9. Отримання повітряного вапна в шахтних печах

При обжиге получают полуфабрикат – комовую известь (СаО). Для применения в строительстве известь размалывают (молотая известь) или гасят водой (гашеная известь).

Обжиг известняка в шахтных печах

Шахтные печи просты в эксплуатации, экономичны, в качестве топлива используют уголь, газ, нефть. В зависимости от вида топлива различают пересыпные печи (топливо загружается вместе с обжигаемым материалом) и газовые. Обжиг на природном газе позволяет получить известь высокого качества, однако пересыпные печи имеют простую конструкцию и требуют низких энергозатрат.

Пересыпная шахтная печь – использует твердое топливо (антрацит, кокс, тощий каменный уголь с малым содержанием летучих).

Известняк и топливо подают сверху через специальное загрузочное приспособление, из нижней части выгружают известь. Обжигаемый материал медленно опускается по шахте. При этом он вначале подогревается, затем обжигается и в нижней части – охлаждается. Отходящие газы удаляются из печи при помощи дымососов и очищаются от пыли в циклонах. Готовая известь выгружается выгрузочной решеткой через затвор, который обеспечивает герметичность нижней части печи.

Высота печи от 10 до 28 м, диаметр до 6 м.

По высоте печь условно можно разбить на отдельные зоны:

Сушка топлива	Сушка известняка
Подогрев топлива и выделение летучих	Подогрев известняка (800-8500С)
Горение топлива	Разложение известняка
	Охлаждение извести (100-1500С)
Охлаждение золы
Комовая известь

I – зона сушки топлива и известняка (занимает 8-12% печного пространства), удаляется гигроскопичная влага.

II – зона подогрева (800-850⁰С), занимает 40% печного пространства. Подогревается известняк и «коксуется» топливо, т.е. интенсивно выделяются летучие.

III – зона горения топлива и разложения известняка (850-1200⁰С).

IV – зона охлаждения (100-150⁰С).

К достоинствам шахтных пересыпных печей относятся простота конструкции и низкий расход топлива и электроэнергии. К недостаткам – неравномерный и длительный обжиг; качество извести ниже, т.к. она загрязнена золой топлива; нельзя обжигать мягкие породы (мел, ракушечник) и известняки мелких фракций (минимальный размер кусков должен быть не менее 40 мм).

10. Отримання повітряного вапна в обертових печах

При обжиге получают полуфабрикат – комовую известь (СаО). Для применения в строительстве известь размалывают (молотая известь) или гасят водой (гашеная известь).

Обжиг известняка во вращающихся печах

Обжиг известняка во вращающихся печах позволяет получать мягко обожженную известь высокого качества из известняка мелких фракций и мягких карбонатных пород (мел, туф, ракушечник).

Для уменьшения затрат используют внутренние и внешние теплообменные устройства. Готовая известь имеет высокую температуру и ее охлаждают в барабанных холодильниках.

К достоинствам таких печей относятся сравнительно небольшая длительность процесса; высокая производительность 1000-1200 т/сутки; полная механизация и автоматизация.

К недостаткам – большой расход топлива (24-30%) и электроэнергии; высокие эксплуатационные расходы; большой пылеунос.

11. Фізико-хімічні основи процесу гасіння вапна.

Гашение – процесс гидратации извести по реакции:

СаО + Н₂О ↔ Са(ОН)₂ + Q (тепла, которое выделяется при данной реакции, достаточно для воспламенения

дерева, поэтому при хранении известь

необходимо защищать от влаги)

После реакции выделение тепла прекращается и температура падает, что свидетельствует об окончании гашения извести.

Реакция обратимая, зависит от температуры. Чтобы процесс шел в нужном направлении, необходимо повышать упругость водяных паров над Са(ОН)₂, что защищает материал от чрезмерного перегрева.

Теоретически для гашения извести необходимо 32,13% воды (от веса СаО).

Практически для гашения извести используется значительно больше воды, т.к. под действием выделяющегося тепла часть воды испаряется.

При соприкосновении с зернами извести вода интенсивно взаимодействует с поверхностным слоем. На зернах образуется пленка Са(ОН)₂, которая препятствует проникновению воды к внутренним слоям извести, и процесс гидратации постепенно замедляется. Причем повышение температуры способствует образованию более толстой пленки Са(ОН)₂ и гашение замедляется.

При 300-350⁰С возможна частичная дегидратация Са(ОН)₂ с образованием уплотненного, плохо гасящегося СаО, не способного образовывать пластичное тесто.

Поэтому температура гасящейся массы должна составлять 50-80⁰С, причем парообразование защищает материал от перегрева. Однако переохлаждение гасящейся извести сильно замедляет гашение.

Недостаток воды вызывает перегорание извести, подобно действию высокой температуры (образуются трудногасящиеся соединения).