Главная / Статьи / Минеральная вата и изделия из неё

Статьи

« Назад

Минеральная вата и изделия из неё  12.05.2014 03:41

Минеральная вата и изделия из неё

Если взять за 100 % все применяемые в строительстве теплоизоляционные материалы, то на долю минераловатных приходится около 80 %. Минеральная вата состоит из искусственных минеральных волокон. Производство ее включает две основные технологические операции– получение расплава и превращение его в тончайшие волокна. Расплав получают, как правило, в шахтных плавильных печах– вагранках или ванных печах. Превращение расплава в минеральное волокно производят дутьевым или центробежным способом. При дутьевом способе выходящий из печи расплав разбивается на мелкие капельки струей пара или воздуха, которые вдуваются в специальную камеру и в полете сильно вытягиваются, превращаясь в тонкие волокна диаметром 2…10 мкм. При центробежном способе струя жидкого расплава поступает на быстровращающийся диск центрифуги и под действием большой скорости вращения сбрасывается с него и вытягивается в волокна. Таким образом, минеральная вата представляет собой тонкие и гибкие волокна, полученные при охлаждении предварительно раздробленного в капли и вытянутого в нити минерального расплава.Минеральную вату более высокого качества получают центробежным фильерно-дутьевым способом. Его технологические особенности состоят в том, что расплав из печи поступает в ёмкость, в днище которой имеется большое количество мелких отверстий (фильер). Расплав, продавливаясь через фильеры, превращается в тонкие струйки диаметром 1-2 мм, которые и подвергаются раздуву. Малая толщина струек, подаваемых на раздув, обеспечивает почти полное отсутствие неволокнистых включений, а также небольшой диаметр волокон ваты.

Процесс превращения расплава в волокно при использовании всех способов волокнообразования осуществляется в так называемых камерах волокноосаждения. Образующееся волокно падает на днище камеры, представляющее собой ленточный и пластинчатый транспортёр. Через днище в направлении сверху вниз постоянно просасывается воздух, что способствует осаждению волокон. На выходе из камеры волокнообразования полотнище ваты подпрессовывается валком, разрезается на отдельные куски и скатывается в рулоны с прокладкой листов бумаги.В зависимости от вида сырья минеральная вата делится на каменную и шлаковую. Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы– диабаз, базальт, известняк, доломит, глина и др. Шлаковую вату получают из доменных, ваграночных и мартеновских шлаков, а также шлаков цветной металлургии.Важнейшими показателями расплава, которые определяют как качество ваты, так и ее стоимость, являются вязкость, интервал вязкости и температура получения расплава необходимой вязкости. Тонкие и достаточно длинные волокна можно получить из расплава с вязкостью 5-20 пауз. Шлаковое сырье обеспечивает получение указанной вязкости при температуре расплава около 1400 °С. Горные же породы обладают намного большой тугоплавкостью ~1500 °С.

Некоторые породы дают меньший выход расплава, чем шлаки (например, известняки).Волокна минеральной ваты обычно имеют длину от 2 до 10 мм, их диаметр– не более 8 мк. Марку минеральной ваты определяют под пригрузом в 0,002 Мпа. Коэффициент теплопроводности не превышает 0,04 Вт/(м*К). Содержание неволокнистых включений, к которым относят частицы размером более 0,25 мм, должно быть в зависимости от марки ваты не более 12-25 %. Несмотря на то, что минеральную вату получают из расплава с температурой 1300-1400 °С, температура её применения, как правило, составляет не более 600 °С.В нашей стране и за рубежом имеется сеть заводов по производству минераловатных изделий широкой номенклатуры. В основном выпускаются теплоизоляционные плиты на синтетической связке (фенольная смола).

РЫХЛАЯ МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА

Рыхлая минеральная вата– это побочный продукт приготовления минераловатных изделий (плит, матов, цилиндров, и т. п.). Представляет собой «обрезки», получаемые при производстве этих изделий с последующим диспергированием (измельчением) в специальной машине. Потребителю поставляется в мешках, в рыхлом и сыпучем виде.В ряде случаев комовую (рыхлую) минеральную вату гранулируют в специальных вращающихся барабанах и используют в производстве теплоизоляционных и звукоизоляционных изделиях типа «Акмигран», «Акминит».Основные технические свойства рыхлой минеральной ваты представлены в таблице.

Основные технические свойства рыхлой минеральной ваты

Наимено-вание Насыпная плотность, кг/м3 Теплопро-водность, Вт/м*К Осадка при эксплуатации тепло- изоляцион-ного слоя, % Горючесть
Рыхлая минеральная вата 30 0,050 5 негорючая

 Основная область применения данного материала – утепление чердачных помещений. Минеральная вата из мешка, обычно емкостью 0,3-0,5 куб. м, высыпается в эжекторную воронку пневмоустановки и под давлением сжатым воздухом по шлангу поступает в сопло, распыляется на толщину, заданную проектом (с учетом возможной осадки во время эксплуатации, которая не превышает 5 %).

Minvata1-300x190

Вот почему этот материал называют «надувная» минеральная вата. Поскольку слой теплоизоляции рыхлый и непрочный, необходимо в чердачном помещении устраивать переходные мостки.

Minvata2-300x165

Данный теплоизоляционный материал используется как во вновь строящихся зданиях, так и при реконструкции старых– как дополнительная теплоизоляция поверх старой. При этом рыхлая минеральная вата образует несгораемый слой поверх старого горючего изоляционного слоя.«Надувная» минеральная вата не выдерживает нагрузки, поэтому следует избегать дополнительного давления на готовый слой.Пневмоустановку обычно обслуживают 2 человека– моторист и изолировщик. Объект, подлежащий теплоизоляции, может находиться на расстоянии до 150 м от установки и на высоте до 30 метров.

СТЕКЛОВАТА И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕЕ

Стеклянная вата – это материал представляет собой минеральное волокно, которое по технологии получения и свойствам имеет много общего с минеральной ватой. Для получения стеклянного волокна используют то же самое сырье, что и для производства обычного стекла или отходы стекольной промышленности. Кроме того, для нужд специальной теплоизоляции используются каолиновая, кварцевая и графитовая вата. Эти разновидности ваты обладают повышенной температуростойкостью.

Стекловату получают в основном фильерно-дутьевым способом.

Minvata3-300x161

По свойствам стекловата несколько отличается от минеральной. Волокна стеклянной ваты имеют большую толщину (16‑20 мкн), чем минераловатные. Они обладают повышенной упругостью. Стеклянная вата содержит очень мало неволокнистых включений, обладает высокой вибростойкостью. Марки стекловаты практически те же, что и минеральной.Усредненный состав для производства минеральной ваты и стекловаты представлен в таблице.

Усредненный состав для производства минеральной ваты и стекловаты

Компоненты (оксиды) Доля компонента в весовых процентах в изделии без связующих веществ, %
Минеральная вата Стекловата
SiO2Al2O3FeOMgOCaONa2O + K2OB2O3 4812812182 632ок. 039167
  100 100

 Прочность волокон стеклянной ваты выше, чем у минеральной (R(p) = 20-25 Мпа). Коэффициент теплопроводности– 0,030-0,052 Вт/(м*К).Температуростойкость стеклянной ваты обычного состава – 450 °С, что ниже, чем у минеральной ваты.Комовую стеклянную вату для тепловой изоляции применяют реже, чаще всего ее перерабатывают в изделия.

Изделия на основе стеклянной ваты (ГОСТ 104 99‑93)

С использованием стеклянной ваты изготавливают следующие виды теплоизоляционных изделий: маты (мягкие плиты), прошивные маты и полужесткие плиты на синтетической связке. А также жгуты (шнуры).Технология получения мягких и полужестких стекловатных изделий практически ничем не отличается от производства аналогичных изделий из минеральной ваты.Стекловатные жгуты (шнуры) представляют собой гибкие теплоизоляционные материалы, состоящие из стекловатного сердечника, оплетенного штапельным стекловолокном.По свойствам стекловатные изделия несколько отличаются от минераловатных. Они имеют меньшую среднюю плотность, большую прочность и вибростойкость, но обладают меньшей температуростойкостью.Стекловатные изделия применяются наряду с минераловатными для тепловой изоляции строительных конструкций, но основной областью применения является изоляция холодильников, трубопроводов, промышленного оборудования, работающего в условиях вибрации, а также транспортных средств.Крупнейшими компаниями-производителями стекловатных теплоизоляционных материалов на рынке России являются фирмы Флайдерер-Чудово (Новгородская область) и ISOVER– «ИЗОВЕР» (Финляндия).

КАОЛИНОВАЯ ВАТА

Каолиновая вата и изделия на ее основе относятся к высокотемпературной теплоизоляции. Температура применения 1100‑1250 °С. Известны высоко глиноземистые и циркониевые волокна с температурой применения 1400 и 1600 °С соответственно.Сырьем для производства каолиновой ваты служат технический глинозем, содержащий 99 % Al2O3  и чистый кварцевый песок.Расплав получают в пятиэлектродной руднотермической печи (tпл = 1750 °С). Рабочее пространство печи состоит из зон плавления и выработки. Зона плавления оборудована тремя графитированными электродами, зона выработки – двумя. Струя расплава раздувается паром под давлением 0,6-0,8 МПа при помощи эжекционного сопла.Средняя плотность каолиновой ваты 80 кг/куб.м. Теплопроводность каолиновой ваты зависит от температуры и уплотнения волокна при его монтаже. С уплотнением ваты, т.е. с уменьшением размера пор, теплопроводность при высоких температурах снижается за счет уменьшения теплопередачи лучеиспусканием и конвекцией.В качестве связующих применяют силикатное (жидкое) стекло, глиноземистый цемент, огнеупорные глины, кремнеорганические связующие.Каолиновая вата достаточно устойчива к вибрации, инертна к воде, водяному пару, маcлам и кислотам, обладает высокими электроизоляционными показателями, мало изменяющимися с повышением температуры до 700-800 °С, не смачивается жидкими металлами. На основе каолиновой ваты выпускают рулонный материал и штучные изделия в виде плит и других изделий сложной формы.В США освоено изготовление волокна на основе циркония с добавкой оксида иттрия, повышающего стабильность волокна при высокой температуре. Температура применения такого волокна достигает 2700 °С.

Область применения.

Minvata4-300x274

Огнеупорные волокна используют в виде комовой ваты и изделий. Изделия из огнеупорных волокон широко применяются в различных отраслях промышленности: для теплоизоляции миксеров, конверторов и воздухонагревателей металлургических производств, отжигательных печей и т. д.; для футеровки желобов и труб при разливе и транспортировании жидких металлов; для набивки термокомпенсационных швов в печах и других тепловых агрегатах; для тепловой изоляции газовых турбин, современных энергетических установок с высокими тепловыми параметрами, трубопроводов перегретого пара, высокотемпературных печей, топок, паровых котлов, камер сжигания и теплообменников и т. п.

 

АСБЕСТ

Асбестом называют минералы группы серпентинов или амфиболов волокнистого строения, способные при механическом воздействии разделяться на тончайшие волоконца. По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа, кальция и натрия. Содержание воды в асбесте группы серпентина составляет 13-14,5 %, а в группе амфиболов (в зависимости от вида) 1,5-3 %. Волокнистое строение наиболее ярко выражено у асбеста серпентиновой группы, куда относится только один вид асбеста – хризотил-асбест, поэтому он больше всего применяется в промышленности. Мировые запасы  хризотил-асбеста значительно превышают запасы амфиболовых асбестов, причём таких мощных скоплений амфибол-асбеста, как в крупных месторождениях хризотил-асбеста, не встречается. На долю хризотил-асбеста приходится 96 % мировой добычи асбеста. Наиболее крупные из разрабатываемых мировых месторождений хризотил-асбеста: в России – Баженовское (Средний Урал), Ак-Довуракское (Тувинская область), Джетыгаринское (Кустанайская область), Киембаевское (Оренбургская область), а за рубежом – Канадское (Канада) и в Зимбабве (Южная Африка). Россия – крупнейший производитель асбеста в мире.Хризотил-асбест обладает высокой прочностью на разрыв по оси волокнистости. Наибольшую прочность имеют волокна асбеста, осторожно отделённые от кускового асбеста. В зависимости от эластичности волокна различают три разновидности хризотил-асбеста: нормальную, полуломкую и ломкую. Такое деление условно, так как в действительности не наблюдается резких переходов от одной разновидности к другой. Важная характеристика асбеста – модуль упругости. Средние значения модуля упругости хризотил-асбеста колеблются от 16104 до 21104 Мпа.Горную породу, содержащую асбест, добывают открытым способом и подвергают обогащению на асбестовых фабриках для выделения хризотил-асбеста.

Товарный хризотил-асбест состоит из смеси волокон различной длины и их агрегатов. Агрегаты асбеста с недеформированными волокнами размером в поперечнике более 2 мм называют «кусковым асбестом», а менее 2 мм – «иголками». «Распушенным» называют асбест, в котором волокна тонки, деформированы и перепутаны. Частицы сопутствующей породы и асбестовое волокно, прошедшее через сито с размерами стороны ячейки в свету 0,25 мм, называют «пылью». Асбест хризотиловый в зависимости от длины волокон подразделяется на восемь сортов Первые три сорта асбеста считаются длинноволокнистыми и относятся к текстильным сортам, а последние сорта – коротковолокнистыми, их называют строительными. В зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокон) асбест подразделяется на жёсткий (Ж), в котором преобладают иголки; полужёсткий (П) – с равным количеством иголок и распушенного волокна; мягкий (М) – с преобладающим количеством распушенного волокна.

Пеноасбест получается путём первоначальной тонкой механической распушки первых сортов асбеста мягкой текстуры с последующей дополнительной диспергацией волокна химическими реагентами. В результате получают один из самых лёгких теплоизоляционных материалов со средней плотностью 25-60 кг/куб.м и теплопроводностью 0,028-0,45 Вт/мК. Предельная температура применения 400 °С. Выпуск освоен Слюдяной фабрикой, г. Колпино.

Асбестотехнические изделия

Асбест и изделия на его основе применяются практически без ограничений в России и Канаде. В промышленной теплоизоляции применяют асбопухшнур, асбесто-известковые изделия, вулканит, ньювель, совелит, а так же сухие смеси на основе распушенного асбеста, затворяемые водой на месте производства работ и наносимые на изолируемые поверхности в виде мастик.Асбокартон (ГОСТ 2850-95)Содержание асбеста 98-99 %. Размер листа 1000×800 мм. Толщина от 2 до 6 мм. Выдерживает температуру до 500 °С. Гарантийный срок хранения – 10 лет со дня изготовления.Асбестовая ткань (ГОСТ 6102-94)Используется для пошива жароизоляционной одежды, теплоизоляции печей и нагревательных приборов. Температура рабочей среды до 500 °С. Ткань марки АТ-4 (ГОСТ 6102-78Е) соответствует требованиям «Правил пожарной безопасности в РФ ПБ-01-93» и относится к первичным средствам пожаротушения небольших очагов при воспламенении веществ, горение которых не может происходить без доступа воздуха.Асбестовый шнур (ГОСТ 1779-83)Используется в тепловых агрегатах и теплопроводящих системах при температуре до 400 °С. Рабочая среда: газ, пар, вода. Поступает в бухтах. Масса 1 бухты 17-22 кг. Гарантийный срок хранения – 5 лет со дня изготовления.Асбест сухой (ГОСТ 12871-93)Применяется для теплоизоляции печей и нагревательных приборов, обмуровки паровых котлов, газовых турбин. Поставляется в мешках. Масса 1 мешка около 50 кг.