М. И. Кузьменков, о. Е. Хотянович химическая технология вяжущих веществ

Рецензенты:

кафедра «Технология бетона и строительные материалы» Белорусского национального технического университета (заведующий кафедрой, профессор, доктор технических наук Э. И. Батяновский);

заведующий НИС цемента УП «Научно-исследовательский институт

строительных материалов» кандидат технических наук Л. Н. Туровский

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или ее части не может быть осуществлено без разрешения учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».

К 89

Кузьменков, М. И.

Химическая технология вяжущих веществ : учеб. пособие для студентов специальности «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» / М. И. Кузьменков, О. Е. Хотянович.  Минск : БГТУ, 2008.  276 с.

ISBN 978-985-434-822-3

В учебном пособии изложены физико-химические основы получения важнейших видов минеральных и вяжущих веществ  строительного высокопрочного гипса, ангидритового вяжущего, строительной и гидратной извести, а также портландцемента. Даны технологические схемы их промышленного производства с указанием основных параметров процесса. Приведены свойства и стандарты на данные виды продукции. Описаны методики получения минеральных вяжущих в лабораторных условиях и изучения их эксплуатационных свойств.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий». Будет полезным для студентов, обучающихся по специальности «Строительные материалы», работников инженерно-технических предприятий по производству вяжущих веществ и строительных материалов на их основе.

ISBN 978-985-434-822-3

 УО «Белорусский государственный технологический университет», 2008

 Кузьменков М. И., Хотянович О. Е., 2008

Введение………………………………………………………..……

…...7

Глава 1. Гипсовые вяжущие…………………………………….

…...9

1.1. Классификация гипсовых вяжущих веществ……………....

……9

1.2. Свойства гипсовых вяжущих веществ………………………

…..11

1.3. Сырье для производства гипсовых вяжущих……………….

…..21

1.4. Физико-химические основы процесса дегидратации

CaSO₄ · 2H₂O…………………………………………………...

….26

1.4.1. Равновесие реакции дегидратации CaSO₄ · 2H₂O………..

…..27

1.4.2. Кинетика реакции дегидратации CaSO₄ · 2H₂O………….

.…31

1.4.3. Механизм процесса дегидратации CaSO₄ · 2H₂O………..

.…35

1.5. Технология производства неводостойких (воздушных)

гипсовых вяжущих веществ………………………………...

.…39

1.5.1  Технология производства строительного гипса………...

.…40

1.5.2. Технология производства строительного гипса

с использованием котлов непрерывного действия…….....

..…44

1.5.3. Технология производства строительного гипса

с использованием барабанных дегидраторов…………….

…..46

1.5.4. Технология производства строительного гипса

в аппаратах совмещенного помола и термообработки….

….48

1.5.5. Технология производства строительного гипса

в котлах-дегидраторах кипящего слоя……………………

….50

1.5.6. Технология производства строительного гипса

из фосфогипса………………………………………………

.…51

1.5.7. Технология производства строительного гипса

из синтетического дигидрата сульфата кальция………..

….56

1.6. Производство высокопрочного гипса……………………….

….59

1.6.1. Технология производства высокопрочного гипса

с дегидратацией и сушкой материала в раздельных

аппаратах…………………………………………………..

….59

1.6.2. Технология производства высокопрочного гипса

с применением горизонтального автоклава……………..

…62

1.6.3. Технология производства высокопрочного гипса

из фосфогипса……………………………………………..

….63

1.6.4. Технология производства высокопрочного гипса

в жидких средах…………………………………………...

….65

1.7. Производство высокообжиговых гипсовых вяжущих……..

…66

1.8. Получение гипсовых вяжущих веществ в лабораторных

условиях……………………………………………………...

.…70

1.8.1. Исследование процесса получения строительного

гипса………………………………………………………..

….70

1.8.2. Получение высокопрочного гипсового вяжущего……….

….72

1.8.3. Изучение условий получения высокообжиговых

гипсовых вяжущих………………………………………...

….74

1.8.4. Изучение свойств гипсовых вяжущих. Стандарты……..

…75

Глава 2. Известковые вяжущие………………………………….

….86

2.1. Классификация известковых вяжущих……………………..

….87

2.2. Сырье для производства воздушной извести……………….

.…90

2.3. Физико-химические основы термического разложения

карбонатного сырья…………………………………………..

.…93

2.3.1. Термодинамика диссоциации СаСО₃……………………..

….93

2.3.2. Кинетика процесса диссоциации СаСО₃………………..

….97

2.3.3. Механизм процесса диссоциации СаСО₃………………...

.…99

2.3.4. Влияние примесей на процесс декарбонизации

карбонатного сырья………………………………………

…103

2.3.5. Технология производства строительной извести

в шахтных печах…………………………………………..

…107

2.3.6. Пути совершенствования производства строительной

извести из известняка………………….………………….

…112

2.3.7. Производство строительной извести по мокрому

способу из влажного мела…………………………………

…117

2.3.8. Технология производства строительной извести

по сухому способу из влажного мела……………………..

…120

2.3.9.  Технология производства извести из влажного мела

в скоростном обжиговом агрегате……………………..

…122

2.3.10. Технология производства гидратной и молотой

извести…………………………………………………….

…123

2.3.11. Магнезиальная известь и ее применение………………..

…128

2.4. Методология получения известковых вяжущих

в лабораторных условиях…………………………………...

…130

2.4.1. Анализ карбонатного сырья………………………………

…130

2.4.2. Изучение условий получения строительной извести

по мокрому способу………………………………………..

…135

2.4.3. Исследование процесса получения строительной

извести по сухому способу……………………………….

…135

2.4.4. Получение гидратной извести…………………………...

…136

2.4.5. Изучение условий получения гидравлической

извести……………………………………………………...

…137

2.4.6. Получение магнезиальной извести……………………....

…137

2.4.7. Изучение свойств известковых вяжущих. Стандарты…

…138

Глава 3. Портландцемент…………………………………………

…151

3.1. Определения, классификация цементов. Стандарты………..

…151

3.2. Свойства портландцемента…………………………………..

…153

3.3. Состав портландцемента……………………………………..

…159

3.4. Структура цементного клинкера и методы

идентификации фаз………….…………………………….…

…173

3.5. Расчет минералогического состава клинкера и сырьевой

смеси для его получения……………………………………..

…175

3.6. Сырьевые материалы………………………………………...

…177

3.7. Топливо в цементной промышленности……………………..

…181

3.8. Общая характеристика технологических схем

производства портландцемента……………………………..

…183

3.9. Физико-химические процессы клинкерообразования……..

…185

3.9.1. Общая характеристика твердофазовых реакций……….

…186

3.9.2. Кинетика твердофазовых реакций……………………...

…188

3.9.3. Минералообразование на стадии твердофазовых

реакций……………………………………………………..

…191

3.9.4. Минералообразование на стадии жидкофазового

спекания………………………………………………..…..

…194

3.9.5. Процессы, происходящие в зоне охлаждения клинкера...

…197

3.9.6. Кольцеобразование во вращающейся печи и способы

его предотвращения……………………………………….

…199

3.10. Технология производства портландцементного

клинкера по мокрому способу……………………………..

…201

3.10.1. Добыча и транспортировка сырья……………………..

…201

3.10.2. Технология приготовления сырьевого шлама…………..

…202

3.10.3. Обжиг цементного клинкера по мокрому способу……

…205

3.11. Технология производства портландцементного

клинкера по сухому способу………………………………..

…209

3.11.1. Технология приготовления сырьевой муки…….……...

…210

3.11.2. Обжиг цементного клинкера по сухому способу………

…213

3.12. Технологический процесс обжига цементного клинкера

из переувлажненного сырья……………………………..…

…216

3.13. Помол цемента……………………………………………….

…220

3.13.1. Краткие теоретические основы измельчения………….

…220

3.13.2. Технология помола цементного клинкера

с добавками по замкнутому циклу…………………….…

…223

3.14. Методология получения портландцемента

в лабораторных условиях………………………………..…

…227

3.14.1. Расчет, получение и изучение свойств сырьевой

смеси для цементного клинкера………………………...

…227

3.14.2. Получение цементного клинкера………………………...

…238

3.14.3. Исследование процесса помола цемента……………….

…240

3.14.4. Определение физико-механических свойств

портландцемента………………………………………...

…240

Глава 4. Физико-химические методы исследования

минеральных вяжущих веществ……………………..

…253

4.1. Дифференциальный термический анализ……………….…..

…253

4.2. Рентгенографический анализ…………………………………

…257

4.3. Оптическая и электронная микроскопия…………………...

…263

4.4. Инфракрасная спектроскопия……………………………..…

…268

Заключение…………………………………………………….……

..271

Литература………………………………………………………....

…274