсев частичек<40-дозировка по массе-*-перемещение на лент-м кон-е-загрузка в вагранку. Вагранки предназначены для плавл-я кускового минер-го сырья, это шахтная печь непрерывного действия. Печь ватержакетного устройства СМ 3252М. Метал-й кожух цилиндрического сечения футерованный изнутри огнеупор-ми керамич-ми или чугунными мат-ми. При исполь-и вагранок к топливу помимо гранулометрии и малой реакционной способности предъяв-я ещё и такие требования: достаточная прочность не только в холодном, но и в нагретом состоянии, малая зольность(8-9%), т.к зола переходит в расплав и влияет на состав, содержание серы в топливе не должно превышать 1,5%, подходит литейный и доменный кокс. Проблемы исполь-я вагранки: ограниченность или редкость топлива, плохое качество состава( изменчивость состава и вязкости). Если треб-я получить наиболее гомогенный и длинный расплав, то исполь-т ванные печи. Они позволяют получить расплав с повышенным значением модуля вязкости и низким показателем водостойкости. Основной недостаток: отност-о низкий удель-й съём расплава( 25050кг/м² ч), что для достижения сравнимой с вагранкой производит-и требует 4-5 кратного увеличения производ-х площадей, повышенный удельный расход топлива. Выбор оборудования для формования волокон обусловлен выбранным способом волокнообразования. При центробежно-фильерно дутьевом и фильерно-вертикально-дутьевом способах применяют вертикальные камеры волокноосаждения, при остальных способах использут горизонтальные камеры.

5-Технико-экономическая эффективность применения теплоизоляционных материалов. 1-уменьшение расхода сырьевых мат-в на изгот-е конст-й в зданиях и сооружениях,2-позволяет возводить сооружения с меньшей массой, а след-о не делать мощные фундаменты,3-экономия энерго ресурсов за счёт применения синтетических связующих,4-обеспечение заданных технологических параметров