Технологічні процеси у виробництві будівельних матеріалів

Властивості матеріалів і виробів, техніко-економічна ефективність їх виробництва визначаються особливостями використаної технології, яка включає сукупність різних процесів, спрямованих на отримання з вихідної сировини готової продукції.

Загальна схема технології у виробництві будівельних матеріалів включає: добування й транспортування сировини до підприємства, підготовку робочої суміші та її обробку, формування виробів, їх обробку до отримання якісних показників, що вимагаються. Готові вироби транспортують на склад готової продукції, де їх зберігають і потім відправляють споживачу.

Усі технологічні процеси можна класифікувати, як:

- механічні - подрібнення, помел, фракціонування, змішування, формування, ущільнення тощо;

- хімічні - антисептування (знищення мікробів), антипірування (вогнестійкість), гідрофобізування (властивість не змочуватись), окислення та ін.;

- теплові - сушка, випалювання, пропарювання, автоклавування тощо;

- гідромеханічні - транспортування газоподібних, рідких, порошкоподібних матеріалів, осідання зважених частинок і ін.;

- масообмінні - поділ сировинних матеріалів за їх щільністю, зниженню вологості.

У деяких випадках технологічні процеси можна вважати комплексними. Наприклад, теплові процеси часто одночасно супроводжуються масообмінними та хімічними реакціями.

Технологічний процес отримання матеріалів починається зі стадії підготовки сировини і закінчується стадією фіксування структури чи надання виробу спеціальних властивостей. Хоча, при виробництві певних видів матеріалів і виробів деякі стадії можуть бути відсутні.

Технологічна стадія підготовки сировини звичайно починається на складах сировини і закінчується після надходження компонентів у витратні бункери основних технологічних агрегатів. Можливо, що ця стадія починається вже на підприємствах-постачальниках сировини. Так, наприклад, у кар’єрах можливе подрібнення щебеню до не­обхідних розмірів, фракціонування, вилучення пиловидних, глинис­тих часток. Як приклад підготовчих операцій при виробництві деревностружкових і деревноволокнистих плит, які починаються на заводі-постачальнику сировини, можна назвати розпиловку дереви­ни на потрібні розміри, її окорювання. Доцільність виконання підго­товчих операцій на підприємстві-постачальнику або на підприємстві-споживачу визначається відповідними економічними розрахунками і мож­ливістю створення безвідходних технологій.

Підготовча стадія передбачає: підвищення однорідності сирови­ни, вилучення шкідливих домішок, надання найбільш зручного ви­ду сировині для подальшої переробки, приготування додаткових матеріалів, які модифікують властивості напівфабрикатів та про­дукції, підвищення реакційної здатності сировинних матеріалів.

Однорідність сировини підвищують з допомогою ряду техно­логічних способів, до яких відносяться подрібнення, помел, фракціонування. При цьому застосовують різноманітне облад­нання, яке визначається видом сировини і вимогами до неї. Так, заповнювач для виробництва сухих будівельних сумішей подрібнюють до необхідних фракцій з допо­могою дробарок різних типів, фракціонують вібраційними система­ми, грохотами.

Шкідливі домішки вилучають різними способами, в основу яких покладені механічні, фізико-хімічні і фізико-механічні процеси. Вибір того чи іншого способу визначається видом домішки, проце­сом, який протікає під час видалення шкідливої речовини, а також економічними міркуваннями. Так, для виділення кам’янистих вклю­чень при переробці глинистої сировини використовують техно­логічні прийоми, в основі яких лежать механічні процеси: просіювання на ситах, видалення включень з допомогою каменевидільних вальців. Для підвищення якості бетонних та залізобетон­них виробів заповнювач миють з метою вилучення домішок глини та пилу.

Доповнюючі матеріали, які модифікують властивості напівфаб­рикатів і продукції, виготовляють на спеціальних технологічних лініях. Наприклад, у різних технологіях широко застосовують по­верхнево-активні речовини, які пластифікують суміші і підвищують міцність композитів. Ці добавки є продукцією спеціаль­них виробництв.

Дуже важливим і відповідальним етапом у підготовчій стадії є підвищення реакційної здатності компонентів, що досягається пере­водом їх в найбільш термодинамічнонерівноважний стан. У такому стані речовини мають підвищену реакційну здатність, яка ре­алізується в наступних технологічних процесах. В основі прийомів, які підвищують реакційну здатність, лежать механо-хімічні процеси, що проявляються в зміні хімічного і фазового складу поверхні твер­дих тіл при механічній дії.

Задачі, які передбачені підготовчою стадією, можуть розв’язува­тися одночасно. Так, при помелі сировини відбувається одночасне підвищення її однорідності і реакційної здатності, а також надається найбільш зручний вид для подальшої переробки. Результатом цьо­го етапу є диспергація сировини механічним, хімічним або термічним шляхом, що надає йому потрібних властивостей.

Після закінчення підготовчого етапу настає стадія приготування суміші. На цій стадії розв’язуються такі головні задачі: забезпечення максималь­но точного співвідношення компонентів між собою; отри­мання суміші, яка забезпечує наступне формування потрібної макроструктури матеріалу; створення умов для інтенсифікації про­цесів формування і фіксації структури.

Задане співвідношення компонентів досягається їх дозуванням. Часто точність дозування сучасних дозаторів дорівнює ±(1-2)%. Цієї точності недостатньо. Суміші можуть вміщувати домішки, кількість яких дуже незначна, наприклад: ПАР - у технології бето­нів і розчинів; отверджувачі, стабілізатори - у технології пластмас. У цьому ви­падку для підвищення точності необхідну домішку розводять водою або іншим розчинником і дозують вже розчин, емульсію або сус­пензію, в результаті чого різко підвищується точність її дозування.

На стадії змішування компонентів частково формується маса, яка є основою для утворення макроструктури виробу в наступних тех­нологічних етапах. У деяких випадках при змішуванні компонентів може формуватися макроструктура матеріалу, наприклад у техно­логії ніздрюватих бетонів при виготовленні пінобетонної або піносилікатної маси.

На цій стадії відбувається не тільки механічний розподіл компо­нентів, але й починаються складні фізико-хімічні процеси, такі як розчинення компонентів і їх хімічна взаємодія, дифузія, адсорбція. Найчастіше використовується механічне обладнання - змішувачі різних типів, вальці та ін.

На стадії приготування суміші використовуються способи, які за­безпечують інтенсифікацію процесів на наступних технологічних стадіях формування виробів, утворення і фіксації структури ма­теріалу. До них, зокрема, можна віднести підігрів компонентів (тех­нологія бетону, пластмас), отримання жорстких сумішей в віброзмішувачах.

Кінцевим підсумком технологічної стадії змішування компо­нентів є отримання гомогенної маси, яка підготовлена до наступних завершувальних етапів.

Стадія формування передбачає отримання виробів потрібних форм і розмірів з необхідною макроструктурою.

З допомогою віброущільнення, пресування, каландрування, екст­рузії, витягування з розплаву тощо, отримують вироби потрібних форм і розмірів. У процесі цієї обробки відбувається кінцеве форму­вання макроструктури і частково мікроструктури майбутнього ма­теріалу. Так, використання екструзії, пресування, каландрування супроводжується взаємною орієнтацією часток відносно одна од­ної. Всі перелічені загальні технологічні стадії фактично підпоряд­ковані основному - отриманню матеріалу за рахунок формування в ньому структурних зв’язків, відповідальних за його функціональні властивості.

Технологічна стадія формування і фіксації структурних зв’язків у матеріалі має враховувати тип в’яжучого.

При використанні мінеральних в’яжучих структурні зв’язки утво­рюються, в основному, за рахунок механізмів гідратаційного тверд­нення (для отримання безвипалюваннихматеріалівв) і спікання або плавлення (для отримання випалювальних матеріалів).

В цілому процес утворення структурних зв’язків через механізм гідратаційного тверднення має місце на іонно-молекулярому рівні, який включає реакції через розчин, топохімічні, аніонної конденсації, утворення твердих розчинів. Багатоетапність процесу твердіння дисперсного в’яжучого при взаємодії його з водою є умовно прийнятим критерієм для характеристики окремих елементарних актів. Утворення необоротних структурних зв’язків за рахунок фазових контактів зрощування є результатом одночасно діючих хімічних і фізичних процесів.

З огляду на розглянуті технологічні процеси і стадії виготовлення будівельних матеріалів і виробів можна визначити основні шкідливі і небезпечні чинники, що виникають на підприємствах будівельної індустрії:

- рухомімашини та механізми;

- незахищенірухоміелементивиробничогообладнання;

- вироби, заготовки, матеріали, щопереміщуються;

- підвищеннязапиленості та загазованістьповітряробочоїзони;

- підвищенняабозниженнятемпературиповерхніобладнання, матеріалів, повітряробочоїзони;

- підвищенийрівень шуму на робочомумісці, вібрації;

- підвищенийабо понижений барометричнийтиск у робочійзоні та йогорізказміна;

- підвищена і зниженавідноснавологість, рухомістьповітря;

- небезпечнийрівеньнапруги в електричномуланцюгу, замиканняякогоможе пройти через тілолюдини;

- підвищенанапруженістьелектричногочимагнітного поля;

- відсутністьабонестача природного світла;

- підвищенапульсаціясвітлового потоку;

- підвищенийрівеньінфрачервоноїрадіації;

- нервово-психічнінавантаження.

Змістовий модуль 2. «Загальна характеристика підприємств виробництва в’яжучих матеріалів та будівельних сумішей»

Дата добавления: 2014-01-04