28 Особенности получения высокопрочного гипсового вяж-го. Оборудование, прим. Для получения α-полугидрата (автоклав, демпфер).Физ-хим. Основы процесса твердения гипс.Вяж-х.

Высокопрочное гипсовоевяжущее – это продукты частичнойдегидратацCASO₄.2H₂O, состоящие преимущественно из α-CASO₄.0,5H₂O

Автоклавпред.собой стальной сварной барабан, уст. горизонтально на опоры.

Барабан с двух концов закрыт крышками. Есть спец.механизмы для их подъема и опускания. В нижней части барабана установлен рельсовый путь, по которому подаются вагонетки с материалом. На аппарате имеется патрубок для пепепуска пара из одного аппарата в другой и патрубок для отвода конденсата, и для отвода пара. Пар в автоклаве распределяется по всему объему с пом. перфорированной трубы. На корпусе имеется предохранительный клапан.

В автоклаве осущ-ся подъем давления до 6 Мпа, изотермич. выдержка при темп.155-160 ^оС, а затем происходит сброс давления.

Демпфер. Давление поднимается до 0,15 Мпа, что соотв. темп.125 ^оС, осущ-сяизотерм.выдержка 7-8 часов, и затем сброс давления.

Твердение строительного гипса. Твердение гипса заключается в постоянном превращении пластичного теста в камнеподобную массу. С химич. т.зрения процесс твердения описывается реакцией гидратации: CASO₄.0,5H₂O+1,5H₂O=CASO₄.2H₂O. Строительный гипс смешивается с водой и получается CASO₄.2H₂O, кот.обладает твердыми свойствами.

Сущ.несколько теорий твердени:1.Кристализационная (Ле-Шателье) основана на разной растворимостиCASO₄.0,5H₂O и CASO₄.2H₂O. 2.Каллоидная(Блюмен, Освальд) По этой теории происходит проникновение молекул воды в повер.слоивяж-го. Образуется гель, кот.со временем высыхает, превращаясь в камневидное тело 3.Теория Байкова. Здесь процесс твердения делится на 3 стадии:- подготовительная-происх растворение CASO₄.0,5H₂O в воде с образованием насыщ.р-ра;-коллоидации-происходит присоединение воды без протекания хим.реакции. В рез-те чего обр-ся большое число коллоидных частиц;- кристаллизации-протекает процесс перекристализации, образуется кристаллический CASO₄.2H₂O.

29. Характеристика сырьевых материалов для производства извести. Примеси в карбонатном сырье и их влияние на процесс обжига. Типовые функциональные схемы подготовки сырья к обжигу.

Выделяют следующую классификацию известковых вяжущих веществ:

1. по условию твердения

-воздушная

-гидравлическая

2) по степени дисперсности

-комовая

- порошкообразная

3) по содержанию МgО

- кальциевая (до 5%)

-маломагнезиальная

-магнезиальная (5-20%)

-долометизированная (20-40%)

Известь не имеет марки, она классиф-ся по сортам в зависимости от активности.

4) Активность извести - суммарное содержание в извести активных СаО и МgО.

Известь делится на 3 сорта:

1. СаО + МgО не < 90%

2. СаО + МgО не < 80%

3. СаО + МgО не < 70%

5) по температуре гашения

- низкоэкзотермическая (температура гашения не выше 75)

- высокоэкзотермическая (температура гашения выше 75)

6) по времени гашения

-быстрогасящаяся(не >8 мин)

- среднегасящаяся (8-25 мин)

- медленногасящаяся (>25 мин)

Известковые вяжущие вещества - это продукты, полученные обжигом природных или синтетических СаСО3 или МgСО3 при t ниже спекания и состоящих из СаО и МgО.

Сырье: породы, состоящие преимущественно из СаСО3 для получения воздушной кальцевой извести.

В природе СаСО3 встречается в виде кальценита, арагонита и ваттерита. В РБ карбонат. породой явл-ся мел - рыхлая, мягкая порода (СаСО3 - 93-97%, неостаток: высокая влажность 24-28%). Известняк - твердая, прочная порода, в РБ нет (влажность 5-10%).

Карбонатные породы содержат примеси:

1. МgСО3 (наличие нежелательно, т.к температура разложения МgСО3 ниже СаСО3)

К тому времени, когда начнет разлагаться СаСО3, образовавшийся МgО станет пассивным и не будет взаимодействовать с водой, что вызывает деформации. Допустимое содержание МgО в извести -5%.

2. KCl, NaCl, CaF2   

При содержании этих примесей до 1% уменьшается температура разложения на 100-150,если > 1%, то в процессе обжига будет наблюдаться разрушение гранул извести→повышенный пылеунос, увеличение потери продукта.

3. Соединения железа FeSO4,FeO3

Являются нежелательными, т.к оксиды железа - красящие, легкоплавкие соединения (на футеровке печи образуются навары)

4. Песок (безвреден)

Процесс декарбонизации (разложения) описывается следующим образом:

СаСО3 ↔ СаО +СО2 - 173кДж

Реакция обратимая, п.э для того, чтобы сместить равновесие необходимо ↑T,↓P(реакция протекает с ↑ числа моль газообразных веществ).В зону реакции необходимо проводить сырье или отводить продукты реакции из зоны реакции.

Для увеличения скорости реакции: Т↑,Р↕,С↑,F↑.

Также на скорость влияют KCl, NaCl - ↑ скорость. Температура разложения СаСО3 898, но наличие примесей ↓ температуру разложения.

Способы производства извести:

- мокрый

- сухой

- полусухой

Выбор способа производства зависит от физических свойств сырья.

Сухой способ

По данному способу обжигается твердая порода-известняк.

приемный бункер→щековая дробилка→виброгрохот(на классификацию, происходит отделение водной фракции) →шахтная печь→склад

Шахтные печи в зависимости от вида топлива:

- пересыпные

-газовые

- полугазовые

Известняк попадает в печь с t ОС и попадает в первую зону - зона сушки (7-15%). В зоне сушки удаляется карьерная влага из сырья. Высушенный материал поступает во вторую зону- зону подогрева, в начале t 100,в конце-800-900. Здесь происходит окончательное удаление влаги. При t 200-250 происходит выгорание орган.примесей, при t 450-650-разложение МgСО3. В конце зоны начинает разлагаться СаСО3.

В начале следующей зоны-зоны декарбонизации материал имеет t 800-900,в конце-100-1100.МАХ t 1200.

Здесь интенсивно протекает разложение СаСО3(при 1100),возможно образование силиката кальция при условии, если порода содержит глинистые примеси:

2CaO+SiO2=2CaOSiO2

3CaO+Al2O3=3CaOAl2O3

Последняя зона -зона охлаждения. Происходит охлаждение материала до t 150 за счет холодного воздуха подаваемого в печь для горения топлива.

«+» шахтной печи:

-низкий расход топлива

- высокое содержание СО2 в отходящих газах (можно использовать для сухого льда)

«-» шахтной печи:

-низкое качество получаемой извести(нет усреднения состава)

- пылеунос

Для получения извести по сухому способу в качестве основного агрегата может быть использована печь кипящего слоя.

Она имеет следующие зоны: сушки, подогрева, декарбонизации, охлаждения.

«+»печи кипящего слоя:

- более низкая t обжига(1100)

- лучшее качество получаемой извести

«-»печи кипящего слоя:

- пылеунос

- чувствительность печи к грануметрическому составу известняка.

Мокрый способ

При данном способе используется мел.

мел(автотранспорт)→глиноболтушка(+ вода=меловой шлам(влажность 38-45%))→насос→шламовый бассейн(+ разжижители)→вращающаяся печь→холодильник→трубная мельница (помол совместно с песком:известково -песчаное вяжущее),происходит очищение воздуха в фильтре и циклоне→силоса запаса

Для снижения влажности и сохранения текучести в меловой шлам добавл.разжижители(вводятся в кол-ве 0,1-0,5% и ↓влажность на2-5%):

- ССБ(сульфит-спиртовая борда)

- жидкое стекло

- технический лигносульфанат натрия

- электролиты

-органические вещества.

Вращающаяся печь имеет 4 зоны:

1. Зона сушки

Удаляется механич.влага,для интенсификац.процесса используют внутрипечные теплообмен.устройства (цепные завесы). В конце зоны материал имеет влажность10-15%

2. Зона подогрева

Аналогично с шахтной печью.

3. Зона декарбонизации

4. Зона охлаждения

«+» вращающейся печи:

- хорош.кач-во извести

- лучшие санит-гигиен.услов

«-» вращающейся печи:

-большие габориты

-большой расход топлива

Полусухой способ

Данный способ заключается в том, что мел с карьерной влажностью не превращается в шлам, а подается сразу в печь на обжиг, т.е ↓кол-во испаряемой влаги с 38-45% до25%

мел(приемный бункер)→валковая дробилка→бункер→печь(образуется известь)→холодильник(t =90-100)→склад

Дымовые газы из печи очищаются в фильтре и циклоне. Очищенные газы выбрасываются в атмосферу, а уловленная пыль собирается конвеером в бункер и возвращается в цикл.