Вопросы для самоподготовки

1. На чем основана химическая защита материалов от биоповреждений?

2. Что такое биоциды?

3. Классификация биоцидных добавок в зависимости от вида биологических объектов, на которые направлено воздействие химических веществ.

4. Какова природа химических соединений, используемых в качестве химических средств защиты строительных материалов?

5. Введение биоцидных добавок в материалы. Сущность способов внедрения биоцидов в материалы.

6. Сущность метода выявления фунгицидных свойств отходов, образующихся при производстве строительных материалов.

7. Методика проведения испытаний образцов отходов на фунгицидность.

8. Что является причиной появления зоны ингибирования на среде культивирования гриба в чашке Петри в процессе эксперимента? Как оценивается при этом фунгицидный эффект отхода?

9. Какие соединения в составе анализируемого отхода (согласно его химического состава) могут определять его фунгицидные свойства?

4. Экология производства известковых вяжущих

Основным процессом при производстве воздушной извести являются обжиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь по следующей реакции:

СаСО₃+ 178,58 кДж ↔ СаО + СО₂

Диссоциация углекислотного кальция протекает примерно при 900^оС. В производстве применяют более высокие температуры обжига в пределах 1000 – 1200^оС. На заводах температура обжига устанавливается в зависимости от плотности известняка, наличия примесей, типа печи и ряда других факторов. При обжиге более плотных известняков удаление из обжигаемых кусков углекислого газа затруднено и требует более высокой температуры. Наличие глинистых и магнезиальных примесей в известняках способствует выделению при обжиге углекислого газа и снижению температуры обжига.

Плотные мрамороподобные известняки, не содержащие значительного количества примесей, обжигаются при температуре, доходящей до 1300^оС, а иногда и превышающей ее. Более низкая плотность и присутствие примесей позволяет снизить температуру обжига извести. При использовании в качестве сырья магнезиальных известняков температура обжига может быть даже ниже 1000^оС.

Для обжига сырья используют вращающиеся печи, которые по дине можно разделить несколько зон. В зоне подогрева мел, продвигаясь вдоль печи, подвергается воздействию горячих газов и нагревается примерно до 500-600^оС. В зоне декарбанизации происходит процесс разложения карбоната кальция при температуре 900-1200^оС. Выходящая из печи известь имеет высокую температуру, поэтому она поступает для охлаждения в барабанные, рекуператорные и колосниковые холодильники. Вращающиеся печи позволяют получать мягко обоженную известь высокого качества из известняка мелких фракций и мягких карбонатных пород. Их производительность 1000-1200 т/сут. Преимущество вращающихся печей является сравнительно небольшая длительность процесса обжига и меньшая затрата рабочей силы на выпуск единицы продукции. Недостаток вращающихся печей – большой расход топлива (24-30 %) и электроэнергии, большие капиталовложения на 1 т готовой продукции и высокие эксплуатационные расходы.

Для уменьшения расхода топлива печи снабжают внутренним и внешними запечными теплообменными устройствами. При этом расход топлива снижается до 17-20 %. Внутренними теплообменными устройствами являются цепные, экранирующие и ячеистые теплообменники, а внешними – конвейерные кальцинаторные решетки и циклонные теплообменники.

Зона разложения СаСО₃в каждом куске распространяется от поверхности к внутренним его слоям с определенной скоростью, зависящей от температуры обжига, а также от структуры камня. Чем однороднее размер кусков известняка, тем равномернее обжиг и меньше сопротивление печи, и выше ее производительность.

При неправильной эксплуатации печи, а также при попадании в нее кусков больших размеров или более высокой плотности часть материала не дожигается, так как не успевает декарбонизироваться. Такой недожег уменьшает выход продукта, так как недожженная часть материала при гашении не рассыпается в порошок, а остается в виде кусков. Вредного влияния на качество твердеющей извести недожег не оказывает. При слишком высокой температуре обжига возможен пережег извести, при котором появляется крупнокристаллический оксид кальция. Пережог ухудшает качество извести, подвергающейся гашению, так как вызывает медленное гашение частиц пережженной извести, которые могут полностью погаситься уже в сооружении и вызывать не только образование в нем трещин, но даже и его разрушение.

Вредное действие пережога при надлежащей тонкости помола уменьшается. Однако даже очень тонкий помол не может полностью устранить влияние пережога.

Поэтому следует учитывать размер, форму и строение кристаллов оксидов кальция и магния, а также размер пор в обожженном материале и распределение их в его массе. С этой целью карбонатное сырье перед обжигом классифицируется, выделяется фракция от 20 до 70 мм. Мелочь известняковых твердых пород, менее 20 мм является отходом производства, а мягкие карбонатные породы фракцией менее 20 мм могут использоваться в качестве сырья для получения тонкодисперсного мела.

Печные агрегаты производства извести являются одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха. На состав и концентрацию выбросов влияют такие факторы, как: тип печи и ее конструкция, характер процесса обжига и его параметры, химический состав и качество сырьевого известняка, вид используемого топлива и эффективность очистного оборудования.

Пыль в печах образуется из пылевидных фракций загружаемого материала, от растрескивания и истирания образующихся в процессе обжига комьев извести, уноса мелких частиц несгоревшего твердого топлива, его золы и др. Дисперсный состав пыли зависит от вида сырья, способа производства, технологического режима и скорости газового потока. При увеличении скорости газов из печей под воздействием турбулентности потока уносятся более крупные частицы пыли. Массовая концентрация пыли в аэрозолях при выполнении 55% технологических операций не превышает 10 г/м³. Концентрация пыли в отходящих газах коротких вращающихся печей с запечным подогревателем сырья в 1,4-1,9 раз меньше, чем у длинных печей сухого способа.

Пылеунос при работе вращающейся печи сухого способа производства составляет от 10 до 12% от веса загружаемого материала, а мокрого способа (обжиг мелового шлама с влажностью 37-44%, приготовленного из мажущегося рыхлого мела с карьерной влажностью более 25%) – от 2 до 8%. Выделение пыли от вращающихся печей происходит из узла отсоса газов – пыльной камеры, являющейся конструктивным сопряжением печей с газовым трактом.

С целью обеспыливания отходящих газов используются пылеосадительные системы, в состав которых могут входить следующие аппараты.

1. Большие пылеосадительные камеры, в которых более тяжелые пылевые частицы осаждаются из отходящих газов, используются главным образом для предварительного осаждения пыли, так как эффективность очистки составляет 75-80%. За ними обычно следуют, более сложные системы.

2. Сухие батарейные циклоны более эффективны, чем пылеосадительные камеры. Эффективность их работы составляет не более 96% известковой пыли, что требует установления дополнительного оборудования.

3. Электрофильтры осаждают от 95 до 99% известковой заводской пыли. Несмотря на высокий к.п.д., применение их ограничено из-за высокой стоимости. Обычно такие фильтры используются для очистки газов, прошедших предварительную обработку в пылеосадительных камерах.

4. Перспективным направлением в очистке отходящих газов является использование взамен электрофильтров многосекционных высокотемпературныхрукавных фильтров из стеклоткани, возможно применение звуковых методов газоочистки. Как верхние, так и нижние (входные) отверстия рукавных фильтров снабжаются регуляторами тяги, позволяющими осуществить встряхивание и обратную продувку фильтра и удалить пыль вниз в бункера. Рукавный фильтр служит от двух до двух с половиной лет. Хотя монтаж такого агрегата дорог, но они очень перспективны вследствие высокой эффективности очистки (99,5-99,9%) и низких эксплуатационных расходов.

5. Агрегаты для влажной очистки газов – скрубберы различных конструкций – характеризуются высоким коэффициентом удаления пыли (95% и более). Стоимость их монтажа меньше, чем электрофильтров.

За рубежом для очистки отходящих газов вращающихся печей используются также циклоны и горизонтальные фильтры или высокотемпературные рукавные фильтры с импульсной продувкой, в которых рукава изготовлены из термостойкой гидрофобной ткани. В связи с ужесточением требований к качеству окружающего воздуха продолжается тенденция по замене электрофильтров рукавными фильтрами.

Пыль, выделенная из газового потока, и уловленная в фильтрах, характеризуется неоднородностью состава, состоит в основном из СаО и представляет собой пережженный материал, который характеризуется низкой температурой гашения – 45-57^оС и длительными сроками гашения – до 20 часов.

Карбонатная мелочь и меловая крошка, образующиеся при добыче сырья и их классификации перед обжигом, а также пыль газоочисток вывозится для складирования на шламохранилище. Причем при раздельном хранении сырьевых отходов и пыли газоочисток возможна реализация различных технологических решений по их использованию. В результате совместного хранения происходит перемешивание отходов, что затрудняет их последующее применение.