Природные каменные материалы, сырьё для производства строительных материалов

Казанский государственный  архитектурно строительный университет.

 

 

 

Кафедра строительных материалов.

 

 

Природные каменные материалы, сырьё  для производства строительных материалов.

 

 

 

 

                                                                                 

                                                                      Разработал: Ахметзянов Ф.Ф.

                                                                                  Проверил: Камалова З. А

 

 

 

 

 

Казань 2011.

 

Содержание.

1. Введение.
2. Общие сведения о природных каменных материалов.
3. Свойства и состав базальта.
4. Технология производства.
5. Виды выпускаемых  строительных материалов.
6. Применение базальта в строительстве.
7. Перспективы развития данного материала.
8. Заключение.
9. Список использованных источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Базальт – уникальный строительный и облицовочный материал природного происхождения.

Название произошло  от эфиопского слова «базал», что  значит «кипячённый», — базальты рождены  в жерлах вулканических аппаратов.

Горная порода базальт является эффузивным материалом, т.е. имеет вулканическое происхождение.

Базальты — самые  распространённые магматические породы на поверхности Земли, и на других планетах. Основная масса базальтов  образуется в срединно-океанических хребтах и формирует океаническую кору. Кроме того базальты типичны для обстановок активных континентальных окраин, рифтогенеза и внутриплитного магматизма.

Данная порода широко распространена и встречается практически  во всех уголках земного шара –  в тех местах, где находились древние вулканы. Месторождения располагаются в Западной Индии и в США в Кордильерах, на Гавайских островах (они полностью представляют собой базальтовые конусы) и в Австралии, а также в ряде районов Европы. Эту горную породу добывают на Алтае, в Армении и на Украине.

Горными породами называются простые и сложные природные  минеральные агрегаты, которые занимают значительные участки земной коры и  отличаются большим или меньшим  постоянством химического и минерального состава, структуры, а также определенными условиями залегания. Они слагают поверхностные слои земной коры мощностью около 15 ... 60 км и образуют естественные скопления ценного минерального сырья.

Свойства и  состав базальта.

Уникальные свойства базальта делают его одним из самых  востребованных строительных и облицовочных материалов.

 В первую очередь  отметим, что базальт негорючий. Таким образом, камень выдерживает температуру свыше 1500 градусов по Цельсию и используется в качестве противопожарной защиты. Работа  разрешена в присутствии с маслами, красками, в щелочной или кислотной среде.

Во-вторых, он прочен и  устойчив к механическим воздействиям, что позволяет изготавливать  из этого природного камня фундаменты, цоколи, лестницы и другие капитальные  конструкции.

Третье преимущество материала – высокие звукоизоляционные и теплоизоляционные свойства, поэтому пластины, полученные методом каменного литья, прекрасно подходят для внутренней и наружной отделки зданий: утепления пола и кровли, мансард и фасадов.

Кроме того, сделанные  из базальтов плиты обладают биологической стойкостью, то есть не подвержены гниению, влиянию бактерий и микроорганизмов; а также химической нейтральностью – устойчивы к влиянию агрессивных кислотных и щелочных сред, не накапливают радиацию. Не нужно говорить и об экологической чистоте материала –она абсолютно безвредна для человека и животных.

Состав. Базальты состоят  из кальциевого полевого шпата (основного  плагиоклаза, обычно лабрадорита) и  авгита или другого пироксена. Часто  присутствует оливин (оливиновые базальты). Основная масса порфировых разностей содержит лабрадорит, авгит и переменное количество вулканического стекла, которое может и отсутствовать (например, в долеритах – полнокристаллических базальтах). Измененные долериты называются диабазами.

Технология  производства.

Базальтовый щебень, как  однокомпонентное сырье для получения  базальтовых непрерывных волокон, должен вырабатываться на аттестованном  карьере, представительские образцы  которого прошли лабораторные и опытно-промышленные испытания с положительным результатом. Отбор сырья должно вестись селективно.

Сырьё из горных пород  представляет собой дробленные средние, основные и метаморфизированные  ультраосновные горные породы вулканического происхождения типа базальта: базальты, андезто-базальты, андезиты+, амфиболиты, диабазы, порфириты и другие (далее по тексту сырье). В сырье не должны содержаться посторонние примеси в виде металла, кварца, песчано-глинистых и других пород. Содержание зёрен размером менее 5 мм не должно превышать 10% по массе, содержание зёрен размером более 12 мм также не должно превышать 10% по массе.

УСТРОЙСТВО  ДЛЯ ВЫРАБОТКИ НЕПРЕРЫВНОГО ВОЛОКНА  ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА, В ЧАСТНОСТИ  ИЗ БАЗАЛЬТА

Изобретение относится  к производству строительных материалов, в частности к устройству для получения непрерывного волокна из термопластичного материала, в частности из базальта, и может быть использовано на предприятиях по производству базальтового волокна. Техническим результатом изобретения является повышение производительности труда и повышение срока службы оборудования, а также повышение качества вырабатываемого базальтового волокна. Формующее устройство для получения волокна из базальта включает узел загрузки, плавильную и выработочную камеры, нагревательные элементы и вольерный питатель. В узле загрузки базальта вал дозатора выполнен с пазом, расположенным по винтовой линии, а угол наклона паза к оси вала дозатора составляет 15 - 30o, глубина паза равна 20 - 25 мм. Отношение площади плавильной камеры к площади выработочной камеры составляет 1 : 1,5, дополнительно в верхней части плавильной камеры установлено как минимум 5 цилиндров с шагом 250 - 300 мм. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится  к производству строительных материалов, в частности к устройству для  получения непрерывного волокна из термопластичного материала, в частности из базальта, и может быть использовано на предприятиях по производству базальтового волокна.

Известно устройство для выработки непрерывного волокна  из термопластичного материала (патент РФ 2126368, кл. С 03 В 37/06, 1999 г. - аналог), включающее загрузочное устройство, плавильную камеру, нагревательные элементы и фильерный питатель.

Недостатком данного  устройства является то, что имеющийся  в устройстве глубинный нагрев расплава затрудняет его осветление, в результате чего на поверхности образуется слой расплава с пониженной температурой, а это мешает формированию волокна и резко снижает производительность.

Наиболее близким к  предлагаемому изобретению по технической  сущности и достигаемому результату является формующее устройство для получения стеклянного волокна (патент РФ 2064902, кл. С 03 В 37/09, 1996 г. - прототип), включающее загрузочное устройство, плавильную и выработочную камеры, нагревательные элементы и фильерный питатель.

Однако данное формующее устройство характеризуется тем, что стабильность процесса формования волокон находится на неудовлетворительном уровне, что снижает в свою очередь производительность труда и оборудования, а также снижается качество выпускаемого волокна.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности труда и повышение срока службы оборудования, а также повышение качества вырабатываемого базальтового волокна.

Технический результат  достигается за счет того, что в  формующем устройстве для получения  волокна из базальта, включающее узел загрузки, плавильную и выработочную камеры, нагревательные элементы и фильерный питатель, причем в узле загрузки базальта вал дозатора выполнен с пазом, расположенным по винтовой линии, а угол наклона паза к оси вала дозатора составляет 15-30o, глубина паза равна 20-25 мм, отношение площади плавильной камеры к площади выработочной камеры составляет 1 : 1,5, дополнительно в верхней части плавильной камеры установлено как минимум 5 цилиндров с шагом 250 - 300 мм.

Устройство включает в себя: 1 - загрузчик; 2 - кожух; 3 - привод (не показан на схеме); 4 - вал дозатора; 5 - лоток; 6 - плавильная печь; 7 - электрод; 8 - тены ; 9 - горелка; 10 - фильерная пластина; 11 - валковая подача; 12 - устройство орошения; 13 - наматывающий аппарат.

Пример работы устройства для выработки непрерывного волокна  из термопластичного материала, в частности  из базальта.

Базальтовое сырье подается в бункер загрузчика 1, который содержит дозирующий вал 4 с пазом по винтовой линии, расположенным под углом 15-30o к оси вала. Конструктивное решение дозирующего вала 4, имеющего паз по винтовой линии, расположенный под углом 15-30o к оси вала, позволяет равномерно подавать базальтовое сырье в лоток. Если угол меньше 15o, то повышается давление стеклошариков друг на друга, а если угол наклона больше 30o, то увеличивается давление стеклошариков на стенки бункера загрузчика.

Далее базальт по лотку 5, с помощью которого можно регулировать количество подаваемого сырья в  печь, поступает в плавильную печь 6, где под действием тепловой энергии базальт расплавляется.

Печь имеет варочную и выработочную камеры. Для обеспечения  заданной производительности установки  площадь варочной части печи должна быть больше выработочной ее части  в 1,5-1,7 раза, т.е. отношение площади варочной части к выработочной составляет 1 : 1,5 - 1,7.

Если площадь варочной части печи меньше чем в 1,5 раза выработочной ее части, то базальтовое сырье не будет успевать расплавляться, что  приведет к снижению производительности или к аварийной ситуации, связанной с резким увеличением вязкости массы.

Если площадь варочной части больше чем в 1,7 раза ее выработочной части, то необоснованно увеличиваются  капитальные затраты и расход энергоресурсов для получения того же количества продукции.

Для ведения устойчивого процесса формования базальтового волокна в плавильной камере необходимо поддерживать постоянную температуру расплавленной массы как в верхней, так и в нижней ее части. Для этого в верхней части плавильной камеры устанавливаются дополнительно как минимум 5 тенов в виде цилиндров с шагом 250-300 мм. Если шаг между тенами будет меньше 250 мм, то не обеспечивается необходимая равномерность разогрева расплавленной массы, а если шаг между тенами будет больше 300 мм, то размещение нагревательных элементов невозможно из-за геометрических размеров самих тенов.

Для вытягивания базальтовых  нитей используется оборудование, включающее узел формования волокна в комплекте  с фильерным питателем, имеющим  фильерную пластину 10; валковое замасливающее  устройство, состоящее из валковой подачи 11 и устройства орошения 12; наматывающий аппарат 13.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для выработки  непрерывного волокна из термопластичного материала, в частности из базальта, включающее узел загрузки, плавильную и выработочную камеры, нагревательные элементы и фильерный питатель, отличающееся тем, что в узле загрузки базальта вал дозатора выполнен с пазом, расположенным по винтовой линии, причем угол наклона паза составляет 15-30o к оси вала, глубина паза равна 20-25 мм, отношение площади плавильной камеры к площади выработочной камеры составляет 1: 1,5, дополнительно в верхней части плавильной камеры, для поддержания одинаковой температуры как в верхней, так и нижней ее частях, установлено как минимум 5 тенов в виде цилиндров, расстояние между которыми 250-300 мм.

Теплоизоляционные материалы  из базальта:

Базальт – строительный материал, используемый для получения  щебня, брусчатки, штучного камня, для  облицовки сооружений и различных  литых деталей.

В конце XIX века в США  было начато промышленное производство волокна, состоявшего из базальтовых нитей (вата), получаемых раздуванием базальтового расплава.

Промышленное производство базальтовых минераловатных теплоизоляционных  изделий и конструкций получило широкое распространение в России во второй половине ХХ века.

Наиболее распространенными  плавильными агрегатами базальта стали  вагранки, позже ванные печи с газовым  нагревом, а также электротехнические установки с ультромалыми плавильными  ваннами, которые исключают возможность  извлечения из базальтового расплава металлов с высоким коэффициентом теплопроводности.

Эти плавильные агрегаты не могут обеспечить существенное увеличение производительности в минераловатном производстве при одновременном  улучшении качества.

Одним из перспективных  способов получения силикатного расплава является электроплавка в руднотермической электропечи, что связано с высоким уровнем интенсификации процессов плавления, гибкостью управления технологическим процессом, доведением модуля кислотности расплава до 2, а также возможностью полной автоматизации процесса.

Крупнейшим отечественным  производителем базальтового волокна  и изделий из него является ОАО  «Фирма Энергозащита», филиал – Назаровский  завод теплоизоляционных изделий  и конструкций (Назаровский завод  ТИиК в Красноярском крае).