Основные аспекты улучшения ресурсосберегающей технологии переработки стеклобоя в композиции со стеклосодержащими отходами с целью создания теплоизоляционно-конструкционного материала пеностекла на их основе и обоснование их энергоэффективности для проектирования и строительства зданий и сооружений Западного Казахстана

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 112 страниц
В избранное:

Содержание

Введение

: 1

Введение: Архитектурно-конструктивная часть

7: 10

1. 1

Введение: Обоснование строительства цеха по производству пеностекла

7: 10

1. 2

Введение: Характеристика изделия

7: 11

1. 3

Введение: Ассортимент продукции и производственная программа

7: 12

1. 4

Введение:

Источники сырья. Доступность сырья и сырьевых

компонентов для производства пеностекла

7: 13

1. 5

Введение: Описание конечного продукта

7: 16

1. 6

Введение:

Рынок сбыта пеностекла (сегментация потребителей, динамика

рынка во времени)

7: 19

1. 7

Введение:

Основные конкуренты/участники рынка пеностекла,

сравнительный анализ продуктов-аналогов

7: 23

1. 8

Введение: Конкурентные преимущества пеностекла

7: 27

1. 9

Введение: Оценка емкости рынка пеностекла

7: 29

1. 10

Введение: Анализ условий района проектирования

7: 30

1. 11

Введение: Выбор конструктивных решений цеха

7: 32

1. 12

Введение: Разработка генплана предприятия

7: 35

: 2

Введение: Технологическая часть

7: 36

2. 1

Введение: Режим работы цеха

7: 36

2. 2

Введение: Производственная программа предприятия

7: 37

2. 3

Введение:

Применяемое сырье, его характеристика, обоснование

химического состава и расчет шихты

7: 38

2. 4

Введение: Описание технологической схемы производства

7: 43

2. 5

Введение: Расчет материального баланса

7: 51

2. 6

Введение: Расчет и подбор оборудования

7: 57

: 3

Введение: Организационно-технологическая часть

7: 65

3. 1

Введение: Технологическая линия по производству пеностекла

7: 65

3. 2

Введение: Мероприятия по обеспечению качества продукции

7: 70

: 4

Введение: Научно-исследовательская часть

7: 75

4. 1

Введение: Патентный поиск

7: 75

4. 2

Введение: Пеностекло. Современное состояние вопроса

7: 77

4. 2. 1

Введение: Свойства пеностекла

7: 79

4. 2. 2

Введение: Методы производства пеностекла

7: 82

4. 2. 3

Введение: Применение пеностекла

7: 85

4. 2. 4

Введение: Варианты технологии

7: 88

4. 2. 5

Введение: Области использования СВЧ-излучения

7: 88

4. 3

Введение: Выбор и обоснование технологического способа производства

7: 90

4. 4

Введение: Выводы

7: 93

: 5

Введение: Экономическая часть

7: 96

5. 1

Введение: Расчет производственной мощности предприятия

7: 96

5. 2

Введение: Расчет инвестиций в проектируемый объект

7: 97

5. 3

Введение:

Определение численности производственных рабочих, оплата

труда

7: 97

5. 4

Расчет себестоимости продукции

99

5. 4:

5. 5

Расчет себестоимости продукции: Оценка экономической эффективности проекта

99:

101

5. 4:

5. 5. 1

Расчет себестоимости продукции: Экономическая оценка инвестиций статическим методом

99:

101

5. 4: 6

Расчет себестоимости продукции: Техника безопасности, охрана труда в окружающей среды

99:

103

5. 4:

6. 1

Расчет себестоимости продукции: Анализ вредных и опасных производственных факторов

99:

104

5. 4:

6. 2

Расчет себестоимости продукции: Производственное освещение

99:

106

5. 4:

6. 3

Расчет себестоимости продукции: Пожарная безопасность

99:

106

5. 4:

6. 4

Расчет себестоимости продукции: Мероприятия по снижению шума и вибрации

99:

107

5. 4:

Расчет себестоимости продукции: Заключение

99:

109

5. 4:

Расчет себестоимости продукции: Список используемой литературы

99:

110

Введение

Актуальность. В Казахстане поставлены задачи по созданию новых теплоизоляционно - конструкционных материалов с использованием местных природных и техногенных сырьевых ресурсов. Это нашло отражение в Законе от 13 января 2012 года № 541-IV «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности», проекте Правительства Республики Казахстан «Энергоэффективное проектирование и строительство объектов» с поддержкой Программы развития ООН и Глобального Экологического фонда и Программе модернизации жилищно-коммунального хозяйства Республики Казахстан на 2011 - 2020 годы.

В связи с удорожанием энергоносителей необходимо понизить потери тепла, сохранять выработанное тепло в зданиях и сооружениях, а в регионах с жарким климатом - затраты на кондиционирование и вентилирование.

В настоящее время, основная проблема строительства это удешевление себестоимости с соблюдением нормативов по теплоизоляции и прочности. Одно единственное решение, которое сегодня реализовано на практике - это строительство с многослойными стенами, где в конструкции обязательно присутствует утеплитель.

Пеностекло - уникальный, состоящий на 100% из стеклянных ячеек материал, было создано в 30-е годы прошлого столетия: в СССР (МХТИ им. Д. И. Менделеева, Москва) и в США - в начале сороковых годов фирмой

«CorningGlassWork». Начальное использование пеностекла предполагалось в качестве плавающего материала. Но вскоре выяснилось, что оно обладает еще и высокими тепло и звукоизоляционными свойствами, легко подвергается механической обработке и склеиванию. Уникальные свойства пеностекла в значительной степени обусловлены как химическим составом конечного продукта (на 100% совпадающем с составом обычного посудного, бутылочного или оконного стекла), так и термическим процессом вспенивания и отжига.

Срок гарантии эксплуатации блоков из пеностекла с сохранением значений физических характеристик материала равен сроку эксплуатации здания и превышает 100 лет.

Новизна. Экспериментально доказано, что объекты, утепленные пеностеклом более 50 лет назад, показали отсутствие существенных изменений в структуре пеностекла. Фактор сохранения теплозащитных свойств на протяжении всего существования здания особенно важен ввиду недоступности теплоизоляционного материала после завершения работ. Пеностекло не подвержено старению по ряду причин, т. к. его уникальные свойства противостоят активным факторам, проявляющим себя с течением времени:

Окисление. Активный кислород, содержащийся в атмосфере, не оказывает ни малейшего воздействия на пеностекло по причине того, что этот

материал состоит исключительно из высших оксидов кремния, кальция, натрия, магния, алюминия;

Эрозия. Поскольку пеностекло не имеет растворимых компонентов в своей структуре, не происходит растворения и размыва материала водой;
температурные перепады. Пеностекло имеет очень низкий коэффициент линейного температурного расширения, что позволяет без ущерба для структуры материала переносить суточные и годовые колебания температуры;
Замерзание воды. При замерзании вода расширяется и может разрушать, затекая в трещины, даже такие прочные минералы, как базальт и гранит. Поверхность пеностекла состоит из полусфер, сам материал представляет собой замкнутые ячейки, вовсе исключающие попадание воды внутрь, поэтому расширение воды при замерзании не разрушает пеностекло;
Деформация. Пеностекло совершенно не деформируемый и очень прочный для своей плотности материал, что полностью исключает возможность его усадки, провисания, съеживания и т. п. последствий длительного воздействия силы тяжести и механического воздействия;
Активность биологических форм. Пеностекло не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями деревьев, поэтому активность биологических форм не наносит вреда структуре материала в течение времени.

Пеностекло самый прочный из всех эффективных теплоизоляционных материалов. Прочность пеностекла на сжатие в несколько раз выше, чем у волокнистых материалов и пенопласта. Насколько важна прочность, и особенно прочность на сжатие, для теплоизоляционных материалов в строительстве? Прежде всего, чем выше прочность на сжатие, тем менее (что логично) сжимается материал, подвергшийся внешнему воздействию. В то же время сжатие теплоизоляционного материала приводит к увеличению его теплопроводности и снижению теплозащитных свойств конструкции. Пеностекло уникально тем, что является абсолютно не сжимаемым материалом. Более того, менее прочный, чем пеностекло, теплоизоляционный материал требует анкерного и штыревого крепления к несущей конструкции сооружения и, чем он менее прочен, тем больше элементов крепления необходимо использовать для фиксации теплоизоляционного слоя и тем самым увеличивая количество инородных высокотеплопроводных включений, создающих дополнительные «мостики холода». Более прочный теплоизоляционный материал может нести часть нагрузки за счет собственных физических свойств, позволяя в некоторых случаях и вовсе не применять дополнительных металлических креплений, уменьшающих сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя.

Благодаря тому, что пеностекло состоит исключительно из стеклянных ячеек, этот материал не дает усадки и не изменяет геометрические размеры с течением времени под действием веса строительных конструкций эксплутационных нагрузок. Все это имеет очень существенное значение как

для всей строительной конструкции в целом, так и для сохранения эксплуатационных свойств теплоизоляционного слоя.

Наличие данного фактора весьма важно, т. к. материалы, размеры которых не стабильны из-за теплового расширения/сжатия или усадки во время эксплуатации могут вызывать повреждение гидроизоляционного и отделочного слоев, образовывать «мостики холода» из-за усадки, провисания или сжатия при охлаждении.

Пеностекло изготовлено из стекла и имеет коэффициент температурного линейного расширения, сопоставимый с коэффициентом температурного линейного расширения материалов, из которых состоят классические несущие конструкции: бетон, сталь, кладка из керамического или силикатного кирпича. Эта близость значений гарантирует стабильность размеров пеностекла, уложенного или смонтированного на стальную или бетонную конструкцию.

Целью исследования нашего дипломного проекта являются основные аспекты улучшения ресурсосберегающей технологии переработки стеклобоя в композиции со стеклосодержащими отходами с целью создания теплоизоляционно-конструкционного материала пеностекла на их основе и обоснование их энергоэффективности для проектирования и строительства зданий и сооружений Западного Казахстана. В нашей работе рассмотрен вопрос проектирования цеха по производству блоков из пеностекла производительностью 50 тыс. куб. м в год на базе ТОО «Гидромаш-Орион» .

Архитектурно-конструктивная частьОбоснование строительства цеха по производству пеностекла Данным дипломным проектом предусмотрено строительство цеха по

производству пеностекла в Западно-Казахстанской области в городе Уральск. Для функционирования любого предприятия необходимо: наличие сырья, топлива, электрической энергии, водных ресурсов, транспортных систем, трудовых ресурсов, климатические условия должны удовлетворять

предъявляемым к ним требованиям.

ТОО «ГИДРОМАШ-ОРИОН-МЖБК» - современное предприятие, специализирующееся на производстве мостовых железобетонных конструкций, продукции дорожного, промышленного и гражданского строительства (плиты перекрытия, перемычки, фундаментные ленточные блоки, плиты дорожные, товарный бетон, столбы, сваи и т. д. ) .

На заводе внедрена система менеджмента качества ИСО 9001-2000. Производимая продукция:

Более 500 типоразмеров бетонных и железобетонных изделий для гражданского, дорожного и промышленного строительства, в том числе:

Элементы домостроений и благоустройства:плиты перекрытия; перемычки; фундаментные блоки; фундаментные подушки; колонны; лестничные марши и площадки; кольца канализации; крышки и днища колодцев; бордюры и паребрики; тротуарная плитка; стеновые блоки; опоры линий электропередач.
Элементы мостостроения и строительства дорог:сваи мостовые; плиты берегоукрепления; тюбинги; звенья водопропускных труб; портальные оголовки; откосные стенки оголовков; лекальные блоки; плиты временного покрытия дорог; плиты дорожные напряженные; плиты аэродромные.

Конструкции для промышленного строительства:

сваи забивные;
плиты покрытия промышленных сооружений;
утяжелители магистральных трубопроводов;
упоры бетонные сборные и др.

Характеристика изделия

Пеностекло представляет собой материал, состоящий из герметично замкнутых гексагональных и сферических ячеек. Такая структура материала исключает взаимодействие газовой среды ячеек с атмосферой и обуславливает неизменность во времени характеристик материала. То есть, во время эксплуатации не происходит изменения таких параметров блоков из пеностекла, как теплопроводность, прочность, стойкость, форма и т. д. Фактор сохранения свойств теплоизоляционного материала с течением времени особенно важен при эксплуатации зданий и сооружений ввиду недоступности материала после завершения работ.

Актуальность сохранения первоначальных значений параметров утеплителя во время эксплуатации здания и сооружения имеет в современном строительстве первостепенное значение, как по причине повышенных требований заказчиков и потребителей, предъявляемых к эксплутационным качествам всего здания или сооружения, гарантии их неизменности во времени, так и архитектурного усложнения конструкций здания, где затраты на капитальный ремонт и замену утратившего свои свойства утеплителя сопоставимы с затратами на возведение и постройку.

Стекло, из которого на 100% состоит пеностекло, не разрушается химическими реагентами (за исключением плавиковой кислоты), не является питательной средой для грибка, плесени и микроорганизмов, не повреждается корнями растений, абсолютно «непроходимо» для насекомых и грызунов и представляет собой идеальный барьер для подобных вредителей.

Стойкость пеностекла к гниению и отсутствие питательной среды для распространения плесени и грибков особенно важно при использовании пеностекла в замкнутом, невентилируемом пространстве кровли, стен, цоколя и фундамента. Отсутствие органики позволяет гарантированно избежать ситуаций, связанных с разрушением и деструкцией теплоизоляционного материала под влиянием биологически активной среды.

Пеностекло, помимо всего прочего, очень хороший абразивный материал. В то же время природа еще не создала ни одной биологической формы, способной точить абразивы без быстрой потери естественных приспособлений. Эту особенность пеностекла активно используют при теплозащите зернохранилищ, промышленных пищевых холодильников, складов, т. к. при использовании пеностекла, помимо теплозащитного слоя, удается создать надежный барьер на пути вредителей.

Пеностекло полностью негорючий материал, не содержащий окисляющихся или органических компонентов. Технология производства пеностекла такова, что готовое изделие получается в результате изготовления

в печах при температуре, близкой к 1000°С, поэтому при нагревании пеностекла до высоких температур оно лишь плавится как обычное стекло без выделения газов или паров. Этот фактор важен для противопожарных свойств конструкции.

Основные критерии пожарной безопасности - негорючесть материала и отсутствие поглощающей способности. Пеностекло не является горючим и абсорбирующим материалом и, следовательно, способно обеспечить наилучшую противопожарную защиту изолируемых объектов.

Вода не оказывает на пеностекло никакого воздействия по двум причинам: пеностекло состоит из герметично замкнутых ячеек, материал стенок которых - обычное силикатное стекло. Оно не впитывает влагу и не пропускает ее, при использовании в ограждающей конструкции создает дополнительный гидробарьер. При повреждении гидроизоляции не допускает распространения воды, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении.

Водостойкость пеностекла позволяет ему в течение длительного времени предотвращать образование льда, обеспечивать полную защиту от коррозии и отличную терморегуляцию. Пеностекло устойчиво к воздействию как пресной, так и соленой воды.

Экологическая и санитарная безопасность пеностекла позволяет осуществлять утепление ограждающих конструкций не только для помещений, в которых необходима повышенная чистота воздуха (здания образовательного и медицинского назначения, спортивные сооружения; музеи; высокотехнологичные производства и т. п. ), но и для зданий со специальными санитарно-гигиеническими требованиями (пищевая и фармакологическая промышленность; бани и сауны; бассейны; кафе, рестораны, столовые и т. п. ) .

Ассортимент продукции и производственная программа

При производстве пеностекла в данном дипломном проекте используем следующий ассортимент выпускаемой продукции: блоки теплоизоляционные из пеностекла - высокопористый изоляционный материал неорганического состава плотностью не более 150 кг/м ³ , с теплопроводностью при температуре 298 ^о К не более 0, 055 Вт/(м∙К) . применяются для тепловой изоляции строительных конструкций и оборудования при температуре от - 200 ºС до + 400 ºС в условиях относительной влажности до 97 %. Блоки теплоизоляционные относятся к группе несгораемых материалов.

Номенклатура выпускаемой продукции проектируемого цеха приведена в таблице 1. 1.

Таблица 1. 1

Номенклатура выпускаемой продукции

Наименование продукции,

Обозначение ТНПА,

характеристика

Наименование продукции,:

Блоки теплоизоляционные из пеностекла. Высокопористый изоляционный материал.
Основные параметры: размер, мм:

длина:

ширина:

толщина: плотность, кг/м ³

теплопроводность, Вт/м·К: при Т=298К

предел прочности при сжатии водопоглощение % по объему

Обозначение ТНПА,характеристика:

Блоки теплоизоляционные из пеностекла СТБ 1322-2002

475

400

120

не более 150

0, 055

не менее 0, 7 МПа не более 3

Годовой выпуск пеностекла - 5 м ³ /год. Так как 1м ³ пеностекла весит 150 килограмм, соответственно годовой выпуск пеностекла - 7500 т/год.

Производственная программа выпускаемой продукции приведена в таблице 1. 2.

Таблица 1. 2 Производственная программа

Наименование продукции

Годовой выпуск, м ³

Годовой выпуск, т

Наименование продукции:

Блоки теплоизоляционные

из пеностекла

Годовой выпуск, м3:

5, 0

Годовой выпуск, т:

7500

Источники сырья. Доступность сырья и сырьевых компонентов для производства пеностекла

Минерально-сырьевые ресурсы Западно-Казахстанской области достаточно разнообразны. Основные из них: природный газ, нефть, минеральные строительные материалы (доломиты, известняки, гипс, разнообразные глины, ракушечник, стекольные пески и пр. ) . Обнаружены залежи барита, асбеста, глауберовой и поваренной соли

Одним из основных видов минерального сырья, используемого для производства строительных материалов, являются карбонатные породы. Из этих пород производится разнообразная продукция: нерудные строительные материалы, цемент, известняковая и доломитовая мука для сельского хозяйства, минеральный порошок для асфальтобетона, заполнитель для сухих строительных смесей, наполнитель для мягкой

кровли, а также водяные фильтры, продукты для подкормки животных. Карбонатные породы используются также в пищевой, металлургической, химической, электротехнической и других отраслях промышленности. Только для производства нерудных строительных материалов (НСМ) - самого массового потребителя карбонатных пород в ЗКО ежегодно добывается примерно 45 тыс. тонн в год мела [4-5] .

Предлагаемая технология получения пеностекла в качестве исходного материала использует стеклобой. В твердых бытовых отходах на долю стеклобоя приходится около 15 %. При этом если принять, что в развитых странах на одного человека в год образуется 400-700 кг твердых бытовых отходов, то на одного человека образуется примерно 60-100 кг стеклобоя. Если учесть, что в отличие от других компонентов твердых бытовых отходов стекло невозможно окислить или разложить, то следует признать, что количество стекла накопленного и продолжающего поступать в окружающую среду сопоставимо с природными геологическими ресурсами, используемыми человечеством. Исследования специалистов стран ЕЭС показали, что каждая тонна стеклобоя сберегает 1, 2 т первичного сырья, а увеличение содержания стеклобоя в шихте на каждые 10% экономит 2% энергии.

Многие страны активно занимаются переработкой стекла. В таблице 1. 3 показаны объемы вторичного использования в европейских странах.

Талица 1. 3

Объёмы годового образовавшегося стеклобоя и процент его вторичного использования в европейских странах

Страна

Произведено стекла, тыс. тонн

Процент вторичной переработки стеклобоя

Страна: 1

Произведено стекла, тыс. тонн: 2

Процент вторичной переработки стеклобоя: 3

Страна: Швейцария