Цех производства комовой извести

   Объемные  изменения. При твердении растворов и бетонов, изготовленных из строительной воздушной извести, возможны объемные изменения в основном трех видов: неравномерное изменение объема, обусловленное замедленной гидратацией частичек пережога: усадка и набухание; изменения, вызванные температурной деформацией.

   Прочность растворов и бетонов на строительной воздушной извести прежде всего зависит от условий ее твердения. Гидратное твердение растворов на молотой негашеной извести дает возможность через 28 сут. воздушного твердения получать их с прочностью при сжатии до 2-3 МПа. При автоклавном твердении можно легко изготовлять плотные известково-песчаные бетоны с прочностью при сжатии до 30-40 МПа и более. Прочность растворов и бетонов на строительной извести возрастает также с увеличением ее активности и уменьшением до некоторого предела водоизвесткового отношения.

   Долговечность известковых растворов и бетонов зависит от вида извести и условий ее твердения.

   Известковые растворы и бетоны – вполне воздухостойкие материалы. В воздушно-сухих условиях создаются наиболее благоприятные условия для их упрочнения вследствие карбонизации гидрата окиси кальция углекислотой воздуха. Во влажных условиях известковые строительные растворы и бетоны, отвердевшие в обычных температурных условиях, постепенно теряют прочность и разрушаются. Разрушение при этом наступает особенно быстро, если бетоны то замерзают, то оттаивают. Чем активнее в растворах и бетонах прошли процессы карбонизации извести, тем они более водостойки и морозостойки. Об этом убедительно свидетельствует длительная сохранность многих фасадов зданий, оштукатуренных известковыми растворами.

   Известково-песчаные бетоны и изделия автоклавного твердения, особенно изготовленные на молотой негашеной извести, характеризуются высокой водо- и морозостойкостью. В этом отношении они практически равноценны изделиям из бетонов на цементах. [2, c. 129-133] 

   2.2. Технические требования

   Требования  к важнейшим свойствам извести, применяемой в строительстве  и промышленности строительных материалов, содержатся в ГОСТ 9179-77 «Известь строительная. Технические условия».[5, с. 7]

   Качество  воздушной извести оценивается  по разным показателям, основным из которых  является содержание в ней свободных  оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.

   В негашеной кальциевой извести 1-го сорта  активных окисей кальция и магния должно быть не менее 90%, 2-го сорта –  не менее 80% и 3-го сорта – не менее 70%. В магнезиальной и доломитовой  извести количество свободных окисей кальция и магния должно быть: в 1-м сорте не менее 85%, во 2-м сорте не менее 75% и в 3-м сорте не менее 65%. [2, с. 72 - 73]

   Исходными материалами для производства воздушной  извести являются многие разновидности известково - магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.), Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСО₃, и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).

   Чистые  известково-магнезиальные породы - белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями оксидов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные  тона, а углистыми примесями - в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.

   Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5 - 1 % гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирит), которые уже при 1200˚С и более вызывают образование в, процессе  обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов оксида кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием  «пережог».[2, с. 74-75]

   Карбонатные породы для производства строительной извести (ОСТ 21-27-76) в зависимости  от химического состава подразделяются на семь классов (табл. 1).

  Таблица 1

  Требования  к химическому  составу известняков  для производства известковых вяжущих

 

   При конвертерном способе выплавки стали (ТУ-14-1-123-71), известь подразделяется на два сорта: 1-й и 2-й. Содержание активных СаО- МgО в извести должно быть не менее: 1-го сорта – 92%, 2-го сорта – 91%; содержание МgО для обоих сортов - 8±3%; содержание SiO₂ не более: 1-го сорта – 2%, 2-го сорта – 3%; содержание S не более: 1-го сорта – 0,06%, 2-го сорта – 0,09%; содержание Р для обоих сортов – не более 0,1%; содержание Al₂O₃+Fe₂O₃ для обоих сортов – не более 2,8%; остаточные потери при прокаливании извести для обоих сортов - 5±2%; время гашения извести по методике ГОСТ 22688-77 для обоих сортов – не более 5 мин. Размер кусков извести должен быть в пределах 10 – 30 мм, при этом содержание кусков размером менее 10 мм не должно превышать по массе 10%.

   К составу и свойствам извести, используемой в химической промышленности, предъявляются различные специфические требования, главными из которых являются высокая степень химической чистоты и максимальное содержание свободной окиси кальция.

   Основные  требования к извести, выпускаемой  сахарной промышленностью, - высокое содержание окиси кальция и ее реакционная способность при минимальном содержании примесей и погасившихся зерен. [5, с.8] 

   2.3. Описание процесса обжига извести

   Обжиг является основной технологической  операцией в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Целью обжига являются:

   1) возможно полное разложение (диссоциация)  СаСО₃ и MgСО₃* СаСО₃ на СаО, МgО и СО₂;

   2) получение высококачественного  продукта с оптимальной микроструктурой частичек и их пор.

   Если  в сырье есть глинистые и песчаные примеси, то во время обжига между  ними и карбонатами происходят также  реакции с образованием силикатов, алюминатов и ферритов кальция и магния.

   Реакция разложения (декарбонизация) основного компонента известняка - углекислого кальция – идет по схеме CaCO₃→CaO+CO₂.

   Диссоциация углекислого кальция возможна лишь при условии, если давление диссоциации  будет больше парциального давления СО₂ в окружающей среде. При обычной температуре разложение СаСО₃ невозможно, поскольку давление диссоциации ничтожно. Установлено, что при температуре 600^о С в среде, лишенной углекислого газа, начинается диссоциация углекислого кальция, причем она протекает очень медленно. При дальнейшем повышении температуры диссоциация СаСО₃ ускоряется.

   Декарбонизация  начинается при температуре на поверхности  кусков около 850^о С при содержании СО₂ в отходящих газах около 40 – 45 %. Скорость декарбонизации известняка при обжиге зависит также от размеров обжигаемых кусков и их физических свойств. Разложение СаСО₃ происходит не сразу во всей массе куска, а начинается с его поверхности и постепенно проникает к внутренним его частям. Скорость передвижения зоны диссоциации внутрь куска увеличивается с повышением температуры обжига.

   Декарбонизация  известняков при низких температурах (800 – 850^о С) приводит к образованию окиси кальция в виде массы губчатой структуры, сложенной из кристаллитов размером около 0,2 – 0,3 мкм и пронизанной тончайшими капиллярами диаметром около 80 А.

   Повышение температуры обжига до 900 и особенно до 1000^о С обусловливает рост кристаллов окиси кальция до 0,5 – 2 мкм и значительное уменьшение удельной поверхности – до 4-5 м²/г, что должно бы отрицательно отражаться на реакционной способности продукта.

   Наконец, обжиг при температурах 1400^о С и выше вызывает увеличение объемной массы, резкое уменьшение пористости и образование кристаллов окиси кальция и их конгломератов значительных размеров – 10-20 мкм и больше, что предопределяет замедленное их взаимодействие с водой, характерное для пережженной извести.

   Выбор температуры обжига известняка зависит  и от наличия в нем примесей углекислого магния. В отличие  от углекислого кальция МgСО₃ при нагревании разлагается при более низкой температуре: начало около 400^о С и полная диссоциация при 600-650^о С. Реакционная же способность образующегося при этом МgО, как и СаО, с повышением температуры обжига значительно уменьшается. Уже при 1200-1300^о С получается намертво обожженная окись магния – периклаз, который практически вяжущими свойствами не обладает и только при очень тонком измельчении начинает медленно взаимодействовать с водой. Достаточно активная окись магния получается при обжиге доломитов и доломитизированных известняков при 850-950^о С. [2, с. 80-84] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   3. Технологическая часть

   3.1. Характеристика сырьевых материалов, полуфабрикатов и топлива

   В данном курсовом проекте используются следующие сырьевые материалы, полуфабрикаты и топливо:

   Мел - Белгородского месторождения:

   Химический  состав:

   SiO₂ – 1,02%; Al₂O₃ – 0,2%; Fe₂O₃ – 0,06%; CaO – 47%; MgO – 0,08%;

   Влажность W=20 %;

   Мел фракции 100 мм;

   Примеси – глина;

   Топливо: Газ – Ставропольский, Q_н=9400 ккал/нм³

   Транспорт – авто. 

          3.2. Описание технологических процессов

   Производство  комовой негашеной извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки известняка, подготовки топлива и обжига известняка.

   1.Добыча  сырья.

   Известняки  добывают обычно открытым способом в  карьерах после удаления верхних  покрывающих непродуктивных слоев. Плотные известково-магнезиаль-ные породы взрывают. Для этого вначале с помощью станков ударно-вращательного (при твёрдых породах) или вращательного бурения (при породах средней прочности) бурят скважины диаметром 105-150 мм, глубиной 5-8 м и более на расстоянии 3,5-4,5 м одна от другой. В них закладывают надлежащее количество взрывчатого вещества (игданита, аммонита) в зависимости от прочности породы, мощности пласта и требуемых габаритов камня.

   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. [2,с. 78-79]

   2.Приготовление  сырьевой смеси.

   Так как размеры глыб добытой горной породы нередко достигает 500-800 мм и  более, то возникает необходимость  дробления их и сортировки всей полученной после дробления массы на нужные фракции. Это осуществляется на дробильно- сортировочных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу с использованием щековых конусных и другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк целесообразно непосредственно на карьере и доставлять на завод лишь рабочие фракции. [2, с. 80]