Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Производство воздушной извести



 

Сырьем для получения извести являются распространенные осадочные горные породы: известняки, доломиты, мел, доломитизированные известняки, содержащие не более 8 % глины. В сырье преобладает карбонат кальция СаСО3, в небольшом количестве содержатся карбонат магния МgСОз и некоторые примеси. Сырье обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 900…1200 °С:

 

СаСОз = СаО + СО2; МgСО3 = МgО+С (2)

 

Неравномерность обжига может привести к образованию в извести недожога или пережога. Недожог (неразложившийся СаСО3), получающийся при слишком низкой температуре обжига, снижает качество извести, так как не обладает вяжущими свойствами. Пережог образуется при слишком высокой температуре обжига в результате сплавления СаО с примесями кремнезема и глинозема. Зерна пережога гасятся медленно, а поскольку при гашении увеличиваются в объеме, то могут вызвать растрескивание и разрушение уже затвердевшего материала.

После выхода из печи комовую известь (мелкопористые куски размером 5…10 см), как правило, гасят водой

 

СаО + Н2О= Са(ОН)2 + 1 160 кДж/кг (3)

 

При смачивании водой куски извести бурно реагируют с ней, превращаясь в тонкий порошок, а при избытке воды - в пластичное тесто. Этот процесс, сопровождающийся сильным выделением теплоты и разогревом воды вплоть до кипения, называют гашением извести, а негашеную известь - кипелкой.

При гашении куски комовой извести значительно увеличиваются в объеме и распадаются на мельчайшие (до 0, 001 мм) частицы.

В зависимости от времени гашения различают быстрогасящуюся известь (время гашения - до 8 мин), среднегасящуюся (до 25 мин) и медленногасящуюся (свыше 25 мин).

В зависимости от количества воды, взятой для гашения, получают гидратную известь - пушонку (50...70 % воды от массы извести, т. е. в количестве, необходимом для протекания реакции гидратации - процесса гашения); известковое тесто - воды берут в три-четыре раза больше, чем извести; известковое молоко - воды берут в восемь-десять раз больше, чем требуется теоретически.[7]

 

Виды воздушной извести

 

По содержанию оксидов кальция и магния воздушная известь бывает кальциевая (примеси МgО не более 5 %), магнезиальная (МgО - 5…20 %) и доломитовая (МgО - 20…40%).

На строительство поставляют воздушную известь в виде негашеной комовой (кипелки), негашеной порошкообразной (молотой кипелки) и гашеной (гидратной) порошкообразной (пушонки).

Комовая негашеная известь - полуфабрикат для получения молотой извести, гидратной извести (пушонки), известкового теста и молока. Комовую известь перевозят навалом в закрытых вагонах и автомашинах. Хранят комовую известь в сухом складе с деревянным полом, приподнятым над землей на 30 см. Попадание воды на известь вызывает сильный саморазогрев вплоть до 300 °С и при контакте с легковоспламеняющимися материалами (такими, как опилки, стружка) может вызвать пожар.

Негашеную порошкообразную (молотую) известь получают помолом комовой извести в шаровых мельницах. В известь часто вводят при измельчении 10…20 % гидравлических добавок (шлак, зола). Как и комовую, молотую известь без добавок делят на три сорта, с добавками - на два. Степень измельчения извести характеризуют полными остатками на ситах N 02 и N 008, которые должны составлять соответственно не более 1, 5 и 15 % от массы просеиваемой пробы.

Преимущество порошкообразной извести перед комовой состоит в том, что при затворении водой она ведет себя подобно гипсовым вяжущим: сначала образует пластичное тесто, а через 20…40 мин схватывается. Это объясняется тем, что вода затворения, образующая тесто, частично расходуется на гашение извести. При этом известковое тесто густеет и теряет пластичность. Благодаря меньшему количеству свободной воды материалы на основе порошкообразной извести менее пористые и более прочные.

Гидратная известь (пушонка) - гашеная известь в виде белого порошка заводского изготовления. Влажность гидратной извести должна быть не более 5 %; насыпная плотность - 400… …450 кг/м3. Остатки на ситах N 063 и N 008 должны быть соответственно не более 2 и 10 %. Ее выпускают двух сортов. Хранят известь в силосах или бункерах; перевозят в цементовозах, контейнерах, бумажных мешках и навалом.

Известковое тесто - паста плотностью 1300..1400 кг/м3 -образуется при гашении комовой извести избыточным количеством воды. Нормально гашеная известь, которая увеличилась в объеме не менее чем в три раза, называется жирной; известь, увеличившаяся в объеме менее чем в 2, 5 раза, - тощей. Чем жирнее и чище от примесей известковое тесто, тем оно больше присоединяет к себе песка при приготовлении растворов. Перевозят известковое тесто и молоко в автоцистернах.[7]

 

Гашение извести

 

Гашение известиможно производить как на стройплощадке, так и централизованно. В последнем случае гашение совмещается с мокрым помолом непогасившихся зерен, что увеличивает выход извести и улучшает ее качество.

На стройплощадке известь гасят в гасильных ящиках. Быстрогасящуюся известь заливают сразу большим количеством воды, чтобы не допустить перегрева и кипения воды, медленногасящуюся - небольшими порциями, следя за тем, чтобы известь не охладилась. Из 1 кг извести в зависимости от ее качества получается 2...2, 5 л известкового теста.

По окончании гашения жидкое известковое тесто через сетку сливают в известехранилище, где его выдерживают обычно не менее двух недель (пока не завершится процесс гашения). Известковое тесто с размером непогасившихся зерен менее 0, 63 мм можно применять сразу. Крупные непогасившиеся зерна опасны тем, что среди них могут быть пережженные зерна (пережог). Содержание воды в известковом тесте не нормируется. Практика показывает, что в хорошо выдержанном тесте соотношение воды и извести около 1.[7]

 

Технические свойства извести (кипелки)

Основными стандартными показателями качества комовой извести «кипелки» служат:

- содержание оксида магния, по которому известь подразделяется на кальциевую (до 5 %), магнезиальную (от 5 до 20 %) и доломитизированную (от 20 до 40 %);

- содержание активных оксидов (СаО + MgO), которое колеблется по требованию стандарта в пределах от 70 до 90 и более процентов;

- содержание непогасившихся зерен от 0 до 14 % в зависимости от качества извести;

- скорость гашения извести, по которой она разделяется на быстрогасящуюся со скоростью гашения до 8 мин, среднегасящуюся до 25 мин и медленногасящуюся более 25 мин;

- тонкость помола(для молотой «кипелки») по остатку на сите № 063 не более 2 %, а по остатку на сите № 008 не более 10 %.

Следует иметь в виду, что при определении непогасившихся зерен извести в их состав входят песчано-глинистые примеси, «недожог» и «пережог». Что касается «недожога», то он представляет собой неразложившийся известняк при обжиге из-за недостаточной температуры при диссоциации углекислого кальция. Таким образом, «недожог» в извести является, по сути дела, «балластом», ухудшающим качество извести.

В то же время «пережог» оказывает вредное влияние на свойства извести и при определенном содержании делает известь непригодной к употреблению. Объясняется это тем, что при обжиге известняка при повышенной температуре образовавшийся оксид кальция в извести начинает переходить в расплав и после охлаждения обожженного продукта он закристаллизовывается в более устойчивое состояние, чем СаО, обожженный при нормальной температуре.[1]

 


Производство извести

Известь получают путем обжига сырья в различных тепловых агрегатах, наиболее распространенным из которых являются шахтные печи.

 

 

 

Рисунок 1. Шахтная печь для обжига извести: 1 - шахта печи; 2 - механизм для передачи известняка и топлива; 3 - зона подогрева; 4 - зона обжига; 5 - зона охлаждения; 6 - подача воздуха; 7 - разгрузочный механизм [2]

 

Эти печи представляют собой вертикально смонтированные усеченные металлические конусы, соединенные основаниями друг с другом и офутерованные с внутренней стороны огнеупорным материалом. Высота печи составляет около 20 м. С верхней части печи через загрузочный механизм загружаются послойно при пересыпном способе куски известняка размером от 5 до 20 см и твердое топливо (кокс). Под собственным весом вся загрузочная масса продвигается вниз печи навстречу горячим газам и обжигается в зоне сгорания топлива при температуре от 800 до 1 000°С, поступая в выгрузочную часть печи. На выходе из печи получают обожженный продукт в виде кусков от белого до серого цвета, который называют комовой известью " кипелкой". При нагревании углекислый кальций диссоциирует по реакции:

 

СаСО3 = СаО + СO2 (4)

 

Оксид кальция является основой извести, в состав которой помимо СаО входит оксид магния и различные примеси, которые содержались в известняке. По содержанию оксида магния в комовой извести она подразделяется:

- на кальциевую - до 5 % MgO;

- магнезиальную - до 20 %;

- доломитизированную - до 40 %.

Одним из основных требований к растворам и бетонам является получение однородной структуры с распределением вяжущего в ней в виде тонких слоев, что приводит в общем случае к получению материала с максимальной прочностью. Естественно, добиться такого распределения вяжущего в случае использования комовой извести - задача весьма проблематичная, поэтому комовая известь является, по сути дела, полуфабрикатом, который необходимо перевести в состояние, когда оно могло быть легко и равномерно перемешано с заполнителями.

На практике это достигается двумя путями: химическим и механическим. Химический путь заключается в затворении комовой извести «кипелки» водой, при этом можно получить три вида продуктов перевода:

- порошкообразную гидратную известь " пушонку";

- известковое тесто;

- известковое молоко.

Для получения порошкообразной извести " пушонки" комовую известь затворяют водой, количество которой принимают из расчета, чтобы воды хватило только на химическую реакцию, которая протекает по схеме

 

СаО + Н2O = Са(ОН)2 (5)

 

В производственных условиях гидратную известь " пушонку" получают гашением в специальных аппаратах, называемых гидраторами. Такая известь с заполнителями перемешивается в сухом состоянии и затворяется водой. При затворении комовой " кипелки" большим количеством воды, больше чем необходимо на химическую реакцию, получается известковое тесто, которое представляет собой пластичную массу, содержащую около 50 % воды и 50 % гидратной извести «пушонки». Известковое молоко получается затворением комовой извести еще большим количеством воды, чем для получения теста. Второй путь - механический, состоит в помоле комовой извести в тонкий порошок, т. н. известь молотую " кипелку", основой которой является, также как и комовой извести, оксид кальция. [1]

 


Твердение извести

При смешивании гидратной «пушонки» с заполнителями и затворении смеси водой или при перемешивании теста с заполнителями происходят физико-химические процессы, в целом отличные от других минеральных вяжущих, а именно: известковое тесто - коллоидный раствор, полученный при затворении комовой «кипелки» или «пушонки» водой. Этот раствор представляет систему с коагуляционной структурой, связь между частицами которой обусловливается межмолекулярными силами взаимодействия, действующими через тонкие прослойки воды.

Для перехода системы к кристаллизационной структуре необходимо, чтобы вода из системы была удалена и частицы сблизились на расстояние ионных радиусов. А так как испарение воды при нормальной температуре из теста происходит медленно, то и процесс твердения извести замедленный.

Чтобы ускорить его, необходимо повышение температуры среды, что практически трудно осуществить. Однако советский ученый И. В. Смирнов решил эту задачу путем применения молотой извести «кипелки».

При затворении молотой извести процесс твердения идет по гидратационной схеме, т. е. стадии растворения и гидратации, коллоидации и кристаллизации развиваются непрерывно. Причем, в стадии растворения и гидратации выделяется большое количество тепла, которое ускоряет процесс испарения воды из теста или раствора, тем самым увеличивая скорость нарастания прочности. Исследованиями установлено, что строительные растворы, приготовленные на известковом тесте или на извести «пушонке», набирают в месячном возрасте 0, 7-1, 0 МПа, в то время как на молотой «кипелке» - 2, 7-3, 0 МПа. Независимо от применяемого вида извести процесс набора прочности растворов на этом не прекращается.

Весь процесс набора прочности известковых растворов проходит в три стадии. На первой стадии, которая длится месяц, прочность раствора обусловливается образованием кристаллического сростка гидроксида кальция, химизм образования которого происходит по реакции

 

СаО + Н2О = Са(ОН)2 (6)

 

Затем наступает стадия упрочнения кристаллического сростка Са(ОН)2 за счет карбонизации его углекислотой, присутствующей в атмосфере по реакции

 

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О (7)

 

При этом в процессе карбонизации выделяется химически связная вода, почему в первоначальные 1-2 года эксплуатации зданий оштукатуренные стены известковыми растворами остаются влажными. В этом процессе взаимодействия гидроксида кальция с углекислотой образуется плотный слой карбоната кальция, примерно толщиной 1-2 мм, который затрудняет доступ СО2 вглубь раствора. Однако и этот слой значительно повышает прочность раствора.

И, наконец, на третьей стадии, которая длится десятки, сотни лет, раствор продолжает набирать прочность за счет взаимодействия кристаллического Са(ОН)2 с кремнеземом песка, образуя при этом гидросиликат кальция по реакции

 

Са(ОН)2 + SiО2 = CaO·SiО2·H2О (8)

 

Полученное соединение обладает высокой прочностью и становится водостойким. Имеются примеры, которые свидетельствуют, что при разрушении зданий, просуществовавших 90-100 лет, кирпичная кладка разрушается по кирпичу, а не связывающему ее известковому раствору. [1]

Известковое тесто состоит из насыщенного водного раствора Са(ОН)2 и нерастворившихся мельчайших частиц извести. По мере испарения из него воды образуется пересыщенный раствор Са(ОН)2, из которого выпадают кристаллы, скрепляющие отдельные частицы в единый монолит. Поэтому известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно долго сохраняет пластичность, т. е. у извести отсутствует процесс схватывания.

Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние, т. е. известь - неводостойкий материал.

На воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. обратно переходит в известняк:

 

Са(ОН)2 + СО2 = СаСОз + Н2О (9)

 

Этот процесс называют карбонизацией, он протекает длительное время. При карбонизации выделяется вода, поэтому каменную кладку и штукатурку на известковых растворах подвергают сушке.

Для получения водостойкого материала к извести добавляют активные гидравлические добавки: золы ТЭС, доменный шлак, молотую пемзу и др. Последние содержат аморфные кремнезем SiO2 и глинозем Аl2О3, которые способны в присутствии воды образовывать с известью нерастворимые гидросиликаты и гидроалюминаты:

 

Са(ОН)2 +SiO2 + Н2О =nСаО • SiO2 •mН2О (10)

 

Твердение сопровождается значительным уменьшением объема известкового теста - усадкой, поэтому известь применяют в смеси с заполнителем - песком.

 


исунок 2. Схема получения, гашения и твердения воздушной извести.[7]

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2020-02-16; Просмотров: 94; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.046 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь