Экономические основы технологии производства асбестоцементных труб

Вода. При изготовлении асбестоцементных изделий используют большое количество воды, которая идет не только на приготовление асбестоцементной смеси, но и на промывку сукон и сетчатых цилиндров формовочной машины. Вода не должна содержать глинистых примесей, органических веществ и минеральных солей. При формовании изделий

 

-9-

наиболее благоприятна температура воды 35—40 °С, при этой температуре повышается производительность формовочных агрегатов, улучшается процесс фильтрации воды и формования изделий.

Таким образом, мы узнали, что основными сырьевыми материалами для производства асбестоцементных труб являются асбест, цемент, другие вяжущие вещества и вода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-10-

1.2 Способы изготовления и добычи сырьевых материалов

 

Асбест собирательный термин, охватывающий разновидности минералов групп серпентина и амфиболов, расщепляющиеся на тончайшие волокна. Обычно под названием "асбест" понимается его важнейший вид - хризотил-асбест. Асбест известен с древнейших времен. Уже в самом начале нашей эры научились прясть амфибол-асбест и изготавливать из него ламповые фитили. Асбест является продуктом перекристаллизации при метаморфизме и встречается в виде жил и линз в массивах горных пород. Серпентиновый асбест, известный как хризотил, или хризотил-асбест, представляет собой основной силикат магния Mg3Si2O5(OH)4. Это важнейший промышленный тип асбеста, составляющий 95% всего асбеста, потребляемого в США. Его волокна превосходят амфибол-асбесты по длине, гибкости, тонкости и прочности (сопротивление на разрыв почти такое же, как у некоторых сортов стали). Хризотил-асбест залегает в породе в виде жил, выполненных блестящим зеленоватым поперечно- или продольно волокнистым агрегатом. Элементарные волокна хризотила представляют собой свернутые в тончайшие трубочки серпентиновые листочки (различимые лишь под электронным микроскопом). Эти трубчатые волокна в агрегатах гибки, но не упруги, похожи на кудельку; у некоторых сортов волокна более хрупкие ("ломкие асбесты"). Асбест добывается либо открытым (карьерным) способом, либо подземным (путем проходки туннелей). Минерал сперва извлекается вручную при помощи небольшого молотка (т.н. выкалывание). Затем асбестовые волокна воздушными струями отделяются от раздробленной и просеянной породы.

Цемент не является природным материалом. Его изготовление - процесс дорогостоящий и энергоемкий. Цементные заводы, как правило, находятся сразу же на месте добычи сырьевых материалов для производства

 

-11-

цемента. Производство цемента включает две ступени: первая - получение клинкера, вторая - доведение клинкера до порошкообразного состояния с добавлением к нему гипса или других добавок. Первый этап самый дорогостоящий, именно на него приходится 70% себестоимости цемента. А происходит это следующим образом: первая стадия - это добыча сырьевых материалов. Разработка известняковых месторождений ведется обычно сносом, т. е. часть горы "сносят вниз", открывая тем самым слой желтовато-зеленого известняка, который используется для производства цемента. Этот слой находится, как правило, на глубине до 10 м (до этой глубины он встречается четыре раза), и по толщине достигает 0,7 м. Затем этот материал отправляется по транспортеру на измельчение до кусков равных 10 см в диаметре. После этого известняк подсушивается, и идет процесс помола и смешивания его с другими компонентами. Далее эта сырьевая смесь подвергается обжигу. Так получают клинкер. Вторая стадия тоже состоит из нескольких этапов. Это: дробление клинкера, сушка минеральных добавок, дробление гипсового камня, помол клинкера совместно с гипсом и активными минеральными добавками. Однако надо учитывать, что сырьевой материал не бывает всегда одинаковым, да и физико-технические характеристики (такие как прочность, влажность и т. д.) у сырья различные. Поэтому для каждого вида сырья был разработан свой способ производства. К тому же это помогает обеспечить хороший однородный помол и полное перемешивание компонентов.

Исходя из данного материала, мы узнали, что асбест является продуктом перекристаллизации при метаморфизме и встречается в виде жил и линз в массивах горных пород. Хризотил-асбест залегает в породе в виде жил, выполненных блестящим зеленоватым поперечно- или продольно волокнистым агрегатом. А цемент не является природным материалом. Производство цемента включает две ступени: первая - получение клинкера,

 

-12-

вторая - доведение клинкера до порошкообразного состояния с добавлением к нему гипса или других добавок.

 

1.3 Нормативные требования, предъявляемые  к сырьевым материалам

 

Портландцемент должен удовлетворять требованиям ГОСТ 9835—66. Тонкость помола портландцемента должна быть такой, чтобы остаток на сите с сеткой № 008 (с величиной отверстия в свету 0,08 мм) по ГОСТ 3584-53 не превышал 15%, и чтобы сквозь это сито проходило не более 94% от веса пробы. Для асбестоцементных изделий используется цемент двух марок: 400 и 500.

Качество асбестоцементных изделий нормируют Государственные стандарты и технические условия, которые периодически пересматриваются в связи с развитием техники и усовершенствованиями технологии. Поэтому нормируемые ими качественные показатели мы рассматривать не будем. Государственные стандарты (ГОСТы) устанавливают предельные нормы и методы контроля качества асбестоцементных изделий, и промышленность не имеет права отгружать потребителям изделия или материалы, не удовлетворяющие этим предельным нормам.

В настоящее время действуют следующие ГОСТы на асбестоцементные трубы:

ГОСТ 1839-80 на трубы и муфты асбестоцементные для безнапорных трубопроводов;

ГОСТ 539-80 - на трубы и муфты асбестоцементные водопроводные;

ГОСТ 11310-90 - на методы испытаний труб и муфт асбестоцементных напорных;

На новые виды асбестоцементных изделий, технические свойства

 

-13-

которых еще не определены с достаточной точностью, утверждаются МРТУ («Межреспубликанские технические условия») и ВТУ (временные технические условия) и ТУ.

В каждой стране имеется организация, утверждающая стандарты или технические условия на изделия и материалы, обязательные для отпуска потребителям. Помимо этого существует международная организация по стандартизации, носящая сокращенное наименование ИСО, в которую входит и наша страна. Эта организация разрабатывает стандарты или рекомендации для внешних поставок. Эти стандарты и рекомендации отражают достижения мировой техники в производстве данных видов изделий и материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-14-

2. Технология производства асбестоцементных  труб

 

2.1 Основные способы производства

 

При рассмотрении производства асбестоцементных изделий мы будем применять следующие термины, характеризующие состояние сырьевых материалов при формовании:

1) асбестоцементная  суспензия - гомогенная смесь цемента, распушенного асбеста и воды, содержащая не более 20% твердых  компонентов;

2) асбестоцементная  масса - гомогенная смесь цемента, распушенного асбеста и воды, содержащая более 20% сухих компонентов;

Асбестоцементная промышленность в настоящее время использует следующие три способа формования полуфабрикатов асбестоцементных труб (под полуфабрикатом понимается свежесформованная труба):

1) формование труб из асбестоцементной суспензии, при котором используются круглосетчатые формовочные машины, так называемый «мокрый» способ формования;

2) формование из асбестоцементной массы — «полусухой» способ формования;

Процесс изготовления асбестоцементных изделий сводится к тому, чтобы получить тонкие асбестовые волокна, равномерно распределить их по всей массе цемента, сформовать из полученной асбестоцементной смеси изделие и обеспечить его твердение для получения заданных физико- механических показателей.

Для выработки изделий применяют асбест не одного какого-то сорта, а смесь из нескольких сортов и марок, поэтому первой операцией производства является составление смеси асбеста. Состав смеси

 

-15-

рассчитывают и отвешивают нужное количество асбеста каждого сорта и марки.

Для того чтобы волокна асбеста хорошо армировали цементный камень, надо увеличить поверхность их связи с цементом, т. е. распушить волокна. Следующая операция при производстве асбестоцементных изделий заключается в обработке асбеста. Процесс обработки волокон асбеста включает два этапа - сначала волокна обминают, а затем уже в другом аппарате разделяют на тонкие волоконца - распушают.

Следующая операция - это приготовление асбестоцементной смеси. Она заключается в смешивании распушенных волокон асбеста, порошка портландцемента и воды. Материалы необходимо смешать так, чтобы волокна и зерна цемента были равномерно распределены в воде. Это очень важно, так как при недостаточно равномерном их распределении изделие будет непрочным.

В зависимости от количества воды, которое используется при изготовлении асбестоцементных изделий, различают мокрый и полусухой способы производства.

При мокром способе изделия формуют из асбестоцементной суспензии. Асбест распушивают в большом количестве воды и получают суспензию. Суспензию смешивают с цементом. Для получения асбестоцементной суспензии заданной концентрации ее дополнительно разбавляют водой.

Асбестоцементные суспензии бывают низко концентрированные, содержащие 8-16% асбеста и цемента и 92-84% воды, и концентрированные, в которых 30-40 % асбеста и цемента и 70-60 % воды. В первом случае на 1 т асбеста и цемента приходится 8-10 м3 воды, во втором - 2-2,5.

Наибольшее распространение получил мокрый способ производства асбестоцементных изделий с использованием низко концентрированных

 

-16-

асбестоцементных суспензий. Изделия в этом случае формуют на круглосеточных трубоформовочных машинах.

Принцип формования асбестоцементных труб на этих машинах состоит в следующем. Асбестоцементную суспензию подвергают фильтрации на вращающемся сетчатом цилиндре, в результате чего на его поверхности образуется тонкий, насыщенный водой асбестоцементный слой. Этот слой в дальнейшем обезвоживают с помощь вакуумирования и уплотняют прокаткой на форматном барабане. Поскольку отфильтрованные на сетчатом цилиндре слои имеют относительно небольшую толщину (0,2-0,3 мм), то для получения асбестоцементной трубы заданной толщины (8-50 мм) их формуют из навиваемых друг на друга слоев (пленок). В результате труба имеет слоистую структуру. Чтобы ускорить процесс образования изделия заданной толщины, фильтрацию асбестоцементной суспензии производят не на одном, а на нескольких сетчатых цилиндрах. Трубы, изготовленные этим способом, отличаются высоким качеством. Это обусловлено тем, что при подготовке суспензии асбест в водной среде быстро расщепляется на тонкие волокна и достаточно равномерно перемешивается с цементом. Изделие формуется в виде малых по толщине элементарных слоев, в которых обеспечивается максимальная степень использования армирующей способности асбестового волокна. Свежесформованный полуфабрикат обладает пластичностью, что позволяет изготовлять из него путем профилирования изделия различной формы.

Оборудование, используемое для получения труб мокрым способом, обладает высокой производительностью, а сам процесс производства механизирован и частично автоматизирован. Остатки этого способа состоят в следующем. На начальной стадии технологического процесса используется много воды. Для её очистки и последующего применения необходима рекуперационная система.

 

-17-

Мокрый способ изготовления асбестоцементных труб с использованием концентрированных асбестоцементных суспензий применяют при формовании в плоскосеточных машинах, машинах типа Маньяни, а также в установках, работающих по инжекционному принципу. В плоскосеточных машинах, и машине типа Маньяни концентрированную суспензию обезвоживают только с помощью вакуумирования (вакуум-обезвоживание).

В установках инжекционного типа изделия формуют путем нагнетания асбестоцементной суспензии под давлением в замкнутую полость, имеющую форму изделия. В ней масса обезвоживается, уплотняется и приобретает заданную форму.

Изделия, получаемые мокрым способом с использованием концентрированных асбестоцементных суспензий, в отличие от изделий, получаемых на круглосеточных машинах с использованием низко концентрированных суспензий, не имеют слоистой структуры.

Инжекционным методом можно формовать трубы сложной формы, которые на круглосеточных машинах получать невозможно. Недостаток инжекционного метода в периодичности формования.

При полусухом способе производства трубы формуют из асбестоцементных смесей, содержащих 15-25% воды от массы асбеста и цемента. В этом случае на 1 т асбеста и цемента приходится 0,15-0,25 м3 воды. Характерной особенностью полусухого способа является то, что формование изделий не сопровождается удалением избыточного количества воды, т. е. вода, которая вводится в асбестоцементную массу при ее изготовлении, в ней остается и после формования.

Полусухой способ изготовления асбестоцементных изделий включает в себя сухую распушку асбеста, смешивание асбеста и цемента для получения асбестоцементной смеси и ее увлажнение. Последнее может производиться

 

-18-

на различных этапах технологического процесса в зависимости от принятого принципа формования.

Отсутствие избыточной воды при полусухом способе формования позволяет обходиться без рекуперационной системы и значительно сокращает количество отходов производства, что, в свою очередь, способствует уменьшению загрязнения окружающей среды.

Полусухой способ применяется для изготовления труб различного ассортимента методом экструзии. Экструзионным методом можно изготовлять изделия сложной конфигурации, которые другими способами получить невозможно. Метод экструзии состоит в том, что пластифицированная асбестоцементная масса влажностью 15-25% выдавливается через мундштук, что позволяет получать изделия, конфигурация которых соответствует форме мундштука. При подготовке асбестоцементной массы, предназначенной для последующей экструзии, воду и пластифицирующие добавки вводят на стадии смешивания асбеста и цемента, а в качестве формующих агрегатов применяют вакуумные прессы. Но более подробно процесс производства асбестоцементных труб этим методом мы рассмотрим чуть позже.