Питання для самоперевірки:

1. Дати характеристику хімічної промисловості України.

2. Визначити стан сировинної бази галузі на сучасному етапі.

3. Охарактеризувати основні види продукції хімічної промисловості.

4. Визначити кислоти, які мають промислове значення.

5. Дати характеристику основних технологічних способів одержання сірчаної кислоти, порівняти їх з економічної точки зору.

6. Охарактеризувати способи одержання соляної кислоти. Дати їх економічну оцінку.

7.Визначити роль полімерів та пластичних мас в господарстві країни.

8.Охарактеризувати основні види пластмас, що мають промислове значення.

9.Дати характеристику способу полімеризації, як основного способу одержання пластичних мас.

10.Вказати, що є сировиною для одержання гуми. Якій сировині зараз віддають перевагу та чому?

11.В чому полягає сутність процесу вулканізації. З яких стадій складається цей процес?

12.Визначте проблеми сучасної хімічної промисловості в Україні та назвіть шляхи їх подолання.

13. Назвіть етапи виготовлення хімічних волокон

14. У чому полягає прядіння сухим і мокрим способами

15.Визначте, як поділяється каучук за походженням?

16. Вкажіть вихідну сировину для виготовлення натурального і синтетичного каучуків?

17. В чому полягає технологія виготовлення гумових виробів.

18.У чому полягає процес вулканізації?

19.Назвіть, які продукти виробляють з нафти?

20.Які різновиди крекінг-процесу вам відомі? Охарактеризуйте їх.

21.Вкажіть, чим каталітичний крекінг відрізняється від теплового? Що є спіль­ного у цих процесах?

22.Дайте визначення риформінгу і піролізу.

23.Назвіть і охарактеризуйте основні нафтопродукти.

Завдання для самостійної роботи:

1.Підготувати експрес-інформацію про останні досягнення хімічної промисловості України ( за матеріалами ЗМІ).

2.Підготувати інформацію про розвиток хімічної промисловості Донецької області ( за матеріалами ЗМІ ).

3.Підготувати ( за бажанням студента ) реферат за темою: «Проблеми розвитку хімічної промисловості України на сучасному етапі». (використати матеріали періодичного друку та інформацію INTERNET).

Тема 6. Технологічні процеси виробництва деяких будівельних матеріалів

План:

1.Загальна характеристика будівельної галузі України, її сировинної бази та основних видів продукції.

2.Сутність основних технологічних виготовлення будівельних матеріалів.

3.Сучасні технології виробництва основних будівельних робіт.

Питання 1.

Будівельна галузь є однією з найважливіших галузей народного господарства, від якої залежить ефективність функціонування всієї си­стеми господарювання в країні. Важливість цієї галузі для економіки будь-якої країни можна пояснити таким чином: капітальне будівництво, напевне, як жодна інша галузь економіки, створює велику кількість робочих місць і споживає продукцію багатьох галузей народного гос­подарства. Економічний ефект від розвитку цієї галузі полягає у му­льтиплікаційному ефекті коштів, укладених у будівництво. Адже з роз­витком будівельної галузі розвиваються: виробництво будівельних матеріалів і відповідного обладнання, машинобудівна галузь, металургія і металообробка, нафтохімія, виробництво скла, деревообробна і фар-форо-фаянсова промисловість, транспорт, енергетика тощо. І вочевидь, як жодна інша галузь економіки, будівництво сприяє розвитку підпри­ємств малого бізнесу, особливо того, який спеціалізується на оздоблю­вальних і ремонтних роботах, виробництві та встановленні вбудованих меблів тощо.

Крім того, будівництво є споживачем продукції, яку виробляє гір­ничодобувна, лісова, деревообробна та хімічна промисловості, а також чорна та кольорова металургія.

Будівельна індустрія - це індустрія монтажу будівельних виробів і конструкцій, які виготовляються на спеціалізованих підприємствах.

Будівельна індустрія поділяється на дві стадії: виробництво будівельних матеріалів і виробів та безпосередньо будівництво.

Як відомо, усі будівельні матеріали розподі­ляються на природні та штучні. При цьому природні матеріали мо­жуть бути як у вигляді матеріалів (цемент), так і у вигляді конкретних виробів (бетонна балка, цегла, черепиця, шифер, металоконструкція).

Природні будівельні матеріали. За походженням природні буді­вельні матеріали розподіляють на рослинні та мінеральні. До рослинних належить деревина, солома, очерет тощо. У будівництві в основному використовують деревину хвойних порід: сосну, ялину, модрину, ялицю тощо. Із листяних порід використовують дуб, бук, ясен та інші менш цінні породи дерев. З деревини виготовляють колоди, бруси, дошки тощо.

За вмістом вологи деревину розподіляють на мокру (вологістю 30-40 %), щойно зрубану (25-30 %), повітряно-суху (15-25 %) та кім­натно-суху з вмістом вологи 8-15 %.

Позитивні якості деревинних матеріалів: мала об'ємна вага, висока транспортабельність різними видами транспорту, низька теплопровід­ність, легкість механічної обробки.

Негативні якості: нерівноміцність, схильність до загнивання, уси­хання, розтріскування, згоряння та руйнування жуками-короїдами.

Мінеральні будівельні матеріали. До них належать природні не­органічні матеріали, які називають також нерудною сировиною, тому що їх, як і рудну сировину, добувають з надр землі, але тільки відкри­тим способом, тобто в кар'єрах. Це - бутовий камінь, щебінь, гравій, галька, пісок, глина, піщаник, вапняк, туф, мармур, пемза тощо. Сюди також відносять кварцит - пусту породу з рудних кар'єрів і шахт.

Штучні будівельні матеріали. Цей вид будівельних матеріалів виготовляють з природних. Залежно від умов виготовлення штучні бу­дівельні матеріали розподіляють на невипалювальні та випалювальні.

Невипалювальні будівельні матеріали виготовляють з природних і штучних речовин. До них належать: дошки, бруси, саман, будівельні розчини, бетон, залізобетон тощо.

Випалювальні будівельні матеріали. Їх виготовляють з глини, крей­ди, вапняку, піску та інших речовин. До випалювальних будівельних матеріалів належать керамічні вироби, вапно, цемент, керамзит тощо. При їх виготовленні використовують термічні процеси, які потребують великої кількості палива та енергії. Зверніть увагу на те, що необхідних властивостей виготовлені матеріали набувають у процесі випалення за високої температури.

Питання 2.

Розгляд технологічних процесів виготовлення будівельних мате­ріалів слід розпочати з технології виготовлення керамічних виробів. До них належать такі штучні матеріали, як цегла, керамічні блоки, чере­пиця, керамічні каналізаційні труби, унітази, раковини та ін.

Переваги керамічних виробів: висока міцність, морозостійкість, водостійкість, вогнестійкість і, як результат, - довговічність.

Недолік - неможливість виготовлення деталей великих розмірів. Наприклад, розміри звичайної червоної цеглини 250х120х65, полуто­рної 250х120х88 мм. Маса - 2,75-3 кг.

Виготовлення керамічних виробів - тривалий процес. Він склада­ється з таких стадій:

1. Підготовлення сировини та глиняної маси до формування (сиро­вину подрібнюють і змішують).

2. Формування виробів. Здійснюють це по-різному залежно від спо­собу формування. При виготовленні керамічних виробів використо­вують пластичний, напівсухий і сухий способи формування. У ході пластичного формування виробів подрібнені компоненти сировини змішують, зволожують і розмішують до вигляду тіста. Для напівсухого формування компоненти сировини підсушують до вологості, що стано­вить 8-16 %, а для сухого - до повного зневоднення вологи. У сучасних способах формування вміст вологи у глиняній масі становить 4-40 %. Вироби формують на формувальних пресах (механічних або гідравлі­чних). Тонку та спеціальну кераміку формують литтям (глиняну масу заливають у спеціальні форми).

3. Висушування. Сформовані вироби висушують у камерних, че­реневих і тунельних сушарнях періодичної та безперервної дії.

4. Випалювання - найважливіша складова технології виготовлення керамічних виробів. Керамічні вироби випалюють у печах періодичної або безперервної дії. Найчастіше використовують тунельні та кільцеві печі безперервної дії. Довжина тунельної печі - 100 м, усередині неї прокладено вузькоколійку, якою рухаються вагонетки з виробами.

Випалювання проводять за різних температур. Вибір температури випа­лювання залежить від виду керамічних виробів. Так, будівельну цеглу випалюють за температури 1 050-1 100 °С, вогнетривку - >1 350 °С.

На якість кераміки впливає процес випа­лювання. Це пов'язано з тим, що під час випалювання відбуваються складні фізико-хімічні процеси, внаслідок яких глиняна маса перетво­рюється на монолітний твердий черепок. Для цього внутрішню частину печі поділено на три зони: нагрівання, випалювання й охолодження.

5. Охолодження. Випалені вироби охолоджують спочатку в печі (в зоні охолодження), а потім на повітрі. На деякі вироби наносять ма­люнок або поливу.

В'яжучі будівельні матеріали, які за походженням бувають мінеральними й органічними.

Мінеральні - це порошкові неорганічні речовини, які у суміші з водою утворюють в'язке пластичне тісто, що з часом затвердіває, втра­чаючи пластичність. Сюди належать: вапно, рідинне скло, глина, силі­катний клей, замазки, що затвердівають на повітрі, та ті, що затвердівають на повітрі і в воді - цемент, який виготовляють на основі портлайдцементного клінкеру або глиноземного клінкеру.

Органічні в'яжучі матеріали - це бітуми та бітумні матеріали (бітуми з різними наповнювачами, частіше за все, - пісок). Бітум - це побічний продукт при перегонці вугілля і нафти. Використовують біту­ми при спорудженні дахів як захисний шар, що не пропускає вологи. До органічних в'яжучих матеріалів відносять також смоляні та дьогтьові матеріали і мастики.

Технологію виготовлення в' яжучих матеріалів слід розглянути на прикладі виробництва цементу та гіпсу.

Технологія виготовлення цементу. Цемент належить до гідравлі­чних зв' язувальних речовин. Промисловість будівельних матеріалів виробляє різні види цементу, найбільше портландцементу (назва по­ходить від міста Портленд, що знаходиться у Великобританії). Крім портландцементу, виробляють шлаковий, глиноземний цемент тощо.

Портландцементом називають порошок помеленого цементного клінкеру, який отримують випалюванням аж до спеченого стану суміші вапняку (75-78 %) і глини (22-25 %) або їх природної суміші - мегрелів.

Технологія виготовлення портландцементу складається з трьох основних стадій:

1. Підготовлення вапняку, глини, а потім їх суміші.

2. Випалювання суміші для отримання цементного клінкеру.

3. Подрібнення цементного клінкеру на порошок і додавання домі­шок.

Підготовлення сировини до випалювання проводять двома спо­собами: сухим і мокрим. Відповідно способи виробництва портланд­цементу поділяють на сухий і мокрий.

У ході сухого способу сировину (вапняк і глину) вологістю до 10 % після попереднього подрібнення на вальцях решетують на решетах і розмелюють у кульових млинах. Отримані порошки ретельно перемі­шують у змішувачі та після відстоювання у відстійниках для вирівню­вання хімічного складу подають у піч для випалювання.

У ході мокрого способу подрібнену глину (3-5 мм) перемішують з водою в залізобетонних резервуарах для отримання суспензії. Глиняну суспензію та подрібнений вапняк (3-5 мм) подають у трубковий млин, де за допомогою сталевих куль суміш розмелюють і перемішують. Потім розмелену суміш подають до відстійника для відстоювання (вирі­внювання хімічного складу суміші). Після відстоювання суміш подають у піч для випалювання.

Випалюють вапняково-глиняні суміші в обертових печах безпе­рервної дії. Сировину подають у трохи підняту частину печі, паливо спалюють в опущеній частині печі. Газові речовини, які утворилися у процесі горіння палива, і випалювальна вапняково-глиняна суміш ру­хаються назустріч одна одній. Під час зустрічі цих потоків спочатку випаровується волога і висушується сировина. Потім розкладаються гідрати, карбонати й утворюються оксиди. Ці реакції відбуваються в зо­ні печі, нагрітій до температури 700-1 100 °С. За цих умов вапняк розк­ладається на СаО і СО₂, а глинисті мінерали - на оксиди SіО₂, А1₂О₃, Бе₂О₃, які вступають у реакцію з СаО при температурі 1 100-1 300 °С і утворюються мінерали: 2СаОіО₂, 3СаА12О₃, 4СаО-А1₂О₃*Бе₂О₃ і, нарешті, при температурі 1 300-1 450 °С утворюється основний мінерал майбутнього цементу - аліт (3СаО*SiО₂).

У процесі спікання мінералів утворюється клінкер - штучний ка­мінь великої міцності у вигляді кульок розміром 15 мм, які викочу­ються з печі в її опущеній частині та надходять до холодильника для охолодження, а звідти - на склад для вилежування. На складі клінкер вилежується протягом двох тижнів. За цей час надлишок вапна, що міститься в клінкері, гаситься вологою, яка є в атмосфері складу.

У процесі гасіння виділяється велика кількість теплоти (Q), клінкер стає крихким, що полегшує його розмелювання.

Подрібнення цементного клінкеру. Цю операцію здійснюють у кульових млинах, де цементний клінкер разом з допоміжною сировиною розмелюють у порошок. Далі отриману суміш (готовий портландцемент) зсипають у залізобетонні силососховища для охолодження. Потім його фасують у тару. Транспортують цемент у закритій тарі, зберігають у сухих складах.

Виробництво цементу містке. На виготовлення 1 т цементу ви­трачається 240 кг твердого палива. До 40 % електроенергії витрача­ється на розмелювання клінкеру.

Властивості цементу залежать від співвід­ношення основних мінералів клінкеру, а також від наявності у клінкері оксидів магнію, калію та натрію. Так, наприклад, міцність і швидкість твердіння цементу залежить від мінералогічного складу клінкеру, сту­пеня подрібнення, температури та середовища.

Собівартість цементу залежить від виду сировини, палива, спосо­бу виготовлення (мокрий чи сухий) тощо.

Затрати на сировину становлять 25 % собівартості цементу. Вико­ристання відходів і побічної продукції промислових підприємств (жу­желиці, шлаків тощо) зменшує собівартість цементу на 35-40 %.

Активність цементу з часом зменшуєть­ся. Так, за три місяці зберігання вона зменшується майже на 20 %, за півроку - на 30 %, за рік - на 40 %.

Виробництво скла. Сьогодні в технологічних процесах будівни­цтва будівель і споруд набули широкої популярності склометалеві конструкції, які різко знижують масу будівель, зменшують витрати на фундаменти і покращують естетичний вигляд. Із скла виготовляють волокна і тканини для технічних потреб, а також склоблоки, склопакети, склопрофіліти, плитки облицювальні, піноскло, труби тощо. Освоєно випуск склокристалічних матеріалів-силітів, які порівняно зі склом мають більшу міцність. З них виготовляють електричні ізолятори, посуд тощо.

Взагалі скло - це аморфна, тверда густа маса, непроникна для рідин і газів, нерозчинна у кислотах. Скло являє собою поєднання кремнезему з рядом окислів (натрію, калію, кальцію та інших), яке утворюється при дуже високій температурі.

Основною сировиною для скла є кварцовий пісок з високим вміс­том кремнезему, кальцинована сода, сульфат, поташ, крейда, вапня­ний камінь, доломіт, доломітові вапняки. Для того, щоб надати склу спеціальних якостей, додають окис свинцю, окис цинку, барит або ву­глекислий барій, фосфорну кислоту або її солі.

Технологія скловаріння складається з 5 стадій:

1. Шлакоутворення. Сирі матеріали подрібнюються, просіюються та змішуються у визначених для кожного сорту скла вагових співвід­ношеннях.

2. Склоутворення. Ця суміш (шихта) засипається у спеціальні скловарні печі та при високій температурі (близько 1 450 °С) піддається пла­вленню.

3. Просвітлення. Отримана розплавлена скломаса, очищена від сторон­ніх домішок, набуває в' язкості за певної температури.

4. Виготовлення виробу. Виготовлення скла відбувається або за допо­могою склоробних машин, або ручним способом.

5. Охолодження виробів (вистигання). Здійснюється у спеціальних охо­лоджуючих печах. Завдяки цьому вони стають стійкими до зміни температури і менш крихкими.

Питання 4.

Технології будівельних робіт. При вивченні технології будівель­них робіт зверніть увагу на принципи організації будівництва та сучасні методи виконання основних будівельних робіт.

Технологія будівельного виробництва - це сукупність методів і по­слідовність виконання робіт на будівничому об'єкті. Під будівничою продукцією мають на увазі готові будинки і споруди. При їх зведенні виконують загальнобудівельні та спеціалізовані монтажні роботи.

Як відомо, будівництво будинків і споруд будь-якого призначення здійснюється тільки за відповідними проектами. Під проектом мають на увазі технічний документ, що складається з двох частин: графічної та розрахунково-текстової (креслень, розрахункових і пояснювальних записок, кошторисів).

Будівництво - це виробничий процес на будівельному майданчику, в результаті якого одержують готову продукцію - будинки і споруди. Залежно від характеру робіт будівельні процеси розподіляють на підго­товчі, транспортні, основні, допоміжні та точні. За ступенем механіза­ції розподіляють процеси на механізовані, напівмеханізовані та ручні.

Важливою складовою технології будівельного виробництва є ор­ганізація будівельного виробництва. Організація будівельного виробни­цтва передбачає насамперед раціональне забезпечення робочих місць.

Робоче місце - зона застосування праці, в межах якої знаходяться і переміщуються робітники, будівельні машини та матеріали у процесі будівництва. Робоче місце для працюючих називають ділянкою. Для всієї бригади - захватка, а частина об'єкта, що виділяється для їхньої роботи, - фронтом роботи.

У процесі будівництва робочі місця переміщаються не тільки по горизонталі уздовж фронту робіт, але і по вертикалі - по ярусах при зведенні багатоповерхових будинків.

Поточний метод організації будівництва забезпечує безперервність і ритмічність виконання робіт, рівномірність споживання ресурсів, випу­ску готової продукції у вигляді готових будинків і споруджень. Якщо, наприклад, будується декілька корпусів, то бригада, що виконала зем­ляні роботи на одному корпусі, передає фронт бригаді з устрою фунда­ментів, а сама переходить на інший корпус. Бригада бетонників після устрою фундаментів передає фронт робіт бригаді із зведення стін, а сама переходить на корпус, де закінчені земляні роботи, і т.д.

При потоковому методі будівництва розмір захватки називають кроком потоку, а проміжок часу, через який бригади змінюються на даній захватці, ритмом потоку. Темп потоку в цілому характеризується кількістю готової продукції.

Сучасні методи виробництва основних будівельних робіт. До основних будівельних робіт належать земляні, кам'яні, бетонні та монтажні.

Земляні роботи пов'язані з розробкою, переміщенням і укладкою ґрунтів. Розробку ґрунту ведуть механічним, гідромеханічним, вибухо­вим або комбінованим способами. За механічного способу ґрунти розробляють екскаваторами (одно- або багатоковшовими) і землерийно-транспортними машинами (скреперами, бульдозерами, грейдерами). Більше 80 % обсягу земельних робіт виконуються таким способом.

Гідромеханічний спосіб розробки полягає в руйнації земляного шару струменем води з гідромоніторної установки, а пульпа, що утво­рюється, відсмоктується землесосним снарядом і за напірними провода­ми транспортується у відвал. Цей засіб доцільний за наявності ґрунтів, що легко розмиваються, і наявності джерела води.

Вибуховий спосіб розробки полягає в руйнації земляного масиву і переміщенні зруйнованої породи за рахунок енергії вибуху. Цей спосіб застосовується при устрої котлованів і траншей у скельних і мерзлих ґрунтах, при руйнації старих будинків і споруджень.

Кам'яні роботи ведуть при облаштуванні фундаментів, стін тощо. Залежно від матеріалів кам'яні кладки поділяють на бутову (з природ­них каменів неправильної форми), тесову (з природних обтесаних або пиляних каменів), цегельну (з глиняної або силікатної цегли), дрібноблочну (з дрібних керамічних і бетонних блоків), великоблочну (з круп­них керамічних і бетонних блоків). Кладку ведуть рядами, зв'язуючи камені розчином. Зазори між суміжними каменями, заповнені розчином, називають швами, процес кладки складається з основних операцій (подання, розкладка каменів, розрівнювання розчину, укладка каменів) і допоміжних (установка порядовок - рейок з різноманітними по висоті рядами кладки, причалок - шнура між двома порядовками, перели­вання розчину, перевірка правильності кладки за рівнем і відвісом). Кам'яну кладку виконує ланка мулярів (2-6 чол.) або бригада (за наяв­ності великого фронту робіт).

Бетонні роботи проводяться при влаштуванні бетонних і залізо­бетонних (збірних і монолітних) конструкцій. Процес зведення будинків і споруд з монолітного залізобетону складається з взаємозалежних за­готівельних (виготовлення опалубки, арматурних каркасів, готування бетонної суміші) та будівельних процесів (установка опалубки, монтаж арматури, транспортування, укладення й ущільнення бетонної суміші, догляд за бетоном, розбирання опалубки).

Опалубка (форма) повинна відповідати проектним обрисам елеме­нта, що бетонується. Вона буває дерев'яною, металевою, дерев'яно-металевою, залізобетонною та ін. За конструктивно-функціональними ознаками опалубку розділяють на розбірно-переставну, ковзну, підйом­но-переставну, блоки-форми, невилучну.

Арматурні вироби (сітки, плоскі та просторові каркаси) виготовля­ють на спеціалізованих заводах або в арматурних цехах заводів збірного залізобетону і збирають у каркаси безпосередньо на будівельному май­данчику, а потім за допомогою кранів встановлюють у конструкцію. Бетонну суміш виготовляють на бетонних заводах, транспортують до місця укладки автосамоскидами або автобетоновозами і вивантажу­ють безпосередньо на місце укладення або в особливі пристосування (бадді), що подаються кранами до місця укладання. У даний час для подання бетону до місця укладення застосовують бетононасоси.

Ущільнення бетонної суміші виконується шарами глибинними шланговими вібраторами протягом 30-40 с до появи на поверхні це­ментного молока. Забетоновану конструкцію необхідно якийсь час охороняти від впливу вітру і прямих сонячних променів, укривати мі­шковиною, тирсою, систематично поливати, підтримуючи поверхню вологою.

Монтажні роботи - це індустріальний механізований комплекс­ний процес зведення будинків і споруд з готових бетонних, залізобетон­них, азбестоцементних, дерев'яних, металевих конструкцій, блоків або об'ємних елементів. Удосконалення монтажних процесів пов'язано із застосуванням нових прогресивних конструкцій (трьохшарових стінових і покрівельних, сталевих і алюмінієвих панелей з ефективними утеплю­вачами, трубчастих конструкційних покриттів, нових синтетичних герметиків для замазування стиків), а також з підвищенням рівня їхньої технологічності.

Технологічний процес монтажу будинків і споруд складається з транспортних (доставка і завантаження, складування конструкцій), підготовчих (перевірка якості конструкцій, такелажних засобів і при­стосувань, збільшувальне складання конструкцій і підготування їх до монтажу) і власне монтажних процесів (стропування, підйом, устано­вка, закріплення конструкцій і замазування стиків). Засоби монтажу залежать від проектних рішень, типу і вантажопідйомності монтажних машин і ступеня технологічності будівельних конструкцій.

Розрізняють такі засоби монтажу: дрібноелементний (конструкцію збирають з окремих елементів); поелементний (складання ведуть з конструктивних елементів); блоковий (складання ведуть з плоских і просторових блоків). Широке застосування одержали засоби блокового і поелементного монтажу.

Устаткування для монтажних робіт поділяють на такелажне (ка­нати, стропи, траверси й інші захватні пристосування, талі, домкрати, лебідки) і кранове (баштові, козлові, стрілові, самохідні крани тощо).

Продовжуючи розгляд теми, слід звернути увагу на металеві мате­ріали і конструкції, які сучасне будівництво широко застосовує як бу­дівельні матеріали. Так, близько 20 % чорних металів і 4 % кольорових використовується при виготовленні залізобетонних конструкцій (арма­тура) та металевих конструкцій і споруд (металеві мости, металеві крі­плення тунелів, лінії електромереж, залізниці та ін.). Серед чорних металів найбільшого поширення у будівництві набули маловуглецеві конструкційні сталі, які мають гарну зварюваність. Іноді застосовують також високовуглецеві сталі.

Особливе значення останнім часом набули кольорові метали при виготовленні житлових та адміністративних будівель, які розта­шовані в зонах з теплим кліматом. Це так звані склометалеві будівлі, які у 2-3 рази легші за традиційні цегляні та бетонні будівлі та потребу­ють значно меньші витрати на спорудження фундаментів. Серед ко­льорових металів найчастіше застосовують прокатні профілі з алюмінію, міді та латуні.