Аглопоритовый гравий

Введение

 

Аглопоритом называют искусственный пористый материал, получаемый путем термической обработки  силикатных материалов методом агломерации. Под агломерацией понимают спекание в конгломерат сыпучего топливосодержащего материала посредством его слоевого обжига с интенсивным просасыванием  или продуванием воздуха через  слой зажженного материала.

К недостаткам современной технологии производства следует отнести несовершенство зернового состава получаемого аглопоритового гравия, малое количество или полное отсутствие мелких гранул (5-10 мм), их требуется не менее 40% общего объема, а также отсутствие возможности получения пористого песка, содержание которого составляет около 30% по объему от общего количества заполнителей. Обеспечение полного ассортимента фракций заполнителя (0-5; 5-10 и 10-20 мм) является основным условием эффективности их использования. Необходимо увеличить количество получаемого дробленого аглопоритового песка. В ряде случаев целесообразно использовать золу взамен части пористого песка. Оптимальным является введение 30-40% золы от объема песка.

Сырьевая  смесь (шихта) должна обладать необходимом  газопроницаемостью и содержать  достаточное количество топлива  для обеспечения процесса спекания, И зависимости от размера зерен  аглопоритовый щебень в соответствии с ГОСТ 11991-66 подразделяется на фракции 5-10, 10-20 и 20-40 мм.

В курсовой работе рассматривается завод по производству аглопоритового гравия производительностью 300 000 м³ в городе Омск.

Для аглопорита главной областью применения являются конструкционные легкие бетоны. Аглопоритобетон  с пределом прочности 20-30, а в отдельных случаях и до 50 МПа, идет на изготовление предварительно напряженных железобетонных конструкций перекрытий и покрытий, большепролетных балок и ферм, мостовых пролетных строений и т. д. Замена в этих конструкциях тяжелого бетона легким аглопоритобетоном значительно повышает их эффективность. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Номенклатура выпускаемой продукции

 

На проектируемом  заводе будет производиться аглопоритовый гравий (ГОСТ11991-96).

Гравий - это окатанные зерна крупностью от 5 - 70 мм. Основным породообразующим материалом для гравия является гранит, диабаз, песчаник, известняк, гнис. Недостатком является его плохое сцепление с цементным камнем, а достоинством  пониженный расход воды в бетоне за счет окатанности зерен.

Аглопоритовый щебень - зерна неправильной формы с открытыми порами на их поверхности представляет собой пористую стекловидную массу, в состав которой входят кристаллы исходного сырья и новообразованные тонкоигольчатые кристаллы муллита, включения магнетита, значительное количество кварца, часто с оплавленными поверхностями, а также новообразования типа анортита. Поры в основном круглые, иногда удлиненные или неправильной формы, что связано с особенностями их образования: вследствие удаления свободной и химически связанной воды, выгорания горючей части, частичного вспучивания расплава, контактного спекания и образования межзерновой пустотности и прососа воздуха сквозь размягченную массу. Размер открытых пор не превышает 2 мм, а закрытых  - до 0,5 мм[9].

В таблице  1 приведены средние показатели основных свойств аглопоритового гравия.

 

Таблица 1 – Технические характеристики аглопорита

Плотность	2,50 г/см3
Средняя насыпная плотность фракций  20-40 мм 5-10 мм	450-570 кг/м3 460-860 кг/м3
Средняя объемная насыпная плотность	676 кг/м
Плотность зерен (в куске)	1,32 т/м3
Прочность при сдавливании в цилиндре	1,22 МПа
Водопоглащение	18-30 %
Потеря массы при прокаливании	0,5-1 % (ГОСТ 11991-96 не более 3%)

 

Потери  по массе не должны превышать (в %): при прокаливании—3, при определении стойкости щебня против силикатного распада —8, против железистого распада —5, при испытании на стойкость в растворе сернистого натрия—5, при испытании на морозостойкость после 15 теплосмен — 10. Отпускная влажность не должна превышать 5%.

Требуемые пределы прочности аглопоритового гравия, определяемые при сдавливании в цилиндре, значительно меньше, чем для керамзитового гравия. Однако нельзя считать аглопорит менее прочным заполнителем, чем керамзит, поскольку дело здесь не только в прочности, но и в форме зерен. Как уже указывалось выше, при испытании в цилиндре получаются не абсолютные, а относительные, значительно заниженные показатели прочности, причем степень занижения зависит от формы зерен испытуемого заполнителя. При равной прочности зерен для сдавливания рыхло насыпанного остроугольного аглопоритового гравия в стальном цилиндре требуется меньшая нагрузка, чем для керамзитового гравия. Как установлено С. М. Ицковичем, действительная прочность аглопорита в бетоне примерно в 25-30 раз превышает показатели прочности при стандартном испытании в цилиндре, что и учитывается в ГОСТ 9757 - 83 при установлении марки аглопоритового гравия по прочности исходя из результатов его стандартного испытания.

 

Таблица 2 - Марки  и прочность аглопоритового гравия

Марки гравия	Плотность, кг/м3	Прочность гравия, кг/см2
400	До 400	4
500	От 401 до 500	6
600	501 – 600	8
700	601 – 700	10
900	701 – 900	12

 

Прочность керамического материала, заполняющего межпоровое пространство аглопорита и  керамзита (оплавленной массы, состоящей  из стекловидной фазы с кристаллическими включениями), примерно одинакова. Поэтому  при равной плотности зерен прочность  аглопорита и керамзита в бетоне близка. Например, при плотности зерен 1,2 г/см³ предел прочности составляет около 20 МПа, при плотности 1,4 г/см³ - около 30 МПа, при 1,6 г/см³ - около 40 МПа и т. д.

В отличие  от керамзитового гравия, аглопоритовый  характеризуется большей долей открытых пор (15-20%), заполняемых в бетоне водой и цементным тестом. Это приводит к некоторому повышению расхода цемента, но одновременно способствует упрочнению заполнителя и сцеплению его с цементным камнем, что благоприятно сказывается на возможности получения высокопрочного аглопоритобетона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Генеральный план предприятия

 

Завод по производству аглопоритового гравия  расположен в промышленной зоне города Омск с производительностью 300 000 м³ в год.

Привязка  к источникам: энергосбережения – Омская ТЭС. Сеть водоснабжения и канализации привязаны к Омским системам канализации и водоснабжения.

Климат  Омска умеренный. Среднесуточная температура в июле +17,4°C, среднесуточная температура в январе −25°C.

В Омске  большую часть года, с сентября по апрель, преобладает ветер юго-западного  направления, повторяемость его составляет 25-32% за месяц. Летом преобладающим является северо-западный ветер (20-23% за месяц), несколько меньше северный (16-19%) и западный (15%). На направление северо-восток - юго-запад приходится 10-14%, на остальных направлениях повторяемость ветра составляет менее 10%.

Размещение  зданий и сооружений при проектировании генпланов обеспечивает наилучшую  схему технологического процесса, кратчайшие транспортные связи,  экономное использование территорий, максимальную блокировку зданий и сооружений, зонирование территорий, санитарные и противопожарные разрывы между зданиями и сооружениями, а также возможность одновременной отгрузки готовой продукции на автомобильный и железнодорожный транспорт, возможность дальнейшего расширения предприятий без сноса построенных зданий и сооружений, целесообразную прокладку инженерных коммуникаций и удобный и безопасный подход работающих на предприятии к бытовым помещениям. Пути следования к производственным зданиям не  должны пересекаться с внутренними площадочными, автомобильными и железными дорогами, подъезд пожарных должен быть обеспечен с 3 сторон. Должно быть обеспечено архитектурное единство планирования застройки и благоустройства предприятия, с учетом транспортных связей для внутризаводского транспорта.

Генеральный план выполнен с учетом розы ветров для города Омск.

Генеральным планом предусмотрено строительство  следующих корпусов завода по производству силикатного кирпича: административно-бытовой корпус, склад сырьевых материалов, главный производственный корпус, склад готовой продукции, автостоянка, склад ГСМ, материальный склад.

Въезд на завод осуществляется с главной дороги.

К административному - бытовому корпусу предусмотрен отдельный  подъезд, возле здания расположена автостоянка.

Здания  столовой, спортзала расположены таким образом что бы рабочие с легкостью могли добраться до того или иного здания, так же здания соединены переходом с производственным цехом. Подъезды автотранспорта к каждому из зданий предусмотрены, таким образом, что бы едущие на встречу, друг другу машины могли разъехаться.

Общая площадь  завода составляет 2290 м²

Озеленения  площади  500м²

Дорог  190 м²

Застройки 1600 м²

ГСМ склад  расположен таким образом, что бы при возгорании, к нему с легкостью  могла подъехать пожарная машина.

Завоз сырья  на склад производиться как, ж/д  так и авто транспортом, вывоз  готовой продукции со склада так же производиться авто и ж/д транспортом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Технологическая часть

 

 

3.1 Выбор способа производства

 

Процесс получения аглопоритового гравия заключается в спекании шихты на агломерационных решетках в условии высоких температур в течение короткого времени.

Одной из особенностей технологии производства аглопорита является выбор способа  подготовки шихты и в связи  с этим оборудования в зависимости  от того, к какой группе принадлежит  используемое сырье – первой, второй или третьей. Дальнейшие этапы производства следующие: дробление и рассев исходного  сырья и добавок, дозирование  составляющих шихты преимущественно  ленточными питателями, приготовление  однородной и надлежащего зернового  состава шихты, укладка ее на колосники  машины и спекание с последующим  охлаждением, дробление, фракционирование и хранение аглопорита.

Исходное  сырье крупностью 5 мм смешивается с водой, а при необходимости с измельченным топливом и другими добавками. Шихта надлежащего состава загружается на колосниковую решетку агломерационной машины. Рекомендуется производить двухслойную загрузку шихты с меньшим содержанием топлива в нижнем слое.

Поверхностный слой шихты зажигают при помощи специального горна при одновременном включении  эксгаустера для просасывания газов, которые в результате горения  топлива нагреваются до температуры 900- 1200^оС. При этом в рассматриваемом слое происходят следующие основные явления: быстрое испарение влаги, подогрев шихты, сгорание топлива с повышением температуры шихты до 1200 – 1600^оС, спекание и поризация исходного сырья, охлаждение спекшегося продукта. Таким образом, каждый дифференциальный слой шихты претерпевает следующие температурные воздействия: нагрев до 1400 – 1600^оС в течение 3- 4 мин; охлаждение до 600 – 800^о в течении 2-3 мин.

Начавшийся  процесс горения топлива в  поверхностном слое шихты распространяется вглубь его. Образующиеся при этом газообразные продукты горения и спекающийся  аглопорит, имея высокую температуру, нагревают просасываемый воздух и нижележащие слои шихты, подготовляя, таким образом, содержащееся в них топливо к возгоранию, в результате чего процесс горения топлива переходит от одного дифференциального слоя к другому, заканчиваясь у колосниковой решетки.

В сечении  спекаемого слоя шихты различают  четыре условные технологические зоны, перемещающиеся сверху вниз: зону охлаждения, зону горения топлива (спекания и вспучивания шихты), зону подогрева шихты и зону испарения влаги.

 

3.2 Режим работы цеха

 

Режим работы предприятия является основой для расчета производительности, расхода сырья и полуфабрикатов, оборудования, состава работающих и  пр.

Режим работы завода, цеха, отделения  выбирается в соответствии с «Нормами технологического проектирования предприятий», принятыми в данной отрасли промышленности.

В настоящее время рекомендуется  принимать режим работы с пятидневной рабочей неделей в три смены по 8 часов каждая – 255 рабочих дней в году. При расчете необходимо также учесть время для капитального ремонта оборудования равного 15 -25 суткам. Таким образом, количество рабочих дней в году для непрерывно работающих агрегатов определяется по формуле:

 

Т=(365–6) – Т_кап – где Т_кап -время на капитальный ремонт

 

Годовой фонд времени работы оборудования определяется по формуле

Т_ф=Т_ф∙К_вн суток,

где К_вн – нормативный коэффициент использования оборудования по времени. Для формующего оборудования и тепловых агрегатов К_вн ~ 0,9–0,95.

Данные по проектируемому режиму работы цеха сводим в таблицу  3