Автор: Пользователь скрыл имя, 17 Февраля 2013 в 18:49, курсовая работа
Это заставляет обращать особое внимание на экономию материальных и топливно-энергетических природных ресурсов, максимальное использование местного сырья и отходов различных производств, а также на создание экологически безопасных строительных материалов. При этом необходимо использовать имеющийся производственный потенциал ПСМ и признанные научные разработки и направления.
Ксонолит стабилен до t= 700°С, выше которой начинается его превращение в волластонит. Однако переход ксонолита в волластонит практически не сопровождается сжатием кристаллической решетки. Поэтому материалы, в которых связующим является гидросиликаты ксонолита, могут применяться при температурах до 1000°С, определяемой устойчивостью волластонита.
Производство силикатных ячеистых бетонов, основанное на использовании повсеместно распространенного сырья и требующее относительно небольших затрат материальных и топливно-энергетических ресурсов, характеризуется самой низкой материале- и энергоемкостью в сравнении с производством других стеновых строительных материалов. Вместе с этим в настоящее время имеются реальные предпосылки повышения экономической эффективности производства силикатных ячеистых бетонов за счет снижения их средней плотности, широкого вовлечения в производство в качестве основного сырья различных промышленных отходов и вторичнных ресурсов, снижения топливно-энергетических затрат на подготовку (помол) сырьевых материалов и автоклавную обработку.
Топливно-энергетические затраты на получение 1 м3 ячеистого бетона на различных предприятиях отрасли колеблются в очень широких пределах — тепла от 0,19 до 0,52 - 0,84 Гкал, электроэнергии от 10 до 50 кВт*ч, а в отдельных случаях до 65 - 75 кВт*ч. В целом же на долю топливно-энергетических затрат приходится 5 - 16% полной себестоимости. Наиболее энергоемким переделом в технологии ячеистых бетонов является помол сырьевых материалов.
При использовании традиционной схемы подготовки сырьевых материалов, предусматривающей мокрый помол песка, затраты электроэнергии могут быть снижены за счет применения добавок ПАВ, которые вводятся в мельницу мокрого помола с водой. В этом случае повышение плотности шлама без ухудшения его подвижности позволяет повысить производительность помольного оборудования в 1,3 — 1,4 раза, снизить удельные энергозатраты на 5 — 6 кВт*ч/т, или на 10 - 15%. Не менее важно, что при этом, как уже отмечалось выше, достигается и улучшение свойств ячеистого бетона.
Особенно эффективным, как показывает опыт Белгород-Днестровского завода ячеистых бетонов и изделий, является сочетание грубодисперсного помола песка с использованием добавки ПАВ. В частности, мокрый помол основной массы песка (65 - 75%) до удельной поверхности 90 - 120 м2/кг в присутствии добавки ПАВ позволил повысить производительность помольного оборудования до 2 раз и снизить суммарные удельные энергозатраты на подготовку сырьевых материалов на 8 - 10 кВт*ч/т.
Исследования МИСИ им. В.В. Куйбышева, НИПИсиликатобетона и Воронежского ИСИ, а также опыт работы цеха ячеистых бетонов Воронежского завода ЗКБИ-1 и предприятий, работающих по технологии фирмы "Калсилокс", показывают возможность снижения удельных затрат электроэнергии при помоле на 30 - 40% и суммарных энергетических затрат на помол и автоклавную обработку в 1,5 раза при использовании способа совместного сухого помола компонентов - "сухой" схемы подготовки сырьевых материалов.
Не менее важно, что при этом способе снижается износ мелющих тел и футеровки мельницы, величина которого при мокрой схеме помола составляет в среднем 1,19% массы подвергаемого помолу песка. В результате ежегодный намол металла на заводах ячеистых бетонов составляет в среднем 40 - 42 тыс.т.
В этой связи заслуживает внимания опыт зарубежных фирм, которые помол песка осуществляют, как правило, в мельницах с резиновой футеровкой, а в качестве мелющих тел используют песчаник или кварциты с размером кусков 30 — 70 мм. Это позволяет не только исключить намол металла, но и обеспечивает повышение химической активности кремнеземистого компонента по сравнению с помолом в мельнице с металлическими мелющими телами. Связано это, как нам представляется, с высокой чистотой вновь образующихся при помоле поверхностей частиц песка, а также появлением в шламе высокодисперсных аморфизированных частиц. Последние, обладая высокой химической активностью, способствуют при автоклавной обработке повышению в жидкой фазе концентрации силикатиона, что приводит к интенсификации процессов структурообразования и повышению прочностных и эксплуатационных показателей ячеистого бетона.
Экономия топливно-энергетических ресурсов приобретает все возрастающее значение и затрагивает практически все отрасли промышленности строительных материалов. Важным показателем любого производства является его энергоемкость - суммарные затраты тепловой и электрической энергии на получение единицы продукции.
В производстве ячеистых бетонов самым энергоемким и продолжительным технологическим переделом является автоклавная обработка. При этом расход тепловой энергии составляет около 50 - 60% общего расхода. В этой связи вопросы снижения расхода пара и сокращения продолжительности автоклавной обработки приобретают особую актуальность.
Одним из существенных резервов экономии тепловой энергии является вторичное использование отработанного пара и конденсата, на долю которых приходится около 30% теплопотерь. Для этого необходимо на предприятиях предусмотреть перепуск отработанного пара из автоклава в автоклав.
Однако поскольку регулярный перепуск пара возможен лишь при наличии не менее пяти автоклавов, то при меньшем их количестве отработанный пар и конденсат могут быть использованы для подогрева воды затворения и отопления.
Экономия теплоты при перепуске пара из одного автоклава в другой составляет не менее 0,01 Гкал/м3 ячеистого бетона, но может достигать и 0,03 - 0,04 Гкал/м3 в зависимости от давления пара при автоклавной обработке и полноты перепуска.
Перепуск отработанного пара ведется около 1 ч до снижения давления пара в автоклаве в пределах 0,25-0,35 МПа. В этой связи применение режимов автоклавной обработки с предварительной продувкой и вакуумированием при перепуске пара позволяет не только сократить продолжительность автоклавной обработки, но и полнее использовать обработанный пар за счет снижения остаточного давления его в автоклаве до 0,05 МПа.
Опыт ряда отечественных предприятий и зарубежных фирм показывает высокую эффективность использования конденсата для затворения ячеистобетонной смеси.
Снижение расхода пара и сокращение продолжительности автоклавной обработки, как отмечалось ранее, достигается при обеспечении предавтоклавной влажности ячеисто-бетонного сырца в пределах 28 - 32% и температуры его не ниже 80°С. Не которые авторы рекомендуют повышать температуру ячеистобетонного сырца до 95°С. Однако при этом возрастает опасность повышения температуры в центре массива, что может вызвать кипение воды или же активное испарение ее, что приводит к повреждению структуры и ухудшению качества ячеистого бетона.
Для поддержания температуры ячеистобетонного сырца перед загрузкой не ниже 80°С целесообразно использовать специальные камеры с подогреваемым, полом и закрытыми шторами входом и выходом. Нам представляется, что для этих целей можно было бы использовать рекуперационные туннели, в которых выдерживаются после автоклавной обработки готовые изделия для снятия термических и влажностных напряжений. Выделяемое при остывании изделий тепло вторично использовалось бы для нагрева и поддержания на указанном уровне температуры ячеистобетонного сырца.
Снижение расхода пара на автоклавную обработку достигается также за счет увеличения коэффициента заполнения автоклава и снижения теплопотерь на нагрев автоклава за счет улучшения качества тепловой изоляции.
Повышение коэффициента заполнения автоклава может быть достигнуто при переводе предприятий на формование ячеисто-бетонных массивов высотой 1200 мм (см. табл. 15). При этом за счет повышения коэффициента заполнения автоклава с 0,4 до 0,45 удельный расход теплоты снижается на 5,2%.
Теплопотери через стенки автоклава и нагрев его составляют около 23%, при отсутствии теплоизоляции корпуса автоклава. В этой связи необходимо обеспечить качественную теплоизоляцию поверхностей автоклава (корпуса и крышек), например, стекло- или минерало-волокнистыми матами с обкладкой их фольгой.
Из-за плохого качества теплоизоляции потери теплоты через корпус автоклава составляют около 0,8 Гкал.
Улучшение качества теплоизоляции позволяет снизить эти потери до 0,11 Гкал, что в масштабе страны может сберечь сотни тысяч тонн пара. Следует отметить, что, если допустимая температура наружной поверхности автоклава (40 - 45 °С) в нашей стране определяется требованиями техники безопасности, то за рубежом, в целях снижения теплопотерь, эта величина ограничена 2°С выше температуры окружающего воздуха.
В настоящее время вполне реально за счет незначительных затрат и организационных мероприятий, направленных на улучшение качества тепловой изоляции, обеспечить достижение разницы между температурой поверхности теплоизоляции корпуса автоклава и окружающим воздухом в 3 °С.
Как известно, многие предприятия и особенно цеха небольшой мощности, выпускающие ячеистобетонные изделия, не имеют автономных котельных. Поэтому в период отопительного сезона, из-за трудностей обеспечения паром высокого давления или других причин, часто возникает необходимость перевода автоклавного хозяйства на гидротермальную обработку паром пониженных температуры и давления t =143 - 155°С; Р =0,5 - 0,6 МПа. В этом случае, во избежание ухудшения прочностных и эксплуатационных показателей ячеистого бетона, необходимо предусмотреть использование кремнеземистого компонента композиционного состава, включающего тонкомолотую составляющую, или введение в сырьевую смесь тонкодисперсной добавки химически активного SiO2.
Как было показано ранее, снижение температуры автоклавной обработки со 183 или 174,5 °С до 143 °С позволяет уменьшить, при той же продолжительности цикла автоклавной обработки, расход пара соответственно в 1,6 и 1,4 раза.
Снижение температуры со 183 до 174,5 °С приводит к уменьшению расхода пара в среднем на 13%.
В основных направлениях экономического и социального развития поставлена задача "полнее использовать материалы попутной добычи, вторичное сырье, шлаки и другие отходы для производства строительных материалов". Реализация этой задачи имеет важнейшее значение для интенсификации общественного производства, снижения затрат на развитие сырьевой базы промышленности строительных материалов и уменьшения загрязнения окружающей среды.
Производство силикатных автоклавных материалов является потенциальным потребителем практически всех твердых, крупнотоннажных промышленных отходов. Более того, многие промышленные отходы по своим качественным показателям, например химической активности, превосходят традиционное кремнеземистое сырье.
Е.Н. Леонтьевым предложено все отходы промышленности условно разделить на две группы: кислые и основные. Отходы первой группы рекомендуется использовать в качестве кремнеземистого сырья в виду их невысокой активности; вторые, обладающие относительно высокой гидравлической активностью, целесообразно использовать как компонент вяжущего или как самостоятельное вяжущее для изготов-ления автоклавных и неавтоклавных материалов.
Эффективность использования промышленных отходов обусловлена также высокой долей затрат на сырье, (30-40%) в структуре себестоимости силикатных ячеистых материалов.
В частности, замена цемента в газобетоне другими вяжущими позволяет снизить стоимость сырьевых материалов на 8 - 10% при использовании смешанного известково-цементного вяжущего; на 25%-для известково-шлакового и до 80% при использовании сланцезольного.
По данным Министерства финансов СССР, реальный экономический эффект от использования при производстве строительных материалов различных промышленных отходов составляет ежегодно более 1 млрд. руб. Одновременно при этом достигается значительная экономия капитальных вложений на развитие материально-технической базы и обеспечивается ежегодная экономия около 3 млн. т топлива.
Однако, несмотря на высокую технико-экономическую эффективность, объем применяемых при изготовлении ячеистых бетонов отходов в настоящее время значительно ниже возможного. Связано это с целым рядом организационных и технологических трудностей.
Основные технологические
трудности обусловлены
Например, Ступинский завод ячеистых бетонов при Мособлисполкоме, выпускавший с 1960 г. изделия из ячеистого бетона на основе зол Ступинской ТЭС, применял ежегодно более 70 тыс. т золы при производстве 160 тыс. м3 стеновых панелей, мелких блоков и теплоизоляционного ячеистого бетона. Однако из-за нестабильности золы по химическому составу, основности, содержанию несгоревшего топлива и активности, (связанных с использованием теплоагрегатами электростанций углей различных месторождений), вынужден был переориентировать свое производство на применение природного кремнеземистого сырья.