ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1. Цель курсовой работы (КР) состоит в углублении и закреплении теоретических знаний по дисциплине «Основы научных исследований» студентами специальности 290601 – Производство строительных материалов, изделий и конструкций.
В ходе курсового проектирования студент должен получить практические навыки по самостоятельному поиску, анализу, систематизации необходимой технической информации из различных источников (библиотечных фондов, интернета, выставок, каталогов, и т.д.), а также правильному оформлению пояснительной записки в соответствии с требованиями нормативных документов и настоящих методических указаний.
1.2 Курсовая работа выполняется в объеме и в сроки, указанные в задании, выдаваемом кафедрой. Вариант задания выбирается по последним двум цифрам зачетки в соответствии с прил. 1.
Задание выдается индивидуально и содержит сведения о конкретном строительном материале, наименования основных разделов, указание необходимого объема и сроки выполнения.
1.3 В состав пояснительной записки входят результаты поиска и анализа информации по конкретному строительному материалу, изделию или конструкции (в соответствии с заданием), касающиеся его характеристик, свойств, области применения, способов производства, нормативно-технической документации, а также результаты патентного поиска.
1.4 В ходе работы над КР студент должен пользоваться нормативно-технической документацией, патентной информацией, учебными материалами и настоящими методическими указаниями.
СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
2.1 Курсовая работа состоит из пояснительной записки (ПЗ), оформленной на листах формата А4.
Объем ПЗ – 20-25 страниц рукописного или машинописного текста.
2.2 Состав пояснительной записки включает следующие разделы:
Титульный лист
Задание на курсовое проектирование
Содержание
Введение
1. Характеристика изделия
1.1 Область применения
1.2 Классификация
1.3. Технические требования
2. Технология производства
2.1 Сырьевые материалы
2.2 Технология производства
3. Контроль качества
3.1 Входной контроль
3.2 Операционный контроль
3.3 Приемочный контроль
4. Методы испытания
5. Результаты патентного поиска
Список использованных источников
Приложения
СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Пример содержания КР приведен в прил. 2.
3.1 Введение
Вводная часть ПЗ должна содержать сведения о состоянии и перспективах развития строительной отрасли в целом и конкретного направления производства строительного материала или изделия, указанного в задании, отражать основные направления совершенствования технологических процессов и качества продукции, эффективность применения.
Объем введения – 1-1,5 страницы.
1. Характеристика изделия
1.1 Область применения
В разделе дается определение материала (изделия), указанного в задании, обозначается область его применения, приводится состав и т.д.
1.2 Классификация
Дается общая классификация материала (изделия)
1.3. Технические требования
Указываются данные о нормативных документах, регламентирующих требования к объекту (ГОСТы, ТУ и т.д.). Приводятся показатели качества, характеризующие материал (изделие) (прочность, плотность, геометрические параметры, показатели внешнего вида, теплопроводность и т.д.) и соответствующие значения этих показателей.
2. Технология производства
2.1 Сырьевые материалы
Описывается сырье, используемое для производства изделия, требования к нему, ссылки на соответствующие нормативные документы.
2.2 Технология производства
Приводятся способы и методы производства изделия, их классификация. Графически отображаются технологические схемы, последовательность операций. Дается описание технологии производства, используемого оборудования.
Даются сведения о требованиях к упаковке, хранению и транспортировке изделий.
3. Контроль качества
Раздел включает общие сведения о видах контроля, осуществляемых при производстве изделия.
3.1 Входной контроль
Дается описание контроля качества используемых сырья и материалов.
3.2 Операционный контроль
Приводятся данные о контроле технологического процесса (операций), методы контроля.
3.3 Приемочный контроль
Отражаются сведения о контроле показателей качества готовой продукции. Кем и когда производится, какие характеристики контролируются.
4. Методы испытания
Описываются методы испытания изделий, даются ссылки на соответствующие нормативные документы.
5. Результаты патентного поиска
Приводятся сведения о результатах патентного поиска по форме Патентного отдела РГСУ. Дается краткое описание изобретения.
Патентный поиск осуществляется в отношении изделия, указанного в задании, сырьевых материалов, способов и методов производства, оборудования, методов контроля и испытаний и т. д.
Рекомендуемое количество патентов (авторских свидетельств) – 4-7.
Патентный поиск проводится с использованием всех доступных источников: интернет, отдел интеллектуальной собственности РГСУ (патентный отдел), фонды библиотек, ссылки в литературных источниках и др.
Список использованных источников
Дается библиографическое описание источников информации, в том числе ссылки на соответствующие сайты интернета, электронные носители информации. Приводится перечень нормативных документов (ГОСТов, ТУ, ТР).
Приложения
В приложение выносятся информационные данные, требуемые для пояснения или иллюстрации разделов КР (формы документов, таблицы, графики, патенты и т.д.).
ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки на 20-25 листах белой бумаги формата А4 (210х297 мм). Формат текста – рукописный или машинописный.
Поля страницы: верхнее- 2 см; нижнее - 2 см; левое – 2,5; правое – 1 см.
Интервал – 1,5. Машинописный текст – Тimes New Roman, 14 шрифт.
Абзац – 1,25 или 1,5 см.
Нумерация страниц – сквозная. Номер на первой (титульной) странице и задании не ставится.
Оформление титульной страницы (см. прил. 2)
Названия разделов выделяются в формате - ВСЕ ПРОПИСНЫЕ.
Номера разделов и подразделов в формате:
1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗДЕЛИЯ
1.1 Область применения
1.1.1
Нумерация графиков и таблиц сквозная или по разделам.
В приложениях используется своя нумерация рисунков и таблиц, аналогичная нумерации по разделам.
Ссылки по тексту КР на рисунки, таблицы и приложения обязательны.
Приложение 1
Варианты заданий на курсовое проектирование (две последние цифры зачетки)
| № | Изделие | № | Изделие |
| Аглопорит | Изделия пенодиатомитовые и диатомитовые | ||
| Арболит | Изделия погонажные профильные поливинилхлоридные | ||
| Асбест | Изделия санитарные керамические | ||
| Асфальтобетон | Изол | ||
| Балки стропильные и подстропильные ж/б | Камни бетонные стеновые | ||
| Бетоны жаростойкие и изделия из них | Камни керамические | ||
| Битумы дорожные | Картон | ||
| Битумы строительные | Керамзит | ||
| Блоки вентиляционные ж/б | Кирпич глиняный пластического формования | ||
| Блоки из ячеистого бетона (автоклавного твердения) | Кирпич глиняный полусухого прессования | ||
| Блоки из ячеистого бетона (неавтоклавного твердения) | Кирпич и камни керамические лицевые | ||
| Блоки стеклянные пустотелые | Кирпич и камни силикатные | ||
| Гидроизол | Колонны железобетонные | ||
| Гипс строительный | Краска вододисперсионная | ||
| Гравий для строительных работ | Краска масляная | ||
| Грунтовки | Краска силикатная | ||
| Жидкое стекло | Линолеум безосновный | ||
| Известь строительная | Линолеум основный | ||
| Изделия из пеностекла | Листы асбесто-цементные волнистые (шифер) | ||
| Изделия из природного камня архитектурно-строительные | Листы асбесто-цементные плоские (шифер) | ||
| Изделия из ячеистых бетонов теплоизоляционные | Листы гипсокартонные | ||
| Изделия огнеупорные | Мастики битумные | ||
| Изделия паркетные | Минераловатные изделия | ||
| № | Изделие | № | Изделие |
| Минеральная вата | Сетки арматурные | ||
| Обои | Синтетические ковровые покрытия (ковролин) | ||
| Панели гипсобетонные | Ситаллы и шлакоситаллы | ||
| Панели стеновые железобетонные | Смеси бетонные | ||
| Пенодиатомировые изделия | Сотопласт | ||
| Пенокерамические изделия | Сталь арматурная для ж/б конструкций | ||
| Пергамин кровельный | Стекло листовое | ||
| Перлит | Стекловата и изделия из нее | ||
| Песок для строительных работ | Стеклопластик | ||
| Песок керамзитовый | Стеклорубероид | ||
| Пиломатериалы | Сульфатостойкий портландцемент | ||
| Пластик бумажнослоистый декоративный | Сухие строительные смеси | ||
| Плитка керамическая | Трубы асбесто-цементные | ||
| Плиты бетонные тротуарные | Трубы железобетонные | ||
| Плиты древесно-волокнистые (ДВП) | Трубы керамические | ||
| Плиты древесно-стружечные (ДСтП) | Трубы полимерные | ||
| Плиты облицовочные из природного камня | Трубы стальные | ||
| Плиты пенополистирольные (пенопласт) | Фанера | ||
| Плиты перекрытий ж/б многопустотные | Фермы железобетонные | ||
| Плиты перекрытий ж/б ребристые | Черепица керамическая | ||
| Плиты цементно-стружечные (ЦСП) | Чугунные изделия | ||
| Полистиролбетон и изделия из него | Шлакопортландцемент | ||
| Портландцемент | Шпалы деревянные | ||
| Портландцементы белые | Шпалы железобетонные | ||
| Профили стальные листовые гнутые | Щебень для строительных работ | ||
| Растворы строительные | Эмали | ||
| Рубероид | |||
| Сваи железобетонные |
Приложение 2
Пример содержания и оформления курсовой работы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт строительных технологий и материалов
Кафедра технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине: «Основы научных исследований»
на тему: «Производство шлаковой пемзы»
Выполнил:
студент группы ПСМ-289
Иванов И.И.
Проверил:
доцент кафедры ТВВБиСК
Мальцев Е.В.
Ростов-на-Дону
2009 г.
Ростовский государственный строительный университет
Кафедра технологии вяжущих веществ, бетонов и строительной керамики
задание №_______
на выполнение курсовой работы
по дисциплине «Основы научных исследований»
Студент группы ПСМ- 289 __________ Иванов И.И. _______________
Задание: По результатам аналитического обзора и патентного поиска представить информацию о свойствах, производстве и областях применения
_____________________ шлаковой пемзы ___________________________
Содержание курсовой работы:
Введение
1. Характеристика изделия
2. Технология производства
3. Контроль качества
4. Методы испытания
5. Результаты патентного поиска
Список использованных источников
Объем курсовой работы 20-25 страниц (формат А4)
Оформление курсовой работы должно соответствовать требованиям методических указаний
Дата выдачи КР «____»_____________20 г.
Дата сдачи КР «____»_____________20 г.
Руководитель КР___________________
подпись
Студент __________________________
подпись
Содержание
Введение 4
1 Характеристика изделия 5
1.1 Область применения 5
1.2 Технические требования 5
2. Технология производства 7
2.1 Сырьевые материалы 7
2.2 Технология производства 8
3. Контроль качества 14
3.1 Входной контроль 14
3.2 Операционный контроль 15
3.3 Приемочный контроль 15
4. Методы испытания 15
5. Результаты патентного поиска 15
Список использованных источников 16
Приложения 17
Введение
Всемирный форум по устойчивому развитию, состоявшийся в Йоханнесбурге в сентябре 2002 г., определил как одну из главных задач на XXI в. необходимость сочетания социальных, экологических, высокотехнологичных и экономических вопросов в решении глобальных проблем всей планеты, отдельно взятых стран и отраслей производства.
Строительство как главная отрасль производства любой страны потребляет ежегодно колоссальное количество энергетических, материальных и людских ресурсов, является одной из самых экологически опасных сфер деятельности человека. Поскольку стоимость строительных материалов составляет до 60% общей стоимости зданий и сооружений, то понятно, насколько важно сделать правильный выбор материалов с учетом возможных затрат на их производство, качества, транспортных и технологических расходов. Особое внимание в связи с программами устойчивого развития должно уделяться теплоэнергетическим затратам на производство строительных материалов и эксплуатацию их в готовых объектах, а также возможность последующего их использования по окончании срока службы зданий и сооружений.
Основным вектором в развитии современного строительства является его индустриализация, т. е. превращение его в механизированный процесс монтажа зданий и сооружений из крупных конструкций и элементов заводского изготовления. В соответствии с этим неуклонно возрастает роль промышленности строительных материалов в капитальном строительстве.
К одному из важнейших направлений развития промышленности строительных материалов следует отнести производство искусственных пористых заполнителей, в т.ч. шлаковой пемзы.
Россия производит около 100 млн т чугуна, и его выпуск продолжает расти. На каждую тонну чугуна в виде побочных продуктов получается до 400 - 600 кг огненно-жидких шлаковых расплавов, выход которых составляет примерно 40 млн т. Используют для переработки в строительные материалы в настоящее время менее 65%. Остальные 35% сливают в отвалы. Шлаковые отвалы занимают более 3000 га земельной площади. На работы по организации таких отвалов и эксплуатационные расходы по сливу затрачиваются огромные средства. Поэтому увеличение доли шлакопереработки является источником значительной экономии. Одним из видов шлакоемкой продукции является шлаковая пемза - высокопористый материал, используемый в качестве заполнителя легких бетонов.
В США перерабатывают все доменные шлаки, в Германии - 90%, в Англии - 78%, во Франции - 73%.
В СССР шлаковая пемза была впервые получена в 1932 г. почти одновременно па Чусовском (инж. М. И. Росинский) и Нижнесулинском (инж. Л. П. Глинский) металлургических заводах. В 1940 г. на Нижнетагильском и Магнитогорском заводах инж. В. В. Лейрихом было организовано опытное производство шлаковой пемзы, промышленное производство и применение в строительстве организовано в 1959 г.
1. Характеристика изделия
1.1 Область применения
Шлаковая пемза - материал, получаемый поризацией расплава шлаков металлургического и химического производства.
Шлаковая пемза в виде щебеня и песка используется:
- в качестве заполнителей для легких бетонов, применяемых для изготовления сборных, монолитных и сборно-монолитных бетонных и железобетонных конструкций, изделий для зданий и сооружений различного назначения;
- в качестве заполнителя для растворов различного назначения;
- самостоятельно для звукоизоляционных и теплоизоляционных засыпок, отделочных и других строительных работ.
Фазовый состав шлаковой пемзы характеризуется содержанием 50-60 % кристаллических и 40-50 % стекловидной фаз. Основными минералами являются милелит (45 %), окерманит (55 %), в небольших количествах присутствуют псевдоволластонит, ранкинит.
1.2 Классификация
Шлаковую пемзу классифицируют по следующим признакам:
а) по виду сырья (шлаковые расплавы):
- доменные;
- электрофосфорные (никелевое производство).
б) по способу поризации расплава:
- брызгательно-траншейный;
- в опрокидном бассейне;
- гидроэкранный.
в) по крупности зерен:
- крупный (щебень);
- мелкий (песок)
г) по фракционному составу (размеру зерен, мм):
- 0-5; 5-10; 10-20; 20-40;
д) по плотности (кг/м3):
- 400, 500, 600, 700.
е) по степени закристаллизованности:
- кристаллическая (кристаллической фазы более 35 %);
- стеклокристаллическая (кристаллической фазы 20-35 %);
- стекловидная (кристаллической фазы менее 20 %).
ж) по модулю основности (Мос):
- основные (Мос >1,25);
- нейтральные (Мос =1-1,2);
- кислые (Мос <1).
1.3. Технические требования
Основные технические требования к заполнителям из шлаковой пемзы регламентируются ГОСТ 9757-90 «Гравий, щебень и песок искусственные пористые. Технические требования» и ГОСТ 25137-82 «Материалы нерудные строительные щебень и песок плотные из отходов промышленности, заполнители для бетона пористые. Классификация».
Шлакопемзовый щебень изготовляют следующих основных фракций:
- от 5 до 10; от 10 до 20; от 20 до 40 мм.
По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление щебня от 2,5 до 10 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм и для теплоизоляционных засыпок - от 5 до 40 мм.
Песок в зависимости от зернового состава подразделяют на три группы:
1 - для конструкционно-теплоизоляционного бетона;
2 - для конструкционного бетона;
3 - для теплоизоляционного бетона.
По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовление песчано-щебеночной смеси с наибольшей крупностью зерен до 10 мм.
Зерновой состав и щебня каждой фракции должен соответствовать указанному в табл. 1.1.
Таблица 1.1 - Зерновой состав гравия и щебня
| Диаметр отверстия сита, мм | d | D | 2D |
| Полный остаток на сите, % по массе | От 85 до 100 | До 10 | Не допускается |
Примечание. D, d - соответственно наибольший и наименьший номинальные диаметры контрольных сит.
В щебне фракции от 2,5 до 10 мм и смеси фракций от 5 до 20 мм содержание зерен размером от 5 до 10 мм должно быть от 25 до 50 % по массе.
Зерновой состав песка должен соответствовать указанному в табл. 1.2.
Таблица 1.2 - Зерновой состав песка
| Размер отверстия контрольного сита, мм | Полный остаток на сите, по объему, для групп песка | ||
| 0-10 | 0-10 | Не нормируется | |
| 1,25 | 20-60 | 30-50 | |
| 0,315 | 45-80 | 65-90 | |
| 0,16 | 70-90 | 90-100 | |
| Проход через сито 0,16 | 10-30 | 0-10 |
В зависимости от насыпной плотности шлаковые щебень и песок подразделяют на марки, приведенные в табл. 1.3.
Таблица 1.3 – Марки по плотности
| Марка по насыпной плотности | Насыпная плотность, кг/куб.м | Марка по насыпной плотности | Насыпная плотность, кг/куб.м |
| 350 – 400 | 600 – 700 | ||
| 400 – 450 | 700 – 800 | ||
| 450 – 500 | 800 – 900 | ||
| 500 – 600 | 900 – 1000 |
Предельные значения марок по насыпной плотности:
для щебня – 400-800; для песка – 700-1000.
В зависимости от прочности, определяемой испытанием в цилиндре, щебень подразделяют на марки по прочности, приведенные в табл. 1.4.
Таблица 1.4 - Марки по прочности
| Марки по прочности | Прочность при сдавливании в цилиндре, МПа | Марка по насыпной плотности |
| П35 | 0,3 - 0,4 | |
| П50 | 0,4 - 0,5 | 450, 500 |
| П75 | 0,5 - 0,6 | |
| П100 | 0,6 - 0,8 |
Примечание. Для теплоизоляционных засыпок допускается выпускать гравий и щебень с маркой по прочности ниже, чем указано в таблице, но не менее марки П15.
Щебень должен быть морозостойкими и обеспечивать требуемую марку легкого бетона по морозостойкости. Потеря массы после 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания не должна превышать 8 %.
В щебне и песке, применяемых в качестве заполнителей для армированных бетонов, содержание водорастворимых сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 не должно превышать 1% по массе.
Структура шлакопемзового щебня должна быть устойчивой против силикатного распада. Потеря массы при определении стойкости против силикатного распада должна быть не более 5 %.
Щебень и песок, предназначенные для приготовления теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов, должны подвергаться периодическим испытаниям на теплопроводность.
Щебень и песок в зависимости от значения суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов Аэфф применяют:
- во вновь строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданиях при Аэфф до 370 Бк/кг;
- при возведении производственных зданий и сооружений при Аэфф свыше 370 Бк/кг до 740 Бк/кг.
2. Технология производства
2.1 Сырьевые материалы
Сырьем для производства шлаковой пемзы являются расплавы доменных шлаков, образующихся при выплавке чугуна.
Для производства используются в основном кислые шлаки, так как основные склонны к силикатному распаду.
Основными компонентами доменных шлаков расплавов являются (в %): СаО (35-50), SiO (30-38), Al2O3 (9-18), MgO (2-8), MnO (1-5), FeO (<1).
Химический состав оказывает большое значение на вспучиваемость расплава.
Основными технологическими показателями расплава являются: газонасыщенность, газорастворимость, газотворность, вязкость расплава, температурный интервал вязкости, поверхностное натяжение.
2.2 Технология производства
2.2.1 Механизм вспучивания шлаковых расплавов
Огненно-жидкий шлаковый расплав представляется нам визуально однородной средой. В действительности он является микрогетерогенной структурированной жидкостью, вязкой, но довольно текучей при высоких температурах. Процесс вспучивания шлаковых расплавов проходит через три стадии: возникновение в шлаковом расплаве зародышей газовых пузырьков, их рост и, наконец, затвердевание шлака, в результате которого фиксируются размеры и положение пор, образуемых газовыми пузырьками.
Возможность протекания процесса вспучивания шлакового расплава обусловлено двумя условиями: возникновением в нем внутреннего газовыделения и доведением расплава путем его охлаждения сначала до пиропластического состояния, а затем до состояния, при котором в массе формируются поры из образовавшихся пузырьков.
Шлаковые расплавы вспучиваются:
- за счет освобождения растворенных в них газов при выделении последних в количестве, превышающем 162 см3/кг расплава;
- в результате взаимодействия сульфидов с кислородом воздуха, выделяющийся при этой реакции сернистый ангидрид вспучивает расплав;
- испарения воды, вводимой в расплав. Вода, вводимая в расплав при его поризации, помимо участия в разложении сульфидов является самостоятельным источником образования газообразной фазы. Капли воды, проникая внутрь расплава или в промежутки между его охлаждающимися слипшимися каплями, испаряются, образуя водяные пары, объем которых в 1000 раз превышает объем жидкой воды.
2.2.2 Технологический процесс изготовления шлаковой пемзы
Технологический процесс изготовления шлаковой пемзы включает следующие операции: доставку шлакового расплава к поризующей установке, пробивку застывшей поверхности (корки) расплава, слив расплава, его поризацию, дробление пемзы, ее рассев, сепарацию и складирование. В случае использования шлаков, склонных к распаду, технологический процесс дополняется операцией стабилизации расплава.
а) Транспортирование шлакового расплава. Поризующие установки могут располагаться в непосредственной близости от доменной печи либо на шлаковых отвалах. В первом случае расплав в поризующую установку подается непосредственно из летки доменной печи, что исключает необходимость в специальном транспортировании расплава. Кроме того, при подаче расплава в поризующую установку непосредственно из доменной печи сохраняется довольно высокая его температура (примерно на 100-150° С выше, чем при транспортировании расплава на отвалы), что обусловливает более высокую его вспучиваемость. Однако придоменное расположение шлако-пемзовых установок создает конструктивные сложности и затрудняет работу доменной печи. Поэтому такое расположение встречается довольно редко. Чаще всего шла-коперерабатывающие установки размещаются на так называемых шлаковых отвалах в нескольких километрах от доменных печей. Шлаковые расплавы в этих случаях транспортируют к местам их переработки в шлаковозных ковшах, которые представляют собой стальную емкость вместимостью 11 или 16,5 м3. Ковш укреплен па металлической раме четырехосной тележки (вагонного типа) таким образом, что он может вращаться относительно горизонтальной оси. Перемещается тележка по железнодорожным путям широкой колеи. Наклонение (кантовку) ковша можно осуществлять посредством индивидуального привода, которым он оборудован.
б) Пробивка застывшей корки и стабилизация расплава. За время транспортирования расплава в шлаковозных ковшах открытая поверхность его успевает затвердеть, образуя корку. Перед сливом расплава ее необходимо пробить. Корку пробивают копром, размещенным вдоль шлаковозных путей.
В случае использования расплавов, склонных к распаду, пробивание корки совмещают с вводом в расплав стабилизирующих добавок, т.е. осуществляют так называемую внедоменную стабилизацию расплава.
Наиболее эффективен кристаллохимический метод стабилизации двухкальциевого силиката (C2S), основанный на переводе высокотемпературной формы C2S в твердый раствор путем введения в расплав порошкообразных стабилизирующих добавок.
В качестве стабилизаторов распадающихся шлаков применяют фосфориты или апатитовый концентрат, в которых стабилизирующим окислом является Р2О5. Стабилизирующие добавки вводят при помощи специальных установок.
в) Поризация расплава. Существует довольно значительное количество способов поризации шлакового расплава. По некоторым способам поризация осуществляется поверхностным контактированием воды с расплавом, а в других - объемным. Некоторые способы утратили промышленное значение.
К основным способам поризации относятся:
1. Брызгально-траншейный способ. В нем шлаковый расплав из кантуемого шлаковозного ковша поступает на наклонный лоток, на дно которого непрерывно подается вода, подстилающая как бы струю расплава. При сходе с лотка расплав простреливается струями воды, фонтанирующими из перфорированной водопроводной трубы. Несколько охлажденный при соприкосновении с водой шлак подается в траншею, где он продолжает вспучиваться и охлаждаться за счет теплоотдачи в окружающую среду, превращаясь в пемзу. Остывшие глыбы шлаковой пемзы добывают экскаватором и транспортируют к дробильно-сортировочной установке. При брызгально-траншейном способе поризации расплава пемза характеризуется большой неоднородностью.
2. Поризация в опрокидном бассейне. Он представляет собой (рис. 2.1) металлическую чашу с полыми наклонными стенками и с полым днищем, выложенным изнутри съемными перфорированными плитами.
1- ванна; 2- съемные плиты перфорированного днища; 3- гидравлическая
система подъема ванны; 4- механизм открывания и закрывания откидного борта; 5- откидной борт; 6- система водоподачи; 7- подвижная рама; 8- неподвижная рама
Рисунок 2.1 - Опрокидной бассейн
При помощи специальной системы гидроцилиндров бассейн может наклоняться, поворачиваясь при этом относительно горизонтальной оси. Передняя стенка бассейна укреплена на верхних полуосях и при его повороте принимает и сохраняет вертикальное положение, образуя откидной борт. Днище бассейна полое, разделенное на отсеки, образующие водяные карманы. Вместимость бассейна рассчитана на единовременный прием расплава из шлаковозного ковша объемом 16,5 м3.
Перед сливом расплава перфорированное днище бассейна покрывают тонким слоем воды и затем производят кантование ковша, которое длится не более 1 мин. При этом расплав из ковша поступает через сливной лоток на струйки воды, фонтанирующие через перфорированное днище бассейна. В бассейне протекают процессы вспучивания расплава, его кристаллизация и формирование структуры пемзы. Давление воды 20-40 кПа.
Расход воды 400 л на вспучивание 1 т расплава. По окончании процесса вспучивания подачу воды прекращают. Дальнейшие стадии - кристаллизация и формирование структуры расплава - происходят без подвода воды. Весь производственный цикл длится 10 - 12 мин. За это время в бассейне получают примерно 25 м3 пемзы.
Технологический процесс получения шлаковой пемзы на установке с опрокидным бассейном показан на рис. 2.2.
1- установка для стабилизации расплава; 2- контейнер с порошком;
3-шлаковозный ковш; 4- сливной лоток; 5- опрокидной бассейн; 6- грейферные краны; 7- приямок; 8- склад недробленой пемзы; 9- бункер; 10- щековая дробилка; 11- конвейер; 12- валковая дробилка; 13- ковшовый элеватор; 14- грохот; 15- течка шлакопемзового песка; 16- течка шлакопемзового щебня; 17-классификатор; 18- сепаратор СКС-20; 19 - грохоты; 20- бункера фракционированного щебня и песка
Рисунок 2.2 - Технологический процесс получения шлаковой пемзы на установке с опрокидным бассейном
Шлаковозный ковш с расплавом (при использовании расплавов, склонных к силикатному распаду) подают к установке его стабилизации, расположенной вблизи и по оси опрокидного бассейна. Процесс стабилизации длится 3—5 мин. Затем включают механизм кантования ковша и расплав через лоток сливают в опрокидной бассейн. По окончании процесса кристаллизации расплава включают механизм кантования бассейна и сбрасывают пемзу в приямок, откуда ее извлекают грейферным краном и передают на промежуточный склад. Сброс пемзы в приямок длится 2,5 мин. В дальнейшем остывшие глыбы шлаковой пемзы транспортируют в дробильно-сортировочное отделение.
Достоинством шлакопемзовых установок с поризацией расплава в опрокидных бассейнах являются механизированное удаление вспученной пемзы из бассейна, высокая его производительность и большая разрешающая способность варьирования режимами вспучивания расплава, что обусловливает возможность поризации в опрокидном бассейне расплавов с широким диапазоном изменения их составов. К недостаткам этого способа относятся тяжелые условия обслуживания установки из-за большого парения. Последнее обстоятельство исключает возможность расположения установок с опрокидными бассейнами у доменной печи.
3. Гидроэкранный способ является развитием вододутьевого способа и его считают в настоящее время одним из наиболее совершенных. Схема поризующей установки приведена на рис. 2.3.
Рисунок 2.3 - Схема гидроэкранной установки для поризации шлаковой пемзы
Из шлаковозного ковша расплав сливают в приемную воронк, 1 и, вытекая из нее, он поступает в первый желоб 2. Здесь расплав разбивается кинетической энергией струй воды, вытекающих из первого гидромониторного насадка 3 со скоростью 17-20 м/с. При этом расплав перемешивается с водой, которая выбрасывает капли расплава на экран 4. Ударяясь о него, они падают во второй желоб 5, имеющий также гидромониторный насадок 6, из которого вода вытекает с такой же скоростью. Здесь она вторично обрабатывает расплав и выбрасывает его на конвейер-перегружатель 7 со звеньями в виде желобчатых паллет. На нем расплав окончательно кристаллизуется, отвердевает. Образовавшиеся глыбы перегружатель сбрасывает на промежуточный склад, откуда в охлажденном до 100 °С состоянии они поступают в дробилыно-сортировочное отделение. Наличие в гидроэкранном способе нескольких стадий переработки шлакового расплава обеспечивает управляемость процессами его охлаждения, дегазации и порообразования, что в конечном счете и обусловливает высокое качество шлаковой пемзы, имеющей однородную мелкопористую структуру.
2.2.3 Дробление, сортировка и складирование шлаковой пемзы.
Типичная схема переработки остывших глыб шлаковой пемзы имеет следующий вид рис.2.4.
Применяют и другие схемы, основанные также на двухстадийном дроблении и двухстадийном рассеве пемзы.
Рисунок 2.4 - Схема переработки остывших глыб шлаковой пемзы
2.2.4 Транспортирование и хранение
Щебень хранят раздельно по фракциям и маркам по насыпной плотности и прочности, песок - по маркам.
При хранении щебень и песок не должны подвергаться засорению.
Щебень и песок транспортируют навалом в открытых железнодорожных вагонах и автомашинах в соответствии с утвержденными в установленном порядке правилами перевозок грузов соответствующими видами транспорта.
Щебень и песок транспортируют в железнодорожных вагонах с соблюдением требований ГОСТ 22235 и правил перевозок грузов и технических условий погрузки и крепления грузов, утвержденных МПС. Вагоны загружают с учетом полного использования их грузоподъемности.
2.2.5 Техника безопасности
Вследствие большого выделения водяного пара при поризации расплава образуются туманы, которые создают опасные условия работы для обслуживающего персонала. С этой точки зрения предпочтительно применение установок, поддающихся герметизации. Для предотвращения несчастных случаев необходима звуковая сигнализация, предупреждающая наступление опасной ситуации. Специфической опасностью в производстве шлаковой пемзы являются взрыв