1769

10

где Ак и Ао - суммарное содержание оксидов кремния и алюминия в составе соответственно кислого и основного компонента, %;

Бк и Бо - суммарное содержание оксидов кальция и магния в составе соответственно кислого и основного компонента, %;

Мк - минимально допустимый модуль кислотности.

4. Определяется допустимое содержание легкоплавкого компонента в шихте - Кл по формуле

где Ст и Сл - определяются по формуле С = 1,7SiO2 + 2А12O3 соответственно для тугоплавкого и легкоплавкого компонента;

Дт и Дл, - определяются по формуле Д = 1,8СаО + 5MgO + l,25Fe203 + l,4FeO + 3,2Na20 +2,1K2O соответственно для тугоплавкого и легкоплавкого компонента;

Мв - максимально допустимый (рекомендуемый) модуль вязкости.

5. Определяется допустимое содержание неводостойкого компонента - Kнв по формуле

где Пв - максимально допустимый показатель водостойкости; Пвв и Пвнв - показатели водостойкости соответственно водостойкого и

неводостойкого компонентов.

6. По результатам расчётов по формулам (5)...(7) определяется допустимое содержание компонентов, и в этих пределах назначается состав двухкомпонентной шихты1.

1Отрицательные значения Ко, Кл или Кнв, а также получение взаимоисключающих областей значения этих показателей означает, что из данных материалов невозможно составить двухкомпонентную шихту, обеспечивающую получение ваты с требуемыми характеристиками.

'

11

7. Определяется состав шихты с учётом потерь при прокаливании. Содержание первого компонента (любого):

содержание второго компонента: К2/ = 100 – К1, %,

где K1 и К2 - содержание соответственно первого и второго компонентов в шихте без учёта потерь при прокаливании, %;

ппп1 и ппп2 - потери при прокаливании соответственно первого и второго компонента, %.

Пример расчёта состава шихты для производства минеральной ваты ВМ-50 в вагранке

Определяется содержание оксидов в каждом материале после прокаливания по формуле (4). Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав сырьевых материалов после прокаливания, %

'

12

формуле (6) при Мв = 1,2. Кш > 0,06 или Кш > 6 %.

Показатель водостойкости диабаза определяется по формуле (3): Пвд = 2,93 < 4, следовательно диабаз - водостойкий компонент. Показатель водостойкости шлака Пвш = 8,28 > 4, следовательно шлак - неводостойкий компонент.

Допустимое содержание неводостойкого компонента – шлака в шихте определяется по формуле (7) при максимально допустимом показателе водостойкости Пв = 4:

Следовательно, допустимое содержание шлака в шихте без учета ппп

составляет 6... 20 %, в среднем - 13 % (назначать среднее значение необязательно; можно учесть стоимость компонентов; однако нежелательно назначать граничное

'

13

содержание компонента из-за погрешности при дозировании компонентов и колебаний химического состава сырья). Содержание диабаза без учета ппп - 87 %.

Определяется содержание компонентов в шихте с учетом потерь при прокаливании (ппп шлака - 0 %, ппп диабаза - 4 %):

КД/ = 100 - 12,5 + 87,5 %.

Полученные значения можно округлить: содержание шлака -13 %, диабаза - 87 %.

3.1.6 Составлениематериальногобаланса

Материальный баланс чаще всего составляется на единицу готовой продукции, в данном случае - на 1 м3 минеральной ваты (далее - MB) или минераловатньгх изделий (далее - МИ). Исходными данными для расчета являются:

-средняя плотность MB или МИ - ρ, кг/м3 принимается, исходя из задания и требований ГОСТ на продукцию;

-влажность готовой продукции - W, %, назначается, исходя из требований ГОСТ на продукцию и технологии производства;

-содержание органических веществ - связующего или замасливателя в готовой продукции;

-состав шихты;

-расход кокса и его зольность;

-концентрация раствора связующего или замасливателя;

-потери при прокаливании шихты - ппп;

-потери материалов и полуфабрикатов на всех технологических переделах. Расчёты по составлению материального баланса удобней начинать с конца

технологической цепочки (со склада готовой продукции). Потери материала на

'

14

где X - количество материала, из которого после данной технологической операции получается Х0 единиц (кг, м и т.п.) продукции;

П- потери материала на данном технологическом переделе, % от X.

Вслучае, если потери невелики (не более 10 %), X можно рассчитывать по упрощённой формуле

В некоторых случаях, если суммарные потери на нескольких последовательных технологических переделах не превышают 10 %, их можно учитывать в целом по формуле (9) или (10).

Потери сырья, полуфабрикатов и готовой продукции

-Потери сыпучих материалов (шлакового щебня, горных пород, кокса) при складировании и транспортировании - 0,5...2 %.

-Потери жидких материалов при складировании и транспортировании - 0,5...1 %.

-Потери сыпучих материалов при дроблении и сортировке: сырья - 10...15 %, кокса (без дробления) - 3...5 %.

-Потери раствора битума или синтетического связующего при пульверизации в камеру волокноосаждения - 3... 5 %.

-Потери расплава при волокнообразовании:

центробежно-дутьевым способом - 25...30 %, центробежным способом - 15...30 %, пародутьевым способом - 5...10 %.

В случае, если в технологической схеме предусматривается сбор и вторичное использование отходов минерального расплава, данные потери при расчёте материального баланса следует уменьшить в 3...5 раз.

-Потери при приготовлении и транспортировании водных растворов или эмульсий связующих или замасливателей - 0,5 %.

-Потери связующего при введении проливом или методом гидромассы с последующим отсосом и отжатием - 3 %.

-Потери минеральной ваты при гранулировании - 25...30 %. В случае, если в технологической схеме предусматривается сбор данных отходов и возврат в

'

15

плавильный агрегат, потери при расчёте материального баланса следует уменьшить в 4...5 раз.

-Потери минераловатного ковра при резке - 4...5 %. В случае, если в технологической схеме предусматривается сбор данных отходов и возврат в плавильный агрегат, потери при расчете материального баланса следует уменьшить в 4...5 раз.

-Потери на брак и при складировании готовой продукции - 0,5 %.

Нормы расхода материалов

-Расход литейного кокса (без учёта потерь): при применении шлаков - 15...25 % от массы шихты, при применении горных пород - 25...35 %.

-Расход рабочего раствора (эмульсии) связующего назначается, исходя из допускаемого ГОСТом содержания связующего в минераловатном изделии и рекомендуемой концентрации рабочего раствора. Расход рабочего раствора (эмульсии) замасливателя назначается, исходя из допускаемого ГОСТ 4640 содержания органических веществ в минеральной вате и рекомендуемой концентрации рабочего раствора (2...5%).

-Расход термоусадочной плёнки для упаковки минераловатных плит - 35...50 м2/м3плит.

Пример расчёта материального баланса при производстве минераловатных плит повышенной жёсткости (ваграночный способ производства)

Исходные данные:

-марка плиты: ППЖ-200-1000.500.60 ГОСТ 22950-95;

-влажность плит принимается 1 %;

-содержание связующего принимается 9 % (по ГОСТ 22950 - не более 10 %);

-сырьё: шлак (ппп - 0 %, влажность - 1 %), диабаз (ппп = 4 %, влажность - 3

%);

-состав шихты: шлак - 15 %, диабаз - 85 %;

-расход кокса - 25 % от массы сухой шихты;

-потери шлака, диабаза, кокса при складировании и транспортировании - 0,5

%;

'

16

-потери шлака и диабаза при дроблении - 3 %;

-потери шлака и диабаза при сортировке - 5 %;

-потери расплава при волокнообразовании - 20 %;

-потери связующего (фенолоспирта) при складировании - 3 %;

-потери раствора связующего (состава - связующее : вода = 1 : 6 по массе) при приготовлении и транспортировании - 1 %;

-потери раствора связующего при введении в минераловатный ковёр - 3 %;

-потери минераловатного ковра при обрезке - 5 %;

-потери готовой продукции (некондиция, брак, складские потери) - 0,5 %. В соответствии с ГОСТ 22950 средняя плотность плит в сухом состоянии

должна быть (200 ± 25) кг/м3. Принимается ρ = 200 кг/м3. Плотность влажной плиты ρw = 200 · (1 + 1 : 100) = 202 кг/м3.

Расчёт материального баланса ведётся на 1 м3 плит.

Масса 1 м3 плит – 202 кт/м3 в том числе: влага - 2 кг, связующее – 200 · 0,09 = 18

кг, волокна – 200 - 18 = 182 кг.

Количество минераловатного ковра, из которого получается 1 м3 готовой

продукции, с учётом потерь при складировании, на брак и при обрезке (суммарные потери – 0,5 + 5 = 5,5 %): 202 · 100 : (100 - 5,5) = 213, 76 кг, в том числе: вода - 2 · 100 : ( 100 - 5,5) = 2,12 кг, связующее – (213,76 - 2,12) · 0,09 = 19,05 кг, волокна – 213,76 - 2,12 - 19,05 - 192,59 кг. Потери – 213,76 - 202 = 11,76 кг.

Количество минерального расплава, необходимое для получения 192,59 кг волокон: 192,59 · 100 : (100 - 20) = 240,74 кг. Потери расплава – 240,74 - 192,59 = 48,15 кг. Ппп шихты = (пппшлака · 15 % + пппдиабаза· 85 %) : 100 % = (0 + 4 · 85) = 3,4 %.Расход сырьевых материалов без учёта их влажности: 240,74 · 100 : (100 - 3,4) = 249,21 кг.

Ппп шихты – 249,21 - 240,74 = 8,47 кг.

Расход кокса – 249,21 • 25 : 100 = 62,30 кг.

Количество золы, остающейся после сгорания кокса (зольность - 8 %) – 62,3 · 0,08 = 4,98 кг. Количество кокса, переходящего в углекислый газ при сгорании – 62,3 - 4,98 = 57,32 кг.

'

17

В шихте содержится: шлака – 249,21 • 0,15 = 37,38 кг, диабаза – 249,21 - 37,38 =

211,83 кг.

Расход материалов с учётом влажности: шлака – 37,38 • 100 : (100 - 1) = 37,76 кг,

диабаза – 211,83 · 100 : (100 - 3) = 218,38 кг. Количество воды в материалах – 37,76 + 218,38 - 37,38 - 211,83 = 6,93 кг.

Расход материалов с учётом потерь при складировании, транспортировании,

дроблении и сортировке: шлака – 37,76 · 100 : (100 - 0,5 - 3 - 5) = 41,27 кг; диабаза - 218,38 · 100 : (100 - 0,5 - 3 - 5) = 38,67 кг; кокса - 62,30 • 100 : (100 - 0,5 - 5 ) = 65,93 кг.

Потери материалов – 41,27 + 238,67 + 65,93 - 37,76 - 218,38 - 62,30 - 27,43 кг.

Количество фенолоспирта в составе раствора связующего с учётом потерь при проливе, транспортировании и приготовлении – 19,05 · 100 : (100 - 3 - 1) = 19,84 кг. Потери фенолоспирта – 19,84 - 19,05 = 0,79 кг.

Количество воды, необходимое для приготовления раствора связующего

(состава 1 : 6 ) – В= 19,84 · 6 = 119,84 кг.

Необходимое количество фенолоспирта с учётом потерь при складировании –

19,84 ·1,03 = 20,44 кг. Потери - 20,44 - 19,84 = 0,60 кг.

Результаты расчётов заносятся в таблицу 3.

Далее, исходя из расчёта материального баланса на единицу продукции, составляется потребность в сырьевых материалах на годовую программу производства:

где Мi ед. п – потребность в материале на единицу продукции, кг; Пг – годовая производительность производства, м3.

Результаты расчета сводятся в таблицу 4.

'

18

Таблица 3 - Материальный баланс на 1 м3 минераловатных плит

* количество испарившейся воды: 119,84 + 6,93 - 2,12 = 124,65 кг

Таблица 4 – Годовая потребность в основных сырьевых материалах Наименование материала Количество материала, кг (т)

3.1.7 Режим работы предприятия

Режим работы предприятия (завода, цеха) назначается в соответствии с «Нормами технологического проектирования» предприятий соответствующей отрасли промышленности.

При плавлении сырья в вагранках и в ванных печах при непрерывной рабочей неделе количество рабочих суток в году составит 357. Основное технологическое оборудование работает в 3 смены, продолжительностью по 8 часов. Продолжительность работы вспомогательных отделений, принимают в одну, две или три смены, в зависимости от конкретных условий.

'

19

3.1.8 Расчет суточной, сменной, часовой производительности

На основании принятого режима работы, производственной программы и данных о потребности сырья производится расчет суточной, сменной и часовой переработки материалов, результаты которого сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 – Производительность предприятия

3.1.9 Расчет суточной, сменной и часовой переработки сырьевых материалов

Расчет суточной, сменной и часовой переработки сырьевых материалов производится на основании годовой потребности сырьевых материалов и принятого режима предприятия. Результаты расчета сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 – Потребность в основных сырьевых материалах

3.1.10 Выбор технологического оборудования и расчет основных его единиц

В разделе необходимо: выбрать тип и рассчитать количество основного технологического оборудования. Выбор оборудования начинается с основных технологических агрегатов на каждом участке (вагранки, камеры волокноосаждения), а далее рассчитывается вспомогательное оборудование (транспортеры, элеваторы, бункера и т.д.).

Необходимое количество агрегатов определяется по формуле

'