Цех по производству газосиликата

Автоклавная (гидротермальная) обработка или, как её часто ещё  называют, запаривание, была предложена В. Михаэлисом как способ получения  известково-песчаных изделий. В частности, патент № 141195 от 5 октября 1880 г. гласит: «Способ производства искусственных песчаных камней воздействием пара высокого давления на смесь двугидрата извести или бария, или стронция с песком или содержанием кремнекислоту минералами при температурах от 130 до 300°С в пригодных для этого аппаратах». В описании к патенту отмечается: « В течение нескольких часов я создаю таким образом гидросиликаты кальция или бария, или стронция и благодаря этому твердый, как камень, воздухо- и водостойкий материал».

«Пригодными для этого  аппаратами» являлись герметически закрываемые сосуды – автоклавы, в которых создается повышенная температура и соответственно давление пара.

Роль пара высокой  температуры и давления, как показано А.В.Волженским, состоит в создании и поддержании в порах сырца жидкой фазы, при участии которой происходит растворение исходных компонентов и их химическое взаимодействие, приводящее к кристаллизации гидросиликатов кальция различного состава и морфологии.

 Последние обеспечивают  омоноличивание сырца в прочный искусственный камень. По А.В.Волженскому, процесс автоклавной обработки можно разделить на три стадии.

Первая начинается с  момента впуска пара в автоклав и  заканчивается при выравнивании температур теплоносителя и запариваемых изделий. При впуске пара в автоклав начинается его конденсация на сырцовых изделиях и стенках автоклава.

По мере разогрева  сырца пар начинается проникать  в мельчайшие поры и там конденсироваться. Влажность сырца при этом возрастает. Начинается растворение в образовавшемся в порах конденсате Са(ОН)₂ и SiO₂.

В связи с тем, что  упругость пара над раствором  ниже, чем над чистой водой, продолжается конденсация пара, который еще  больше увлажняет сырец, стремясь понизить концентрацию в поровой жидкости растворенных веществ.

Вторая стадия характеризуется  постоянной температурой и давлением  паровоздушной среды и называется стадией изотермический выдержки. На этой стадии протекают основные физико-химические процессы взаимодействия между исходными  компонентами (известью и кремнеземом), в результате чего происходит кристаллизация цементирующих новообразований, которые вызывают омоноличивание исходной смеси с образованием прочного искусственного силикатного камня.

Третья стадия начинает с момента прекращения доступа  пара в автоклав и закачивается в момент выгрузки изделий. На этой стадии происходит остывание изделий в результате сброса давления пара.

Продолжительность автоклавной обработки  в часах.

Рис 7.3 Кинетика изменения  температуры, влажности и деформируемости  силикатного ячеистого бетона пи запаривании по режиму 3+8+6 ч

В изделиях, запаренных с быстрым подъемом давления пара — в течение 1 ч 15 мин, качество макроструктуры по коэффициенту воздухопроницаемости оказалось значительно лучше, чем при медленном. При этом как верхние, так и центральные слои изделия имеют практически одинаковые показатели воздухопроницаемости, в то время как при медленном подъеме (3 ч и больше) коэффициент воздухопроницаемости верхних слоев оказался в 40 раз больше. Результаты исследований (рис.7.3, 7.4) показывают, что деформируемость силикатного ячеистого бетона в изделиях зависит от изменения влажности. Показательны деформации, зарегистрированные вертикально установленными датчиками при режиме запаривания с трехчасовым подъемом давления. Расширение бетона, происходящее на первой стадии запаривания, прекратилось и сменилось усадкой сразу же, как только в периферийных слоях начался процесс снижения влажности. Датчики, измерявшие деформации в перпендикулярном направлении (см. рис. 7.4 кривые 1', 2' и 3'), также отреагировали на изменение влажности бетона; верхний и нижний показали усадку, а средний, в зоне расположения которого влажность продолжала расти, — расширение.

Пиковый характер деформаций в направлении к открытой поверхности связан, очевидно, с изменением внутреннего давления.

Деформации бетона с дефектами в виде трещин, прослоек и др., полученными при формовании, уменьшаются. В этом случае внутреннее давление понижается, так как повышается паро- и газопроницаемость ячеистой массы. Однако из этого не следует, что режим запаривания в этом случае существенно не влияет на качество материала, так как возможно дальнейшее развитие образовавших дефектов и, как результат этого, снижение прочности и морозостойкости.

Учитывая зависимость характера массообмена от интенсивности первой стадии автоклавной обработки, следует ожидать, что при ускоренном подьеме давления создаются благоприятные условия твердения бетона. Этому способствует менее интенсивная миграция влаги в начале запаривания, которая обычно вызывает направленную капиллярную пористость и микроразрушение структуры межпорового каркаса и равномерное увлажнение бетона в слоях изделия. При подъеме давления пара за 1ч 15 мин (см. рис. 7.4) кривая деформируемости материала на первой стадии автоклавной обработки имеет плавный характер; объем, достигнутый в начале стадии изотермического прогрева, стабилизируется и не возникают усадочные деформации, характерные для этого периода запаривания при медленном подъеме давления пара. Лишь через 5ч изотермической выдержки началась усадка, равномерная по всему объему изделий. Исследования показали, что к этому времени прочность ячеистого бетона в большей части изделий достигает 60-80% максимального значения и они могут выдержать значительные напряжения.

Важным является и то, что при быстром подъеме давления опасные деформации расширения протекают в первый час автоклавной обработки, когда упругость твердеющего силикатного бетона еще невелика и он способен к пластическим деформациям. Кроме того, сказывается положительно обжатие изделий быстро растущим давлением в автоклаве.

Если ускорение подъема давления оказывает положительное влияние, то ускоренный выпуск пара из автоклава приводит к обратному результату, так как в этот период напряжения в материале будут возрастать вместе с перепадами температуры, влажности и давления. При снижении давления в течение двух часов в изделиях обнаруживается большое число дефектов, а иногда и опоясывающие трещины. Отмечено, что при 6-ти часовом режиме усадка составляет 0,5 мм/м за час, а при 2-х часовом – в три раза больше, т.е 1,5 мм/м за час. На основе имеющихся данных и приведенных результатов можно рекомендовать снижение давления в течение 4-6 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3 Расчетная часть

Таблица 7.1

Материальный баланс.

№ п/п	Наименование технологического процесса	Ед. изм.	% поте-ри	Потребность
				Год	Сутки	Час
1	Складирование готовой  продукции	м3	-	15000	57,25	3,57
2	Автоклавная обработка	м3	0,5	15750	60,11	3,75
3	Резка	м3	0,5	16537,6	63,12	3,94
4	Формование	м3	0,5	17364,48	66,27	4,14
5	Приготовление газосиликатной смеси	м3	0	17364,48	66,27	4,14
6	Дозирование компонентов: Известь Песок Вода Гипсовый камень ПАВ ПАП-1 Перлит-сырец	кг кг л кг кг кг кг	- - - - - - -	2504028 7459182 4937520 370314 10580,4 4937,52 1234380	9410,34 28032,21 18555,6 1391,67 39,76 18,555 4638,9	587,88 1751,2 1159,2 89,94 2,484 1,159 289,8

 

Таблица 7.2

Нормы расхода материалов.

Наименование	Средняя плотность материала кг/м3	Расход, кг
		Известь кипелка, 70%	Песок молотый	Гипс	Перлит
Газосиликат	350	72	252	3	36
	500	110	303	5	55
	600	130	364	5	65
	700	142	423	6	71

 

Производственная программа  предприятия включает определение  объема выпускаемой готовой продукции, потребность в каждом исходном сырьевом компоненте в год, в сутки, в час.

Производительность предприятия  по готовой продукции определяется по формуле:

Псут = Пгод / N,

где Пгод - годовая производительность равная 15 000 м³,

Пгод – 17364 м³, см. табл. (Материальный баланс).

N - количество рабочих  дней в году, N = 262

Псут - 17364 / 262 = 66,27 м³ /сут.              '

Псмен = Пгод / N * Р,

 где Р - число  смен, Р = 2

Псмен = 17364 / 262 * 2 = 28,032 м³ /смен.

Пчас = Пгод / Гф.пр

Пчас =17364 /4192=4,14 м³ /час.

Таблица 7.4

Производственная программа  по готовой продукции.

Наименование материала	Выпуск продукции м3
	В год	В сутки	В смену	В час
Газосиликатные блоки	17364	66,27	28,032	4,14

 

Расчет потребности  сырья в год, в сутки, в смену, в час с учетом производственных потерь и нормируемого брака продукции: на производство 1 м³ газосиликатного блока требуется:

Известняка - 142 кг;

Песок - 423 кг;  

Воды - 280 кг;

Перлит - 71 кг;

Гипсовый камень – 21 кг;

ПАП-1 – 0,28 кг;

ПАВ – 0,6 л;

Известняк:

Пчас = 142 * 4,14 = 587,88 кг или 0,587 т/час.

Псмен = 142 * 66,27 = 9410,34 кг или 9,410 т /смен.

Псут. = Псмен (две смены  в сутки) =  9,410 * 2 = 18,82 т/сут.

Пгод = 142 * 17364 = 2 465 688 кг или 2 465 т /год.

Песок:

Пчас = 423 * 4,14 = 1751,22 кг или 1,751 т/час.

Псмен = 423 * 66,27 = 28032,21 кг или 28,032 т /смен.

Псут. = Псмен (две смены  в сутки) =  28,032 * 2 = 56,064 т/сут.

Пгод = 423 * 17364 = 7 344 972 кг или 7 345 т /год.

 

Вода:

Пчас = 280 * 4,14 = 1159,2 кг или 1,159 т/час.

Псмен = 280 * 66,27 = 18 555,6 кг или 18,555 т /смен.

Псут. = Псмен (две смены в сутки) =  18,555 * 2 = 37,11 т/сут.

Пгод = 280 * 17364 = 4 861 920 кг или 4,861 т /год.

 

Перлит:

Пчас = 70 * 4,14 = 289,8 кг или 0,289 т/час.

Псмен = 70 * 66,27 = 4638,9 кг или 4,638 т /смен.

Псут. = Псмен (две смены в сутки) =  4,638 * 2 = 9,277 т/сут.

Пгод = 70 * 17364 = 1 215 480 кг или 1,215 т /год.

 

Гипсовый камень:

Пчас = 21 * 4,14 = 86,94 кг или 0,086 т/час.

Псмен = 21 * 66,27 = 1391,67 кг или 1,391 т /смен.

Псут. = Псмен (две смены в сутки) =  1,391 * 2 = 2,78 т/сут.

Пгод = 21 * 17364 = 370 314 кг или 370,314 т /год.

 

ПАВ:

Пчас = 0,6 * 4,14 = 2,48 кг или 0,00248 т/час.

Псмен = 0,6 * 66,27 = 39,76 кг или 0,039 т /смен.

Псут. = Псмен (две смены в сутки) =  0,039 * 2 = 0,079 т/сут.

Пгод = 0,6 * 17364 = 10 580 кг или 10,58 т /год.

 

ПАП - 1:

Пчас = 0,28 * 4,14 = 1,16 кг или 0,00116 т/час.

Псмен = 0,28 * 66,27 = 18,55 кг или 0,01855 т /смен.

Псут. = Псмен (две смены  в сутки) =  0,01855 * 2 = 0,037 т/сут.

Пгод = 0,28 * 17364 = 4937,52 кг или 4,937 т /год.

В нормах технологического проектирования предприятий строительной индустрии приведены величины возможных производственных потерь с учётом транспортирования материалов.

На склад изделия поступают после осмотра работниками ОТК. Хранят их на крытых складах. Стеновые панели устанавливают на специальные прокладки в вертикальное положение на заранее определенных участках склада в соответствии с типом изделий. Все изделия имеют маркировку, нанесенную на видном месте. Изделия, не отвечающие требованиям ОТК, вывозят за пределы склада и хранят на специальных площадках под навесом.

Плиты покрытий и перекрытий укладывают штабелями на прокладки в соответствии с существующими нормативами. Блоки и другие неармированные изделия хранят на складе плотными штабелями, объем и высота которых позволяет захватывать их специальными приспособлениями для отгрузки потребителю. Расстояние между штабелями и линиями прохода должно обеспечивать нормальные условия эксплуатации склада. При этом отношение общей площади к площади, занятой непосредственно изделиями, должно быть равно 1,5.