Минеральная вата представляет собой волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для производства минеральной ваты служат многие горные породы, металлургические шлаки и отходы промышленности строительных материалов (бой глиняного и силикатного кирпича). При производстве ваты из того или иного сырья нередко возникает необходимость введения в состав шихты добавки, имеющей другой химический состав, для получения более качественного волокна.
Для характеристики химического состава сырья и самой ваты пользуются величиной модуля кислотности, который представляет собой отношение суммы кислотных окислов (SiO2 + Al2O3), содержащихся в сырье или вате, к сумме основных окислов.
В соответствии с ГОСТ 4640—76 модуль кислотности минеральной ваты должен быть не менее 1,2
а для высшей категории ваты марки 75—1,5.
Работа 1. Определение качественных показателей минеральной ваты
Данная лабораторная работа проводится с целью обучения студентов методам расчета состава шихты для получения минеральной ваты, при выполнении которых в значительной степени закрепляются знания теоретического курса в части сырья и химического состава ваты, приобретается некоторый навык практической работы по контролю технологического процесса производства минеральной ваты.
При выполнении второй части работы студенты изучают свойства самой ваты и определяют ее марку.
Расчет состава сырьевой шихты по заданному Мк. В этой части работы важным является личное участие каждого студента в выполнении необходимых расчетов. Для этого рекомендуется выдавать индивидуальное задание каждому студенту, для чего необходимо иметь 12 — 15 вариантов исходных данных (табл. 9).
Каждый студент производит расчет состава шахты двумя приведенными ниже способами и определяет расход сырьевых материалов, потребный для получения 1 т минеральной ваты. Расход сырьевых материалов следует определять с учетом производственных потерь, имеющих место при складировании, транспортировке и дроблении материалов, а также при переработке силикатного расплава в минеральное волокно.
Исходными данными для расчета шихты служат химические составы сырьевых материалов и заданный модуль кислотности минеральной ваты, который обусловливается назначением минеральной ваты, условиями ее службы в конструкции и способом переработки расплава в минеральное волокно. Состав шихты рассчитывают двумя методами: 1) методом с оставления и решения системы алгебраических уравнений и 2) методом последовательного приближения.
Метод составления и решения алгебраических уравнений. Обычно шихта для производства минеральной ваты состоит из двух видов сырья, поэтому при расчете шихты составляют и решают систему двух уравнений с двумя неизвестными х и у, выражающими количество составных частей шихты.
Одно из уравнений имеет вид х + у= 1, а другое уравнение представляет собой выражение модуля кислотности
где SiO'2, Аl2О'3, СаО' и MgO'— содержание соответствующих окислов в первом виде сырья, %; SiO''2 , Аl2О''3 СаО" и MgO" — содержание тех же окислов во втором виде сырья, %; Мк — величина заданного модуля кислотности.
Решая уравнения относительно х или у, получают содержание сырьевых материалов в шихте в долях единицы, а затем выражают состав шихты в процентах по массе. Расхождение величины модуля кислотности заданного и полученного в результате расчета не должно превышать 5%.
Метод последовательного приближения*. Этот метод состоит в том, что, задаваясь содержанием какого-либо одного химического окисла в получаемой минеральной вате и зная содержание этого окисла в составе сырьевых материалов, в порядке определенной очередности находят количество отдельных частей шихты. Таким окислом обычно является один из окислов, определяющий величину модуля кислотности, чаще всего SiO2.
Из двух видов сырьевых материалов, составляющих шихту, один считают основным, а другой—дополнительным, количество которого выражают через х. Далее задаются оптимальным содержанием SiO2 в расплаве (а). Зная процентное содержание SiO в основном и дополнительном сырье (бив), составляют уравнение а=б+х(в—б), откуда определяют х=(а—б)/(в—б).
Вычислив количество дополнительного сырья (в долях единицы), находят путем вычитания его из единицы количество основного сырья (1—х). Затем определяют процентное содержание отдельных химических окислов в составе шихты, как показано на следующем примере.
Пусть содержание SiO2 в основном и дополнительном видах сырья будет пит, %, тогда содержание SiO2 в составе шихты можно выразить равенством
Так же находят содержание и других окислов, определяющих модуль кислотности, т. е. А12O3, СаО и MgO.
Подставляя найденные значения этих четырех окислов в формулу для определения модуля кислотности, находят его величину. Если модуль кислотности оказался в заданных пределах, то расчет состава шихты на этом заканчивают, пересчитывая только содержание обоих видов сырья с долей единицы в проценты по массе, и вносят поправку на влажность материалов.
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ю.П.ГОРЛОВ
1982 |
