13. Технологические особенности производства гипсовых вяжущих

Основа производства – тепловая обработка гипсового камня, при которой происходят постепенные процессы дегидратации.

С тепень гидратации двуводного гипса зависит от условий и длительности тепловой обработки. В реальных условиях промышленный продукт – смесь нескольких соединений системы CaSO₄ – H₂O.

Самостоятельные фазы: двуводный гипс, β - CaSO₄

Метастабильная фаза - CaSO₄ ∙ 0,5Н₂О

Растворимая фаза – α – ангидрит

Чем больше нагреваем, тем более плотный гипс.

Наибольший интерес представляют α - и β – полугидраты. Полученный автоклавным способом материал характеризуется более равномерной кристаллической структурой, медленно взаимодействует с водой и дает более высокопрочные материалы.

Свойства модификаций сульфата кальция

Наименование свойств	CaSO4 ∙ 2Н2О	CaSO4 ∙ 0,5Н2О		Растворимый CaSO4		Нерастворимый β - CaSO4
		α - CaSO4 ∙ 0,5Н2О	β - CaSO4 ∙ 0,5Н2О	α - CaSO4	β - CaSO4
Содержание кристаллизационной воды, %	20,92	6,2 – 8,0	6,2 – 12	0,02 – 0,05	0,6 – 0,9	0
Плотность, кг/м3	2200 – 2400	2720 – 2760	2620 - 2680	2580 – 2590	2480	2900 – 3100
Температура дегидратации, ˚C	100 – 150	200 – 210	170 – 210	450	550	1180
Удельная теплоемкость, Дж/ моль ∙ К	91,6	71,0	49,6	59,1	59,1	59,1
Водогипсовое отношение, %	-	40 – 45	60 – 65	-	-	-
Тепло, выделяющееся при гидратации, Дж / моль	-	17200	19300	25800	30140	16900
Расширение при твердении, 10-3 мм / м	-	3,7	1,7	-	-	-

Обезвоженные полугидраты и растворимые ангидриты самостоятельного практического значения не имеют.

Технологическая схема производства:

14. Технологические особенности производства строительной воздушной извести

Основы декарбонизации СаСО₃. Это обратимая реакция, протекающая при определенных температурах и давлениях углекислого газа с поглощением теплоты: СаСО₃ ↔ СаО_тв + СО_{2 (г)} – 178 кДж

900 ˚C

Увеличение температуры до 1100 ˚C скорость процесса обжига увеличивается в 5 раз.

Наиболее качественную и жирную известь можно получить при «мягком» обжиге при 1000 ˚C, увеличение температуры – риск пережога.

Пережог – процесс спекания и уплотнения СаО с формированием отдельных кристалликов.

Недожог – наличие неактивных частиц в извести.

Для направленного протекания реакции обжига необходимо выдержать оптимальный температурный режим и уменьшение парциального давления СО₂ в пространстве печи.

Технологическая схема:

Особенности обжига извести.

1) Шахтная печь – шахта круглого поперечного сечения с закругленными торцевыми сторонами.

- пересыпные: топливо загружается вместе с обжигаемым материалом и сгорает непосредственно в печи (антрацит, кокос, каменный уголь)

- с выносными газовыми или полугазовыми топками, где происходит предварительное полное сжигание топлива и его газификация (торф, сланцы)

“ + ”:

- низкие затраты

- низкий расход условного топлива (13 – 17 % от извести)

- материал выходит остывший

- средняя производительность: 30 – 200 т/сут

“ - ”:

- твердое топливо – зола механически загрязняет известь; при температурах обжига вступает во взаимодействие с СаО

- уменьшение качества продукции

- высокие требования к сырью и топливу

- пережог и недожог

2) Вращающиеся печи. Выходящая известь имеет высокую температуру и для охлаждения поступает в холодильники различного типа. Значительный унос пыли => пылеулавливающие аппараты.

Позволяет получать мягкую известь высокого качества из известняка мелких фракций и карбонатных пород.

Производительность: 1000 – 1200 т/сут

“ + ”:

- короткий периода процесса обжига

- уменьшение затрат рабочей силы

“ - ”:

- высокий расход топлива и электроэнергии

3) Печи кипящего слоя – быстрая передача большого количества тепла от газа к материалу.

Производительность – 300 т/сут

Обжиг в реакторе – металлическая отфутерованная изнутри шахта, разделенная оп высоте огнеупорными решетчатыми сводами.

- про повышении температуры известь может перегореть - нельзя переохлаждать ниже 25 ˚C, так как сильно замедляется гашение

- стремление увеличения паров воды над продуктами