1.4. Технологія виробництва низьковипалених гіпсових зв’язних речовин

Основні етапи технології включають:

- добування гіпсового каменю;

- подрібнення (грубе і тонке);

- термічна обробка.

В залежності від послідовності етапів виробництва розрізняють наступні технологічні схеми:

1. Добування  подрібнення  розмелювання  варіння;

2. Добування  подрібнення  сушіння  розмелювання  варіння;

3. Добування  подрібнення  сушіння + розмелювання  варіння;

4. Добування  подрібнення  розмелювання  варіння  розмелювання;

5. Добування  подрібнення  сушіння + розмелювання  варіння  розмелювання;

6. Добування  подрібнення  випал  розмелювання;

7. Добування  подрібнення  випал + розмелювання;

8. Добування  подрібнення  запарювання  розмелювання.

Перші п’ять схем використовують при виробництві низьковипалених зв’язних в гіпсоварильних котлах. Процес теплової обробки називають варінням. Отримання гіпсу за схемою 1 можливе лише якщо сировина є сухою. Стадію сушіння використовують якщо вологість сировини перевищує 1% (схеми 2,3,5). Доцільним є поєднання сушіння і розмелювання в одному технологічному апараті (схема 3). Для покращення якості продукції бажано здійснювати повторне розмелювання напівводного гіпсу (схеми 4,5). За схемою 6 отримують як низьковипалені так і високовипалені гіпсові зв’язні в обертових печах, а за схемою 7 – в апаратах суміщеного розмелювання і випалу. За схемою 8 отримують гіпс підвищеної міцності -модифікації. Вибір технологічної схеми і обладнання залежить від масштабів виробництва, властивостей сировини, необхідної якості продукції та інших чинників.

1.4.1. Отримання гіпсу в гіпсоварильних котлах

Цей метод найбільше розповсюджений завдяки простоті конструкції теплового агрегату, чистоті і однорідності готового продукту.

Гіпсовий камінь попередньо дроблять (щокова, молоткова чи конусна дробарка) і розмелюють (шахтний, аеромобільний, ролико-маятниковий чи кульовий млин). Розмелену сировину завантажують в гіпсоварильний котел, який має вигляд циліндра з увігнутим сферичним днищем, виготовленого з жаростійкої сталі і зовні обмурованого цеглою. Під котлом розташована топка, склепінням якої є днище котла. Всередині котла попарно одна над одною проходять чотири металеві жарові труби (по дві з кожного боку). Теплоносій нагріває днище котла, потім, проходячи кільцевими каналами, нагріває його бокові стінки, далі нагріває жарові труби і видаляється через димову трубу. Це забезпечує рівномірне обігрівання котла і максимальне використання теплоти димових газів. Рівномірний прогрів матеріалу також забезпечує його перемішування. Матеріал завантажують частинами зверху у попередньо розігрітий котел при безперервній роботі мішалки. Після завантаження першої порції очікують ознак “кипіння”, викликаного виділенням парів води. Потім поступово досипають гіпсовий порошок і слідкують за тим, щоби гіпс увесь час перебував в киплячому стані.

На початку “варіння” температура швидко піднімається від 80 до 120 ^оС. Потім, незважаючи на постійне подавання теплоносія і завершення завантаження гіпсового порошку вона залишається незмінною. При цьому тепло, що підводиться витрачається на виділення з гіпсу 1,5 молекули кристалізаційної води і перетворення її на пару. Із зменшенням кількості двогідрату температура матеріалу починає зростати. Надто висока температура (170-180 ^оС) може викликати повторне кипіння порошку внаслідок подальшої дегідратації уже напівводного гіпсу. При цьому матеріал може осідати, що ускладнює його вивантаження. Тривалість дегідратації залежить від об’єму котла, тонини розмелювання порошку та інших чинників і коливається від 50 хвилин до 2,5 годин. Після завершення варіння матеріал вивантажують в бункер витримування для поступового охолодження впродовж 20-30 хвилин. При цьому за рахунок теплоти вивантаженого матеріалу залишковий двогідрат переходить у напівгідрат, а розчинний ангідрид під дією парів води гідратується до напівгідрату, що дозволяє зменшити водопотребу і покращити якість зв’язного.

Матеріал отриманий у варильних котлах в основному складається з -напівгідрату. Проте, оскільки котел закритий кришкою, то частина вологи виділяється в капілярно-водному стані і утворюється деяка кількість -напівгідрату. Вихід -модифікації можна підвищити додаванням до сировинного порошку невеликої кількості солей (наприклад, 0,1 % NaCl). Вміст -напівгідрату збільшується також в котлах більшої ємності, за рахунок збільшення висоти матеріалу, що утруднює видалення води.

Існують також гіпсоварильні котли безперервної дії.