1.4. Низкообжиговые гипсовые вяжущие.

1.4.1. Строительный гипс.

К низкообжиговым гипсовым вяжущим относятся строительный гипс, высокопрочный и формовочный.

Строительный гипс – это воздушное вяжущее вещество, состоящее преимущественно из β – полугидрата сульфата кальция. Получается при тепловой обработке (обжиге) гипсового сырья при низких температурах и нормальном атмосферном давлении с последующим или предшествующим обжигу измельчением в тонкий порошок. Тепловая обработка гипсового камня производится в тепловых установках, в которых кристаллизационная вода выделяется в виде пара и образуется β-модификация полугидрата сернокислого кальция.

140-180 ⁰С

CaSO₄ ^. 2H₂O _→ βCaSO₄ ^. 0,5H₂O +1,5H₂O

Количество выделившегося пара при тепловой обработке, равно 15,76 % от воды гипсового камня CaSO₄ ^. 2H₂O. Теоретические коэффициенты выхода гипса и расхода сырья (К_расх) и (К_вых) определяются по формулам:

(1)

(2)

Производство строительного гипса.

Существуют три технологические схемы производства строительного гипса в зависимости от порядка основных технологических операций;

1. Помол предшествует обжигу (обжиг производится в гипсоварочных котлах),

2. Обжиг предшествует помолу (обжиг осуществлется во вращающихся или шахтных печах),

3. Совмещенный помол и обжиг.

Все три технологические схемы производства строительного гипса состоят из добычи сырья, дробления, сушки, помола и обжига.

I. Помол предшествует обжигу Производство строительного гипса в гипсоварочном котле (рис. 2, приложение 1.1.)

Рис. 2. Технологическая схема производства строительного гипса в гипсоварочном котле: 1 – мостовой грейферный кран; 2, 6, 11, 24 – бункер; 3– питатели; 4 – щековая дробилка; 5, 23 – элеваторы;7 –тарельчатая питатель; 8 – шахтная мельница; 9, 18 – циклоны; 10,19 – транспортер; 12 – гипсоварочный котел; 13 – топка; 14, 17 – газопроводы; 15, 20 – рукавные фильтры; 16, 21 – дымососы; 22 – бункер томления; 25 – Питатель и пневмонасос.

Подготовка сырья (дробление, помол).

На склад сырье поступает с карьера нераздробленным, или раздробленным предварительно в карьере. Если сырье раздробленно, то на заводе предусмотрено одноступенчатое дробление, если нет, то двухступенчатое дробление. Крупность недробленого камня может быть более 700 мм. Складируется гипсовый камень в штабели. Склад должен быть оборудован грейферным краном (разгрузка, штабирование и т.д.).

Д робление камня предусматривается в щековых дробилках любого типа. После дробления предусматривается помол гипсового щебня. Помол производится в шахтной мельнице. Гипсовый камень влажный, поэтому для его подсушки в мельницу подаются горячие газы.Шахтная мельница представлена на рис.3.

Рис. 3. Шахтная мельница для помола гипсового камня.

Высота шахты: h=12-18 м.

Производительность: П=5-18 т/час

Шахтная мельница состоит из камеры измельчения, вала, ротора с билами и шахты. Билы шарнирно соединяются с билодержателями, которые шарнирно крепятся к диску ротора. Гипсовый щебень подаётся на быстро вращяющиеся билы тарельчатым питателем. Для подсушки гипсового сырья через патрубки подаются дымовые газы с температурой 300-400 ⁰С. Поток газов увлекает подсушенный материал вверх шахты. При этом тонкие частицы материала вместе с газами поступают в пылеосадительные устройства. Грубые частицы выпадают из потока и возвращаются в мельницу. В 1 м³ газов содержится до 1 кг гипсовой пыли. Чем больше скорость потока, тем грубее помол. Скорость газов = 3,5 ÷ 6 м/сек. После выхода из мельницы газопылевую смесь направляют в систему пылеосадительных устройств, в которых из газового потока осаждается гипсовый порошок. Пылеосаждение газовой пыли осуществляется трехступенчатым способом.

На первой ступени устанавливаются циклоны, на второй групповые циклоны (батарейные) и на третьей ступени рукавные фильтры (электрофильтры).

Циклоны – имеют верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части. Газы подводятся по касательной к верхней части циклона через входной патрубок. В циклоне газовый поток приобретает вращательное движение, при этом частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются на внутреннюю поверхность цилиндра и соскальзывают в коническую часть – пылесборник. Коэффициент очистки газов циклонами зависит от концентрации гипсовой пыли при концентрации пыли 600-700 коэффициент очистки 95 %, при содержании пыли 10 коэффициент очистки составляет 60 %. Групповые циклоны состоят из 4, 6, 8 циклонов с диаметрами 250 мм

Рукавные фильтры – выполнены в виде рукава из ткани. Количество рукавов от 140 до 180 ⁰С. Шерстяные ткани выдерживают температуру до 90 ⁰С, стеклоткани применяют при температуре газов до 150 ⁰С.

Запыленность газов в рукавных фильтрах – 15-20 г/м³, степень очистки 96-98 %.

Электрофильтры – наиболее совершенные аппараты для обеспыливания.

Электрофильтры, применяемые в производстве строительного гипса, в зависимости от направления входящих газов могут быть горизонтального и вертикального типа, пластинчатые (рис. 4) и трубчатые (рис. 5).

А) Пластинчатые электрофильтры:

Рис. 4. Схема пластинчатых электрофильтров.

Б) Трубчатые электрофильтры

Рис. 5. Схема трубчатого электрофильтра.

Принцип очистки газов в электрофильтрах основан на следующем: между пластинами 1 или в металлической трубе изолировано подвешены проводники 2. От источника постоянного тока к проводникам 2 подводится высокое напряжение (до 90 тыс. В).

При этом проводники заряжаются отрицательно, а пластины или труба- положительно.

Проходящие между пластинами или по трубе неочищенные газы подвергаются воздействию электрического поля постоянного направления. Большинство пылевых частиц заряжаются отрицательно и стремятся к пластинам (осадительным электродам) или к стенкам трубы, а положительно заряженные частицы стремятся к проводникам, где они теряют заряд и оседают. Пластины или трубу через определенное время встряхивают. Пыль собирается в бункеры, из которых удаляется системой транспортёров.

Газы до очистки содержат 40-60 г/м³ пыли, после очистки содержание ее не превышает 0,8 г/м³.

Производительность электрофильтров П, определяется по объёму (V) газа, проходящего через аппарат очистки.

Степень очистки - 98-99 % при скорости газа 0,7-0,8 м/с. Расход электроэнергии – 0,4 кВт ч/1000м³ газовой смеси. Для вертикальных электрофильтров производительность 20-30 тыс. м³/час, для пластичных производительность 28-48 тыс. м³/час.