Материал: Организация производственного процесса гипсового завода с производительностью 45000 т/год

Организация производственного процесса гипсового завода с производительностью 45000 т/год

Курсовая работа

Организация производственного процесса гипсового завода с производительностью 45000 т/год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

.1 Общие сведения

.2 Твердение строительного гипса

.3 Свойства строительного гипса

.4 Применение строительного гипса

ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ

.1 Общие сведения о гипсовом камне

.2 Месторождения, запасы и добыча гипсового камня

.3 Требования, применяемые к гипсовому камню

ДЕГИДРАТАЦИЯ ДВУВОДНОГО ГИПСА

ПРОИЗВОДСТВО СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ФОНДЫ РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

РАСЧЕТ БУНКЕРОВ И СКЛАДА

РАСЧЕТ РАСХОДА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ОХРАНА ТРУДА НА ГИПСОВЫХ ЗАВОДАХ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Промышленность вяжущих материалов играет важную роль в создании материально-технической базы, обеспечении дальнейшего роста материального и культурного уровня жизни народа, успешной реализации программы строительных работ. От темпов роста выпуска вяжущих материалов зависят масштабы капитального строительства, его экономичность и технический уровень.

Неорганическими (минеральными) строительными вяжущими веществами являются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

Вяжущие вещества в зависимости от состава, основных свойств и областей применения делятся на группы:

1.   Гидравлические вяжущие вещества (наиболее обширная группа) - будучи затворены водой, способны твердеть на воздухе и после предварительного затвердевания на воздухе продолжают сохранять и наращивать свою прочность в воде. В соответствии с этим гидравлические вяжущие вещества можно применять как в надземных, так и в подземных и гидротехнических сооружениях, подвергающихся воздействию воды. В группу гидравлических вяжущих входят портландцемент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие,
глиноземистый и расширяющиеся цементы, гидравлическая известь. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях.

2.      Воздушные вяжущие вещества - после смешивания с водой могут твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе. Поэтому эти вяжущие вещества применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. К воздушным вяжущим веществам относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие, воздушная известь и кислотоупорный цемент.

3. Вяжущие вещества автоклавного твердения - наиболее эффективно твердеют при автоклавной (гидротермальной) обработке в течение 6-10 ч при давлении насыщенного пара 0,9- 1,3 МПа (9-13 атм.). В группу вяжущих веществ автоклавного твердения входят известково-кремнеземистые и известково-нефелиновые вяжущие .

4. Кислотоупорные вяжущие вещества - после затвердевания на воздухе могут продолжительное время сохранять свою прочность при воздействии кислот.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

1.1 Общие сведения

Строительным гипсом называется вяжущее вещество, состоящее из β - полуводного гипса и получаемое обжигом природного гипса с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок.

Обжигают строительный гипс в тепловых установках, в которых кристаллизационная вода, в основном в виде пара, выделяется из двуводного гипса, что сопровождается образованием преимущественно β - полугидрата.

Двугидрат переходит в полугидрат по схеме:

CaSO₄ ∙ 2H₂O = CaSO₄ · 0,5H₂O + 1,5H₂O (с поглощением тепла).

Для получения 1 кг β - полуводного гипса из двугидрата теоретически необходимо затратить 580 кДж тепла. Двуводный гипс при переходе в полуводный теоретически теряет воду в количестве 15,76 % своей массы [2, стр. 28].

1.2 Твердение строительного гипса

Твердение вяжущего заключается в постепенном превращении пластичного теста в камнеподобную массу. Процесс твердения сопровождается рядом химических и физико-химических превращений. Началом твердения является схватывание. В процессе схватывания пластичное, обладающее большой подвижностью тесто начинает уплотняться и густеть, что соответствует началу схватывания, затем оно окончательно теряет подвижность, превращаясь в землисто-рыхлое твердое тело, которое не обладает существенной прочностью, что соответствует концу схватывания. Дальнейшие химические и физико-химические преобразования ведут к постепенному нарастанию прочности, то есть твердению.

С химической точки зрения твердение полуводного гипса представляет собой реакцию его гидратации:

CaSO₄ • 0,5Н₂О + 1,5Н₂О = CaSO₄ • 2Н₂О + Q.

Реакция эта экзотермическая. На 1 кг полуводного гипса выделяется 27 ккал тепла [3, стр. 93].

Затвердевший гипс представляет собой твердое тело с высокой пористостью, достигающей 40 - 60 % и более. Естественно, что с увеличением количества воды затворения пористость гипсового изделия возрастает, а прочность уменьшается.

1.3 Свойства строительного гипса

Плотность строительного гипса колеблется в пределах 2,6 - 2,75 г/см³. Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии обычно составляет 800 - 1100 кг/м³, в уплотненном - 1250 - 1450 кг/м³.

Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от способа их получения, формы и размеров кристаллов и плотности кристаллических сростков, тонкости помола, наличия примесей и введенных добавок, температуры воды затворения и т. д. Количество воды, необходимой для получения теста нормальной густоты, обычно колеблется в пределах 50 - 70 %. Водопотребность может быть снижена за счет добавки сульфитно-спиртовой барды, смеси извести с глюкозой, мелассой, декстрином и ряда других веществ.

Для гидратации полуводного гипса и превращения его в двуводный необходимо 18,6 % воды от массы полуводного гипса. Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, а затем испаряется. В результате пористость затвердевшего строительного гипса составляет примерно 40 - 60 %. Чем меньше воды было взято для затворения, тем плотнее получается гипсовое изделие и тем больше его прочность.

Сроки схватывания. Строительный гипс - быстросхватывающееся вяжущее вещество.

В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие видов, приведенных в таблице 1.

Таблица 1 - Сроки схватывания вяжущих веществ

Повышение температуры гипсового теста до 40 - 45° С способствует ускорению его схватывания, а выше этого предела, наоборот, - замедлению. При температуре гипсовой массы 90 - 100 °С схватывание и твердение прекращаются. Это объясняется тем, что при указанных и более высоких температурах растворимость полуводного гипса в воде становится меньше растворимости двугидрата. В результате прекращается переход полугидрата в двугидрат, а следовательно, и связанное с ним твердение. Схватывание замедляется, если гипс применяют в смеси с заполнителями: песком, шлаком, опилками и т. д.

Быстрое схватывание полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки. По механизму действия В. Б. Ратинов разделяет добавки для регулирования сроков схватывания вяжущих веществ, в том числе и гипсовых, на четыре класса [2, стр. 54].

Первый класс - это добавки, изменяющие растворимость вяжущих веществ и не вступающие с ними в химические реакции. Схватывание гипса ускоряется, если эти добавки, например NaCl, KC1, Na₂SO₄ и др., усиливают растворимость полугидрата в воде; наоборот, оно замедляется, если добавки (аммиак, этиловый спирт и др.) снижают его растворимость. Некоторые добавки (например, NaCl) при одних концентрациях в растворе увеличивают растворимость полугидрата и, следовательно, являются ускорителями, а при других, уменьшая растворимость, являются замедлителями.

Второй класс - вещества, реагирующие с вяжущими веществами с образованием труднорастворимых или малодиссоциирующих соединений. Добавки этого класса (для гипса - фосфат натрия, бура, борная кислота и др.) образуют на поверхности полугидрата защитные пленки из труднорастворимых соединений, в результате чего схватывание гипса замедляется.

Третий класс - вещества, являющиеся готовыми центрами кристаллизации. Для гипсовых вяжущих таковыми являются CaSO₄ • 2Н₂О, СаНРО₄ • 2Н₂О и др. Они ускоряют схватывание.

У добавок первого и третьего классов имеется «порог эффективности», под которым подразумевают концентрацию добавки, дающую максимальный замедляющий или ускоряющий эффект. Обычно этот эффект достигается при введении добавок в воду затворения в количестве до 2 - 3 %.

Четвертый класс - поверхностно-активные добавки. Они адсорбируются частичками полуводного и двуводного гипса и уменьшают скорость образования зародышей кристаллов. Эти добавки (сульфитно-дрожжевая бражка, известково-клеевой и кератиновый замедлители и др.) известны как пластификаторы и замедлители схватывания гипса. Адсорбируясь частичками полугидрата, они придают тесту повышенную подвижность и снижают количество воды затворения, необходимой для получения смеси требуемой подвижности.

Прочность. По ГОСТ 125 - 79 в зависимости от предела прочности на сжатие различают вяжущие следующих марок: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Минимальный предел прочности вяжущей каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.

Таблица 2 - Минимальный предел прочности вяжущих

Повысить прочность строительного гипса можно, добавив к нему известь (около 5 %). Ее положительное влияние объясняется главным образом каталитическим действием на ангидрит, некоторое количество которого содержится обычно в строительном гипсе. Возможно связывание сульфата кальция, окиси кальция и воды в тонкодисперсные комплексные новообразования. Негашеную известь можно добавлять непосредственно в варочный котел, где, подвергаясь гидратации и выделяя тепло, она, кроме того, быстро подогревает загруженный гипсовый порошок, что ускоряет процесс варки.

Повышает прочность строительного гипса и добавка 0,2 - 0,5 % сульфитно- дрожжевой бражки, которая повышает растворимость полугидрата и понижает растворимость двугидрата. При этом изменяется процесс кристаллизации, что выражается в улучшении гранулометрического состава образующихся при твердении кристаллов двугидрата, в результате чего упаковка двугидрата в единице объема получается более плотной.

Прочность изделий из полуводного гипса снижается в той или иной мере при введении в них заполнителей. При этом органические заполнители (опилки, костра, торф) вызывают более значительное снижение прочности, чем минеральные.

Тонкость помола строительного гипса по сравнению с другими вяжущими веществами сравнительно невысока. Более тонкий помол повышает скорость гидратации гипса, но одновременно увеличивает и его водопотребность.

По стандарту (ГОСТ 125-70) тонкость помола строительного гипса, характеризуемая остатком на сите № 02 (918 отв./см²), для 1-го сорта составляет не более 15 %, для 2-го - 20 %, а для 3-го - 30 %.

Деформативность. Полуводный гипс при схватывании и твердении в первоначальный период обладает способностью увеличиваться в объеме приблизительно на 0,5 - 1%. Такое увеличение объема еще не окончательно схватившейся гипсовой массы не имеет вредных последствий. Наоборот, в ряде случаев оно очень ценно (например, при изготовлении архитектурных деталей), так как при этом гипсовые отливки хорошо заполняют формы и точно передают их очертания.

Способность строительного гипса расширяться зависит от содержания в нем растворимого ангидрита. Установлено, что полугидрат расширяется при твердении на 0,5 - 0,15%, а растворимый ангидрит - на 0,7 - 0,8%. Поэтому гипс, обожженный при повышенных температурах и содержащий повышенное количество растворимого ангидрита, характеризуется большим расширением при твердении. Ползучесть гипсовых изделий значительно уменьшается при введении в него портландцемента совместно с пуццолановыми (гидравлическими) добавками.

Долговечность. Изделия из полуводного гипса, являющегося воздушным вяжущим веществом, характеризуются большой долговечностью при службе их в воздушно-сухой среде. При длительном воздействии воды, особенно при низких температурах, когда изделия в водонасыщенном состоянии систематически то замерзают, то оттаивают, они разрушаются.

Плотные гипсовые изделия выдерживают обычно 15 - 20 и более циклов замораживания и оттаивания. О значительной долговечности гипсовых изделий при службе их в конструкциях жилых зданий свидетельствуют хорошо сохранившиеся наружные стены домов, построенных 20 - 40 лет назад в Горьком, Уфе, Стерлитамаке, Куйбышеве, Свердловске, Гурьеве и других городах [2, стр. 59].

Водостойкость изделий можно несколько повысить:

1)  применением интенсивных способов уплотнения гипсобетонных смесей при формовании;

2)  введением в гипс и изделия из него небольшого количества синтетических смол, кремнийорганических соединений и др.;

3)  нанесением покровных пленок или пропитыванием изделий растворами синтетических смол, гидрофобными веществами, баритовым молоком и т. п.