13.5.3 Производство воздушной извести

Воздушной или строительной известью называется бессиликатный вяжущий материал на основе оксида и гидроксида кальция. Различают три вида воздушной извести:

-кипелка (негашеная известь) – оксид кальция СаО,

-пушонка (гашеная известь) – гидроксид кальция Са(ОН)₂,

-известковое тесто, получаемое гашением пушонки избытком воды, состава Са(ОН)₂ *n Н₂О.

Помимо строительства кипелка и пушонка используются в производстве хлорной извести, для умягчения воды и очистки продукции в сахарном производстве.

Сырьем для производства воздушной извести служат кальциево-магниевые карбонатные породы: мел, известняк, доломит. Технологический процесс производства извести состоит из операций обжига сырья, гашения продукта обжига (кипелка) и утилизации выделяющегося при обжиге оксида углерода.

1. Обжиг карбонатного сырья представляет обратимый гетерогенный эндотермический процесс термической диссоциации карбоната кальция, описываемый уравнением:

СаСО₃ ↔ СаО +СО₂ +∆H

Для обжига карбонатного сырья используют печи различной конструкции: шахтные, в которых сырье смешивается с твердым топливом, вращающиеся трубчатые, циклонно-вихревые и кипящего слоя. Производительность печей различна. Максимальной производительностью обладают трубчатые (1000т/сутки) и шахтные (600 т/сутки).

2. Гашение кипелки представляет гетерогенный экзотермический процесс

СаО + n Н₂О =Са(ОН)₂*(n-1)*Н₂О –ΔH

В зависимости от соотношения оксида кальция и воды могут быть получены два продукта гашения:

при n =1 –гидроксид кальция (пушонка),

при n >1 –известковое тесто.

3. Утилизация оксида углерода (4) в производстве воздушной извести экономически целесообразно, потому что газ обжиговых печей содержит до 30% оксида углерода, что при значительном объеме производства воздушной извести позволяет получить значительное количество ценного побочного продукта. Для этой цели обжиговый газ после очистки обрабатывают раствором карбоната калия, поглощающим оксид углерода

СО₂ + К₂СО₃ +Н₂О = 2КНСО₃

Образовавшийся гидрокарбонат разлагают нагреванием до 80⁰С

2КНСО₃ = К₂СО₃ + СО₂ +Н₂О

Выделившийся оксид углерода сушат и используют в газообразном, жидком и твердом состоянии.

13.6 Производство стекла

13.6.1 Состав и классификация стекол

Стеклами называются переохлажденные расплавы смесей оксидов и бескислородных соединений с высокой вязкостью, обладающие после охлаждения механическими свойствами твердого тела.

В структуре стекла существуют аморфные и кристаллические фазы, находящиеся в состоянии неустойчивого равновесия. Вследствие весьма высокой вязкости стеклянного расплава скорость кристаллизации его мала и равновесие почти полностью сдвинуто в сторону аморфной фазы, т.е. стекло имеет преимущественно аморфную структуру. Поэтому стеклам присущи специфические свойства, характерные для аморфных тел: отсутствие четкой температуры плавления и переход из твердого состояния в жидкое в некотором интервале температур, который характеризуется температурой размягчения, а также изотропность оптических свойств.

Состав силикатных стекол может быть выражен общей формулой:

nR₂О * mRО *рR₂О₃ *qRО₂,

где n, m, р, q –переменные величины,

R₂О – оксиды щелочных металлов Nа₂О, К₂О, Li₂О₃;

RО - оксиды щелочно-земельных и других двухвалентных металлов;

R₂О₃ –кислотные оксиды Аl₂О₃, В₂О₃, Fе₂О₃;

RО₂ –оксид кремния SiО₂, составляющий до 75% массы.

Всем стеклам присущи некоторые общие свойства: прозрачность, низкая теплопроводность, диэлектрические свойства, высокая химическая стойкость к кислотным реагентам. Свойства стекол зависят от их состава, от соотношения основных и кислотных оксидов.

Оксиды щелочных металлов снижают вязкость, температуру размягчения, механическую прочность и твердость стекол. Оксиды щелочно-земельных металлов позволяют регулировать вязкость стеклянных расплавов в заданных пределах. Кислотные оксиды повышают механическую прочность, термическую и химическую стойкость стекол.

По назначению стекла делятся на строительное, тарное, бытовое, художественное, химическое, оптическое и стекла специального назначения.