Пути экономии стойматериалов

ПУТИ ЭКОНОМИИ СТОЙМАТЕРИАЛОВ

Вступление

 В этом реферате  приведены основные направления  снижения энергетических затрат  при производстве стали,  цемента,  сборного железобетона. Также описаны:  основные источники потерь цемента  при его производстве, транспортировке, применении; эффективные направления снижения расхода металла в железобетонных конструкциях; проблемы экономного расходования лесоматериалов. 

1.1.

 При изготовлении большинства строительных материалов основная часть затрат падает на сырье и топливо. На производство строительных материалов и конструкций ежегодно расходуется около 50 млн. т условного топлива. В табл. 1 приведен расход условного топлива на производство основных видов неметаллических строительных материалов и изделий. Наибольшая доля затрат на топливо характерна для себестоимости металлов, цемента, пористых заполнителей, керамических стеновых материалов, стекла.

 Экономия топлива  достигается интенсификацией тепловых процессов и совершенствованием тепловых агрегатов, снижением влажности сырьевых материалов, применением вторичного сырья, промышленных отходов и других технологических приемов. При производстве стали наиболее эффективной в тепловом отношении является кислородно-конвертерная плавка, основанная на продувке жидкого чугуна кислородом. Коэффициент использования теплоты в кислородных конверторах достигает 70%, что намного выше, чем в других сталеплавильных агрегатах. Применение кислорода позволяет уменьшить на 5—10 % расход топлива и при мартеновском способе. Более полно используется теплота отходящих газов в двухванных мартеновских печах. Прогрессивным способом является получение стали прямым восстановлением из руд, минуя доменный процесс. При этом способе отпадают затраты на коксохимическое производство, являющееся основным при доменном процессе.

В цементной промышленности снижение затрат топлива достигается обжигом клинкера по сухому способу, получением многокомпонентных цементов, применением .минерализаторов при обжиге клинкера и различных типов теплообменных устройств, обезвоживанием шлама, низкотемпературной технологией, полной или частичной заменой глины такими промышленными отходами, как золы, шлаки и др. Один из главных резервов снижения расхода топлива в производстве цемента — уменьшение влажности шлама. Каждый процент снижения влажности шлама позволяет уменьшить удельный расход топлива на обжиг клинкера в среднем на 117—146 кДж/кг, т. е. на 1,7—2 %. Удельный расход теплоты на обжиг при сухом способе составляет 2900—3750 кДж/кг клинкера, а при мокром в 2—3 раза больше. При введении в сырьевой шлам доменных шлаков или зол ТЭС расход топлива снижается на 15—18%. При выпуске шлакопортланд-цемента экономия топлива дополнительно составляет в среднем 30—40 % по сравнению с чистоклинкерным портландцементом.

В нашей стране разработана технология низкотемпературного синтеза клинкера с использованием в качестве каталитической среды хлористого кальция. Эта технология обеспечивает снижение затрат теплоты на обжиг и помол клинкера на 35—40 % и такое же повышение производительности печей.

К энергоемким отраслям промышленности строительных материалов относится и производство сборного железобетона. На 1 м^3 сборного железобетона в среднем расходуется более 90 кг условного топлива. До 70 % теплоты идет на тепловую обработку изделий. Тепловую эффективность производства сборного железобетона можно существенно повысить, снизив тепловые потери, связанные с неудовлетворительным состоянием пропарочных камер, тепловых сетей, запорной арматуры и средств контроля расхода пара.

 Непроизводительные потери теплоты уменьшаются при повышении теплового сопротивления пропарочных камер с помощью различных теплоизоляционных материалов и легких бетонов. Более экономичными по сравнению с наиболее распространенными явными пропарочными камерами являются   вертикальные,   туннельные, щелевые, малонанорные камеры. В последних, например, расход пара на 30—40 % ниже, чем в ямных.

 Наряду с уменьшением тепловых  потерь важнейшее значение для  экономии топливно-энергетических ресурсов в производстве сборного железобетона приобретает развитие энергосберегающих технологий: применение высокопрочных и быстротвердеющих   цемситов, введение химических добавок, снижение температуры и продолжительности нагрева, нагрев бетона электричеством и в среде продуктов сгорания природного газа и др. Ускорению тепловой обработки способствуют способы формования, обеспечивающие применение более жестких смесей и повышение плотности бетона, использование горячих смесей, совмещение интенсивных механических и тепловых воздействий на бетон. Ускорение тепловой обработки достигается при изготовлении конструкций из высокопрочных бетонов. Длительность тепловой обработки бетонов марок М 600—М 800 можно снизить с 13 до 9—10 ч без перерасхода цемента. Эффективной технологией ускоренного твердения является бескамерный способ, основанный на создании искусственного массива бетона пакетированием. Перспективны способы тепловой обработки бетона в электромагнитном поле и с применением инфракрасных лучей. В южных районах страны удельные затраты теплоты на ускорение твердения бетона можно существенно снизить, используя солнечную энергию.

В производстве керамических стеновых материалов и пористых заполнителей эффективным направлением экономии кондиционного топлива является применение топливосодержащих  отходов промышленности. Так, применение в качестве топливосодержащей добавки отходов углеобогащения позволяет экономить при получении стеновых керамических изделий до 30 % топлива, исключает необходимость введения в шихту каменного угля.

Наряду с экономией  топлива снижение материалоемкости  строительных изделий в большой  мере достигается рациональным использованием исходных компонентов и в особенности таких, как цемент, сталь, древесина, асбест и др. Экономия этих материалов достигается на всех этапах их производства и применения.

 Основным источником потерь  цемента при его производстве является вынос в результате несовершенства пылеулавливающих устройств помольных агрегатов. Перевозка цемента должна осуществляться в специализированных транспортных средствах. При транспортировании  в цементовозах потери цемента при погрузочно-разгрузочных работах в среднем в 10 раз меньше, чем в крытых вагонах, в 40 раз меньше, чем в открытом подвижном составе. Одна из причин перерасхода — смешивание используемых цементов различных марок и видов при отсутствии достаточного количества емкостей для их хранения. В этих случаях вынужденно применяют расходные нормы для худшего из смешанных цементов, что приводит к их перерасходу на 6—8 %. Важное значение имеет применение кондиционных заполнителей бетона. Каждый процент загрязненности щебня равнозначен дополнительному расходу примерно 1 % цемента. В табл.2  приведено возможное снижение расхода цемента при обогащении мелкозернистых песков укрупняющими добавками.

Нерационально применение цемента  марки 400 для изготовления бетонов марок М 100 и М 150, а также растворов марок 50 и 75. В этих случаях значительное снижение расхода цемента можно достичь введением в бетонные и растворные смеси минеральных дисперсных добавок, например, золы-уноса ТЭЦ.

Большое значение для  экономного использования цемента имеет обоснованный выбор области наиболее эффективного применения цемента с учетом его минералогического состава и физико-механических характеристик. Например, для сборного железобетона, подвергаемого тепловой обработке, наиболее пригодны цементы с содержанием СзА до 8%. Расход цемента увеличивается по мере роста его нормальной густоты (табл.3), поэтому желательно его применение с минимальной нормальной густотой.

На предприятиях по производству бетона и сборного железобетона значительная экономия цемента может быть достигнута при оптимизации составов бетонов, применением смесей повышенной жесткости с уплотнением на резонансных и ударных виброплощадках, предварительным разогревом бетонных смесей и выдерживанием изделий после тепловой обработки, увеличением продолжительности тепловой обработки, расширением объема изготовления конструкций с минусовыми допусками, совершенствованием технологического оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры.

 Одно из наиболее  перспективных направлений снижения расхода цемента — применение химических добавок. Такие традиционные химические добавки, как СДБ, позволяют снижать расход цемента на 5—10%. Возможное снижение расхода цемента при применении новейших  добавок суперпластификаторов составляет 15-25'%.Дополнительный источник экономии цемента при высоком качестве бетона — применение статистического контроля прочности. Назначение требуемой прочности бетона с учетом его однородности обеспечивает при повышенной культуре производства снижение расхода цемента на 5—10 %.

 Экономия металла — важнейшая народнохозяйственная  задача. В настоящее время в строительстве ежегодно используется 31—33 млн. т. черных металлов, из которых 12—13 млн. т. расходуется на арматуру для железобетонных конструкций, около 8 млн. т. на фасонный и листовой прокат для изготовления металлоконструкций и опалубочных форм и 11—12 млн. т. на трубы.

 Самое эффективное  направление снижения расхода металла в железобетоне—применение для арматуры вы-сокопрочной стали. Арматурная сталь разных классов и видов является в известных пределах взаимозаменяемой. Количество стали любого класса (Т) может быть выражено в условно эквивалентном по прочности приведенном количестве стали класса А - I (Т')

                 (А)

               где Кпр—коэффициент приведения стали данного класса к стали класса А-1.

В табл.4 приведены значения коэффициента приведения и экономии металла при использовании арматурной стали различных классов.

Значительный резерв по экономии металла обеспечивается при изготовлении напряженной арматуры из высоко прочной  проволоки и канатов. Экономия металла достигается также при более точных расчетах конструкций в соответствии с действительными условиями их работы под нагрузкой, приближением армирования к требованиям расчета, оптимизацией конструктивных решений.

 При изготовлении  арматурных изделий для сборного  железобетона экономию стали  получают при сварке сеток и каркасов на автоматических линиях с продольной и поперечной подачей стержней из бухт, при расширении всех видов контактной сварки, безотходной стыковке стержней, в том числе разных диаметров, изготовлении закладных деталей методом штамповки.

Существенная экономия металла достигается при рациональном проектировании и использовании стальных форм в промышленности сборного железобетона. На 1 м^3 железобетона в год на металлические формы затрачивается 6—35 кг стали. Для интенсификации использования форм необходимо ускорение их оборачиваемости в технолегияеском  потоке.

Освоение бетона высоких  марок — еще один важный резерв снижения расхода металла при  производстве железобетона. Повышение марки бетона на одну ступень снижает расход стали примерно на 50 кг/м^3.

 При изготовлении  металлических конструкций эффективно применение легированных сталей, экономичных профилей металлопроката. Применение трубчатых профилей в строительных конструкциях по сравнению с уголковыми дает экономию до 30 %.

В строительстве все большее значение приобретает проблема экономного  расходования лесоматериалов. Прогрессивной тенденцией является максимальное использование  вместо древесины местных строительных материалов, а также арболита, фибролита, древесно-стружечных, древесно-волокнистых плит и др. На современных передовых деревообрабатывающих и лесопильных предприятиях предусматривается максимальная утилизация отходов производства. Для несущих и ограждающих конструкций особенно в условиях агрессивной среды рационально применение клееной древесины. Применение деревянных клееных конструкций в сельскохозяйственных производственных зданиях позволяет в 2—3 раза снизить расход стали и вес зданий. Существенного снижения материалоемкости можно добиться совершенствованием конструктивных решений клееных конструкций, использованием для них элементов из водостойкой фанеры. Применение фанеры позволяет сократить расход древесины на 20—40%, уменьшить потребность в клее в 1,5—2,5 раза.

 

ТАБЛИЦА 1.

РАСХОД УСЛОВНОГО  ТОПЛИВА НА ПРОИЗВОДСТВО ОСНОВНЫХ ВИДОВ     СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЯ.

Вид материала и изделий	Расход топлива. кг (в условном исчислении на 1 т продукции)
Керамические камни  и глиняный кирпич Известь, цемент Керамические плитки для полов  Облицовочные глазурованные плитки Стекло листовое Санитарно-строительный фаянс  Керамзит	50—80                                            115-240                                             200—610                                            360—1058                                            510-590                                            500—800 200—270

 

ТАБЛИЦА 2.

СНИЖЕНИЕ РАСХОДА  ЦЕМЕН ТА ПРИ ВВЕДЕНИИ УКРУПНЯЮЩИХ  ДОБАВОК