Основные составляющие технологического процесса

Г.И. Горбунов

ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(Основные понятия, термины и определения)

Москва 2009

Р е ц е н з е н т ы

проф., д-р техн. наук В.В. Козлов

(кафедра строительных материалов МГСУ)

В настоящем пособии рассмотрены основные понятия, термины и определения, составляющие основу курса «Процессы и аппараты технологии строительных материалов».

Учебное пособие представлено в виде справочника, состоящего из разделов, последовательность которых соответствует календарному плану дисциплины. Справочные материалы каждого раздела пердставлены в афавитном порядке.

Издание адресовано студентам специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

Составитель: Горбунов Герман Иванович

Под редакцией проф., д.т.н. Румянцева Б.М.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Курс «Процессы и аппараты технологии строительных материалов» - одна из важнейших дисциплин цикла, необходимых для подготовки инженеров-строителей-технологов и, фактически, является введением в технологию строительных материалов.

Основными задачами курса является: изучение процессов и явлений, происходящих при последовательном и логическом превращении сырья в готовое изделие, изучение аппаратов и установок с целью создания условий, необходимых для получения того или иного материала, а также для совершенствования действующих и создания новых технологий.

Автор выражает глубокую признательность рецензентам – доц., к.т.н. Б.С. Скидану (кафедра химической технологии керамики и огнеупоров РХТУ им. Д.И. Менделеева), проф., д.т.н. Козлову В.В. (кафедра строительных материалов МГСУ) за ценные замечания, внесенные при рецензировании рукописи,, а также зав. кафедрой технологии отделочных и изоляционных материалов МГСУ, проф., д-ру техн. наук Румянцеву Б.М. за помощь и ценные советы в методическом построении пособия.

Критические замечания и предложения по дальнейшему совершенствованию пособия будут приняты автором с благодарностью.

Вводная часть

Основные составляющие технологического процесса

Операция – воздействие, направленное на сырье, полуфабрикат или готовое изделие, в результате которого происходит изменение их состояния или физико-химических свойств;

· основные (технологические) о. – о., связанные с получением готового продукта (например, заливка, смешение, вибрирование, прессование и др.);

· подготовительные о. – о., связанные с первичной обработкой сырья (например, рыхление глины, подсушка или увлажнение, измельчение инертных материалов и др.);

· вспомогательные о. – о., не связанные непосредственно с готовым продуктом. Например в.о., связанные с получением побочных продуктов (подача пара, газа, воды, электроэнергии), интенсификацией технологии (выдержка, подогрев, отсев и др.), охраной труда и окружающей среды (фильтрация, сепарация, дожигание выбросов, удаление отходов и др.);

· обслуживающие о. – о., способствующие обеспечению технологических процессов и качества продукции (регулирующие и контролирующие о.);

· дополнительные о. – отделка поверхности, маркировка и др.

Передел – основная технологическая операция, характерная для получения того или иного материала, связанная с изменением агрегатного или физического состояния сырья (полуфабриката). В технологии искусственных каменных материалов в большинстве случаев это механическая обработка сырьевых материалов (напр. измельчение), гомогенизация (напр. перемешивание), формование (напр. экструзия, прессование или литьё) и тепловая обрабртка.

Процесс(ы) – последовательное и закономерное изменение в системе, приводящее к возникновению в ней новых свойств (в технологии строительных материалов – п. измельчения, перемешивания, схватывания, твердения, сушки, обжига, спекания, полимеризации т.п.);

п. (в технологии строительных материалов) – действие, результатом которого является получение продукта, полуфабриката или условий для их получения

· гидромеханические – п., связанные с движением реальных жидкостей и вязко-текучих смесей, а также их гомогенизацией, разделением и транспортом. Г.п подчиняются основным законам гидродинамики;

· механические – п., связанные с механической обработкой и переработкой сырьевых материалов (например, рыхление, измельчение классификация сортировка, и др.) и подчиняются основным законам физики твердого тела и основным положения теории сыпучих сред;

· массообменные – п, связанные с переходом (переносом) одного или нескольких компонентов системы через границу раздела фаз (или из области высоких концентраций системы в область низкой концентраций) и протекают до выравнивания локальых концентраций в системе. М.п подчиняются законам массоотачи и массопередачи. К ним можно отнести такие п. как сушка, испарение, конденсация, абсорбция, адсорбция и др.;

· теплообменные – п., связанные с изменением теплового состояния системы (нагрев, охлаждение). Такие т.п. как спекание, плавление, тепловлажностная обработка, сушка и обжиг сопровождаются массообенными и химическими процессами. Т.п. подчиняются законам теплоотдачи и теплопередачи;

· химические – п., связанные с изменением внутреннего строения вещества, образованинием или разрушением структуры материалов (кристаллизация, полимеризация, поликонденсация, гидратация, дегидратация, коррозия и др.) Х.п. согласуются с основными положениями теории кинетики химических реакций и термодинаки образования и разрыва химических связей;

Технология (от греч. té chnë – искусство, мастерство, умение и logos – слово, учение) – наука о методах и способах переработки сырья для получения готовых изделий; – совокупность последовательных логических воздействий, направленных на превращение сырья в готовое изделие

· высокие – новейшие наукоемкие технологии, позволяющие получить изделия высочайшего качества.

· критические – технологии, на каждом этапе которых достигаются максимально возможные и требуемые параметры состояния сырья или полуфабриката, позволяющие получить экономически эффективные и высокочественные готовые изделия.

· нано – технологии, в которых на определенных этапах четко прослеживается связь микропараметров сырьевых материалов с макросвойствами готовых изделий.

· химическая – наука, разрабатывающая технологически совершенные и экономически выгодные методы переработки сырья, отходов лругих отраслей промышленности, а также синтетических полупродуктов в предметы потребления и средства производства.

Основные понятия, термины и определения в технологии строительных материалов

Автоклавная обработка – тепловлажностная обработкаполуфабриката в условиях давления выше атмосферного.

Аппарат (от лат. арраratus – оборудование) – прибор, техническое устройство, технологическое оборудование, установка. В строительном материаловедении А. – установка, предназначенная для обеспечения протекания физико-химических, термических технологических и др. процессов. Напр. процесс измельчения – в мельницах и дробилках, тепло -и массообменные процесс – в сушилах и печах и т.п.

Вещественный состав – Вещественный (элементный) и химический составы определяют многие параметры системы: химический потенциал, энергетическое состояние, термодинамику состояния (перехода), и следовательно, тип и энергию химических связей.

Вещество– вид материи, совокупность дискретных (прерывных) образований, обладающих массой покоя (атомы и молекулы и то, что из них пострено).

Гомогенизация – процесс получения однородной по составу, структуре и свойствам смеси.

Готовый продукт – изделие, отвечающее требованиям технологического регламента.

Градиент [от лат. gradiens (gradientis) – шагающий] – вектор, характеризующий интенсивность изменения параметра и к.-либо скалярного поля. Направление Г. совпадает с направлением и, а его модуль равен значению этой интенсивности; обозначается grad и.

Изделие (строительное) – вид строительной продукции, имеющий определенный состав, структуру, свойство, размеры, геометрическую форму и назначение.

Конструкция – строительный элемент, состоящий из рационально подобранных материалов и имеющий определенное назначение в здании или сооружении.

Материал (строительный) – природная материальная субстанцияминерального либо органического происхождения иливещественный продукт, имеющие определенный состав, структуру и свойства, необходимые для использования их при строительстве зданий, соружений, дорог, трубопроводов и пр.

Метод (от греч. мé thodos – путь исследования, теория, учение) – система логических приемов или практических операции для достижения какой - либо цели, решения конкретной задачи.

Номенклатура изделий – разнообразие и харатеристака видов готовой продукции.

Обработка материалов – комплекс основных технологических операций (гомогенизация, формование, тепловая обработка пр. и др.) производимых для получения готового изделия.

Обжиг – технологическая операция, тепло-массообменный процесс, направленный на закрепление структуры керамических материалов.

Обогащение – комплекс операций по первичной обработке руд, угля, минералов и пр. с целью удаления пустой породы или непригодных для дальнейшего применения примесей.

Обработка сырья – комплекс технологических операций, направленных на получение ими новых, требуемых свойств для дальнейшей переработки в готовое изделие.

Отделка – заключительная стадиятехнологического процесса, обеспечивающая высокое качество проврхности изделия и его декоративные свойства.

Отжиг – медленное равномерное охлаждение, имеет целью уничтожить так называемые натяжения, которые образуются стекле в силу различных условий охлаждения, претерпеваемых наружной и внутренней поверхностями.

Отходы – побочные техногенные продукты, образующиеся на различных стадиях основного производства и невостребованные вторично.

Подготовка сырья – совокупность операций, необходимых для приведения сырья в соответсвие нормам технологического регламента.

Полуфабрикат – продукт труда, прошедший одну или несколько стадий обработки, предназначенный для дальнейшей переработки его в готовое изделие.

Синтез – получение сложных соединений из простых.

Смешение – процесс образования неоднородных смесей путём совмещения различных компонентов в одной ёмкости (смесителе).

Свойство – особенность вещества или материала, проявляющаяся при взаимодействии с окружающей средой или другим веществом (материалом).

Свойство - это качественная, отличительная характеристика вещества, материала или изделия. При разработке технологии и создания нового материала является основным, определяющим параметром или условием его получения.

Состав – это качественная и количественная характеристика веществ, составляющих сырьевые материалы или готовые изделия.

Состав играет главенствующую роль в создании требуемой структуры материала и определяет основные параметры технологии его получения. Различают несколько видов составов:

Состав вещественный или элементный, как совокупность химических элементов;

Состав химический - совокупность оксидных составляющих. Термин используют, как правило, при анализе сырьевых, природных и искусственных каменных материалов;

Состав минералогический - совокупность природных или искусственных химических соединений (минералов);

Состав фазовый – совокупность гомогенных частей системы, однородных по свойствам и физическому строению;

Состав гранулометрический или гранулометрия – сочетание в сыпучей смеси зерен либо гранул различных размеров и формы;

Состав зерновой – состав, содержащий зерна, практически, любых размеров и образующий непрерывную гранулометрию. Термин чаще всего используют при определении состава сыпучей смеси;

Состав фракционный – состав смеси, в котором зерна, близкие по размерам образуют фракции или прерывистую гранулометрию. Термин обычно используют при назначении, выборе или расчете состава смеси.

Способ – один из вариантов решения конкретной задачи, или достижения какой - либо цели.

Сырец – полуфабрикат, получаемый в результате формования.

Сырьевые материалы – материалы, предназначенные для переработки их в готовые изделия.

Сырьевые смеси – сыпучие, вязкотекучие или текучие системы, образованные в результате смешения различных компоненов на начальной технологической стадии, которые предназначенны для дальнейшей переработки их в готовые изделия.

Сырьё – необработанные материалы, предназначенные для переработки их в готовые изделия.

Формование – технологический процесс (операция), направленный на получения оырца заданной формы, размеров, плотной или пористой структуры. Основной технологический передел необходимый для готового изделия.

Тепловая обработка – тепловое воздействие на полуфабрикат, с целью обеспечения или интесификации процесса закрепления структуры.

Термическая обработка – направленное тепловое воздействие (нагрев и охлаждение) на материал (металл, стекло, стеклокерамические изделия) с целью придания им требуемых свойств.

Технический регламент – совокупность требований, предъявляемых к сырьевым материалам и готовым изделиям по составу, структуре, свойствам, техническим характеристикам и условиям применения.

Усреднение состава – комплекс подготовительных технологических операций для получения однородных сырьевых масс (например, усреднение глин).

Шихта (от нем. Schicht) – специально подготовленнаясырьевая смесь различных материалов (иногда и топлива), подлежащая термической обработке в проиводстве стекла, керамики, металлургии и пр.

Шламм – осадок в виде мелких частиц, выделяющихся при отстаивании или фильтровании;

– илистый осадок кам. угля или рудыпри мокром обогащении;

– водная суспензия инертных дисперсных материалов для мокрого помола.

Шликер – густая тестообразная масса из смеси глинистых и тонко молотых силикатных материалов, замешанных на воде. Применяется при изготовлении керамических плиток, фарфоровых и фаянсовых изделий и др.