26. Процесс получения негашеной извести

Негашёная известь или «кипелка», «кираби́т» — белое кристаллическое вещество, соединение CaO.

Негашёная известь и продукт её взаимодействия с водой — Ca(OH)₂ (гашёная известь или «пушонка») находят обширное использование в строительном деле.

Получение:

В промышленности оксид кальция получают термическим разложением известняка (карбоната кальция):

CaCO₃ = CaO + CO₂

Также оксид кальция можно получить при взаимодействии простых веществ:

2Ca + O₂ = 2CaO

или при термическом разложении гидроксида кальция и кальциевых солей некоторых кислородсодержащих кислот:

2Ca(NO₃)₂ = 2CaO + 4NO₂ + O₂

Производство комовой негашеной извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки известняка, подготовки топлива и обжига известняка. Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах. Плотные известково-магнезиальные породы взрывают.

Полученную массу известняка в виде крупных и мелких кусков погружают в транспортные средства обычно одноковшовым экскаватором. В зависимости от расстояния между карьером и заводом известняк доставляют на завод ленточными конвейерами, автосамосвалами, железнодорожным и водным транспортом. Высококачественную известь можно получить только при обжиге карбонатной породы в виде кусков, мало различающихся по размерам. Поэтому дробить и сортировать известняк целесообразно непосредственно на карьере и доставлять на завод лишь рабочие фракции (наиболее целесообразно обжигать известняк раздельно по фракциям 40 — 80, 80 — 120 мм в поперечнике, а во вращающихся печах — 5 — 20 и 20 — 40 мм.).

Обжиг (при температуре 1200^оС) — основная технологическая операция в производстве воздушной извести. Цель обжига — возможно более полное разложение (диссоциация) СаСО₃ и МgСО₃СаСО₃, на СаО, МgO и СО₂ и получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой частичек и их пор. Реакция разложения (декарбонизация) основного компонента известняка — углекислого кальция идет по схеме: СаСО₃-СаО+СО₂.

На 1 кг получаемого при этом СаО затраты равны 3190 кДж. Основное различие в технологиях производства комой негашеной извести в способе обжига.

Технологическая схема производства комовой негашеной извести в шахтных печах: Добыча сырья v Доставка сырья v Складирование v Транспортирование v Дробление v Транспортирование v Фракционирование v Транспортирование v Загрузка шахтной печи v Обжиг сырья v Транспортирование v Склад комой извести v Отгрузка на гашение.

27. Гашение извести. Известь-пушенка, известковое тесто

Гашение извести – это смешивание негашеной извести с водой. Ca(OH)₂ , гашёная известь или «пушонка») — химическое вещество, сильное основание. Представляет собой порошок белого цвета, плохо растворимый в воде.

По скорости гашения известь делят на два вида: быстрогасящуюся — со скоростью гашения до 20 мин и медленногасящуюся — со скоростью гашения более 20 мин. Быстрогасящуюся известь можно гасить холодной водой, она гасится полностью, а медленногасящуюся следует гасить горячей водой.

Получают путём взаимодействия оксида кальция (негашёной извести) с водой (процесс получил название «гашение извести»):

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Эта реакция экзотермическая, идёт с выделением 16 ккал (67 кДж) на моль.

Свойства:

Внешний вид — белый порошок, мало растворимый в воде.

Гидроксид кальция является довольно сильным основанием, из-за чего водный раствор имеет щелочную реакцию. Растворимость падает с ростом температуры.

Как и все гидроксиды, реагирует с кислотами (см. реакция нейтрализации) с образованием соответствующих солей кальция:

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2H₂O,

по этой же причине раствор гидроксида кальция мутнеет на воздухе, так как гидроксид кальция, как и другие сильные основания, реагирует с растворённым в воде углекислым газом:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Если продолжить барботацию углекислого газа, выпавший осадок растворится, так как образуется кислая соль — гидрокарбонат кальция:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂,

причём при нагревании раствора гидрокарбонат снова разрушается и выпадает осадок карбоната кальция:

Ca(HCO₃)₂(t°) → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O

Гидроксид кальция реагирует с угарным газом при температуре около 400 °C:

Ca(OH)₂ + CO (t°) → CaCO₃ + H₂↑

Как сильное основание реагирует с солями, но только если в результате реакции выпадает осадок:

Ca(OH)₂ + Na₂SO₃→CaSO₃↓ + 2NaOH

Применение:

При побелке помещений.

При побелке деревянных заборов и обмазывании стропил - для защиты от гниения и возгорания.

Для приготовления известкового строительного раствора. Известь применялась для строительной кладки с древних времён. Смесь обычно приготавливают в такой пропорции: к одной части смеси гидроксида кальция (гашёной извести) с водой добавляют три—четыре части песка (по массе). При этом происходит затвердевание смеси по реакции: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O. Это экзотермическая реакция, выделение энергии составляет 27 ккал (113 кДж). Одновременно происходит и образование силиката кальция: CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂↑. Как видно из реакции, в ходе её выделяется вода. Это является отрицательным фактором, так как в помещениях, построенных с помощью известкового строительного раствора, долгое время сохраняется повышенная влажность. В связи с этим, а также благодаря ряду других преимуществ перед гидроксидом кальция, цемент практически вытеснил его в качестве связующего строительных растворов.

Для приготовления силикатного бетона. Состав силикатного бетона одинаков с составом известкового строительного раствора, однако он готовится другим методом — смесь оксида кальция и кварцевого песка обрабатывается не водой, а перегретым (174,5—197,4 °C) водяным паром в автоклаве при давлении 9—15 атмосфер.

Для устранения карбонатной жёсткости воды (умягчение воды). Реакция идёт по уравнению: Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → 2CaCO₃↓ + 2H₂O.

Для производства хлорной извести.

Для производства известковых удобрений.

Каустификация карбоната натрия и калия.

Дубление кож.

Получение других соединений кальция, нейтрализация кислых растворов (в том числе сточных вод производств), получение органических кислот и проч.

В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E526.

Известковая вода — прозрачный раствор гидроксида кальция. Она используется для обнаружения углекислого газа. При взаимодействии с ним она мутнеет, так как образуется нерастворимый карбонат кальция: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O.

Известковое молоко — взвесь (суспензия) гидроксида кальция в воде, белая и непрозрачная. Она используется для производства сахара и приготовления смесей для борьбы с болезнями растений, побелки стволов.

В стоматологии — для дезинфекции корневых каналов зубов.

В зависимости от количества воды, взятой для гашения, получают известь-пушонку или известковое тесто. Гидратную известь-пушонку Са(ОН)₂ получают в виде очень тонкого порошка, для гашения берут 70—100% воды от веса комовой извести.

При гашении извести в тесто требуется в 2—3 раза больше воды.

Для гашения извести в пушонку на заводах применяют гасильные машины или барабанные гидраторы. При гашении извести в тесто используют известегасильные машины, а на небольших стройках ее гасят в творильных ямах, где выдерживают не менее двух недель.

Хранят молотую негашеную известь и пушонку не больше 15 дней со дня изготовления. При упаковке в герметичную тару срок хранения не ограничивается.

Известковое тесто в яме становится тем лучше, чем больше оно там лежит; только тонкий верхний слой извести приходит в негодность. Зимой важно предохранить известковое тесто в яме от замерзания: находящаяся в тесте вода, замерзая, разрыхляет его; появляются воздушные поры, открывающие доступ внутрь СОг, что ухудшает качество известкового теста