Гипсовые вяжущие материалы Сырье для производства гипсовых

Гипсовые вяжущие материалы

Сырье для производства гипсовых вяжущих n Гипсовые вяжущими материалами называют тонкоизмельченные продукты тепловой обработки естественных или искусственных и разновидностей сульфата кальция, способные после затворения водой схватываться, твердеть и превращаться в камень на воздухе.

n Различают гипсовые вяжущие: низкообжиговые и высокообжиговые. Низкообжиговые получают при 130 -180°С. Они состоят в основном из полуводяного гипса и быстро твердеют. К ним относятся гипсовые вяжущие (ГОСТ 125 -79), предназначенные для изготовления всех видов строительных изделий, производства строительных работ, а также для изготовления форм и моделей в фарфорофаянсовой, керамических и других отраслях промышленности. Высокообжиговые гипсовые вяжущие (ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс) получают при 6001000°С. Они состоят преимущественно из безводного сульфата кальция (ангидрита) и медленно твердеют.

n К гипсовым вяжущим веществам относят также смешанные композиции, основной составляющей которых является полуводный гипс, а дополнительной - известь, цемент, молотые гранулированные шлаки. В зависимости от вида дополнительной составляющей различают гипсоизвестковые, гипсоцементные, гипсошлаковые и другие вяжущие. Основное сырье для производства гипсовых вяжущих – гипсовый камень или природный двуводный гипс (Са. So * 2 H O) с теоретическим химическим составом, %: 32, 56 Са. О; 46, 51 SO и 20, 93 H O. Однако обычно он содержит примеси других материалов: известняка, доломита, глинистых веществ. Гипсовый камень – мягкий минерал. Его твердость по шкале Мооса 2; плотность 2200 -2400 кг/м 3 4 2 3 2

n При оценке качества сырья нужно знать не только его химический состав, но и физическую структуру, вид и количество примесей, характер их распределения в массе материала. Содержание примесей по ГОСТ 4013 -82 в гипсовом камне для производства гипсовых вяжущих материалов должно быть для гипса 1 - 4 го сорта соответственно не более 5, 10, 20 и 30%. Важное значение имеет характер кристаллизации двуводного гипса. Мелкокристаллический гипс обезвоживается быстрее и при более низкой температуре.

n Несколько реже в качестве сырья для получения гипсовых вяжущих используют ангидрит – безводный Ca. SO 4. Во многих месторождениях он залегает вместе с гипсовым камнем. Химический состав природного ангидрита, %: 41, 19 Ca. O и 58, 81 SO 3. Твердость по шкале Мооса 3 -3, 5; плотность 2900 -3100 кг/м 3.

n Гипсовое сырье добывают в основном открытым способом. Гипсодобывающие предприятия в основном представляют собой крупные высокомеханизированные производства с объемом добычи до 1 -2 млн. т камня в год. Один Новомосковский гипсовый комбинат, мощность которого составляет 2 млн. т гипсового камня в год, обеспечивает самым дешевым камнем Москву и центральные районы европейской части СССР. Почти на всех предприятиях камень отгружается потребителю после первичного дробления и рассева на фракции 0 -300, 0 -60 и 60 -300 мм. Однако, к сожалению, гипсовое сырье на карьерах и рудниках практически не обогащается.

n Важный резерв сырьевой базы гипсовой промышленности страны – гипсосодержащие отходы химической, пищевой и других отраслей, к которым относятся фосфогипс, борогипс, фторогипс, отходы производства лимонной кислоты и др. Ежегодный объем их выпуска составляет около 20 млн. т.

n Фосфогипс получают при переработке природных фосфатов в фосфорную кислоту и фосфорные удобрения. При производстве каждой тонны фосфорной кислоты получается 4 т фосфогипса. Отфильтрованный от фосфорной кислоты фосфогипс состоит на 80 -98% из Ca. SO 4*2 H 2 O, но содержит до 25% влаги и загрязнен примесями фосфатов (0, 5 -1, 2% Р 2 О 5 ) и фтора. Он отличается очень высокой дисперсностью – размер частиц колеблется в пределах 0 -150 мкм. Возможность утилизации фосфогипса для производства гипсовых вяжущих лимитируется главным образом содержанием в нем Р 2 О 5. При высоком содержании Р 2 О 5 фосфогипс после тепловой обработки либо имеет низкую прочность, либо совсем не твердеет.

n n Борогипс – отход производства борной кислоты – представляет собой шлам влажностью 40 -50%. Основная его составляющая – сульфат кальция; содержание кремнезема достигает 2025%, В 2 О 3 – 0, 5 - 1, 5%. Фторогипс – отход производства фтористоводородной кислоты из плавикового шпата. Он представляет собой плотную массу с влжностью 1520% состоящую в основном из сульфата кальция (80 -85%) с примесью 2 -2, 5 % фтористого кальция.

Дегидратация двуводного гипса n Двуводный гипс по мере повышения температуры постепенно дегидратируется и переходит в безводное состояние, превращаясь в итоге не растворимое, <намертво> обожженное соединение. Регулируя температуру обжига, получают гипсовые вяжущие, отличающиеся строительно – техническими свойствами. Степень дегратации двуводного гипса зависит от температуры и длительности тепловой обработки, а также от давления водяных паров. Продукт тепловой обработки практически представляет собой смесь отдельных фаз системы Ca. SO 4 – H 2 O.

При 105 -135°С двуводный гипс сравнительно быстро теряет кристаллизационную воду и переходит в полугидрат Ca. SO 4*2 H 2 O ->Ca. SO 4*0, 5 H 2 O+1, 5 H 2 O В зависимости от вида сырья, режима обжига и других факторов кристаллы каждой модификации сульфата кальциях могут в известных пределах отличаться друг от друга формой, размером и свойствами. В целом все известные модификации сульфата кальция имеют три типа кристаллических решеток: двуводного гипса, полугидрата и ангидрида. Их общий структурный элемент – цепочки Ca – SO 4 – Ca – SO 4.

Технология производства низкообжиговых гипсовых вяжущих Технологический процесс производства гипсовых вяжущих состоит в измельчении гипсового камня (дроблении и помоле) и тепловой обработке (дегидратации). Наиболее распространенные технологические схемы условно можно представить следующим образом: n

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Дробление → помол → варка Дробление → сушка + помол → варка Дробление → помол → варка → помол Дробление → сушка + помол → варка →помол Дробление → обжиг → помол Дробление → обжиг + помол Дробление → запаривание → помол

Производство гипсовых вяжущих в гипсоварочных котлах Она состоит из размольной камеры и быстро вращающегося ротора с дисками, на которых шарнирно укреплены молотки. Над мельницей находится прямоугольная металлическая шахта высотой 9 -14 м, а на высоте 1 м от размольной камеры – течка, через которую в мельницу поступает предварительно дробленное сырье. В шахтной мельнице может одновременно осуществляться помол и сушка сырья.

Гипсоварочный котел – цилиндр с вогнутым сферическим днищем, изготовленный из жароупорной стали и обмурованный кирпичной кладкой. Продолжительность дегидратации гипсового камня в котлах зависит от их емкости, тонкости помола порошка и т. д. Она колеблется от 50 мин до 2, 5 ч. В котлах например, объемом 12 м куб. температура сырья быстро поднимается с 80 до 119°С. Производительность наиболее перспективного варочного котла СМА – 158 вместимостью 15, 2 м куб. сост. 8, 5 т/ч. Удельный расход условного топлива на 1 т. гипса сост. 52 кг при использовании газа и мазута. Удельный расход электроэнергии 105 – 110 МДж.

Производство гипса во вращающихся печах Вращающаяся печь – наклонный металлический барабан, по которому медленно перемещается дробленный гипсовый камень с размеров кусков до 35 мм. Для обжига гипса используют печи длиной до 814 м и диаметром 1, 6 -2, 2 м. Обжиг производят по методу как прямотока, так и противопотока. Температура поступающих в печь горячих газов при прямотоке должна быть 950 -1000°С, при противопотоке – 750 -800°С.

При обжиге во вращающихся печах необходимо создавать однородность размеров кусков сырья, поступающего на обжиг, и их сохранность при тепловой обработке. В зависимости от времени нахождения материала в печи определяют предельно допустимый размер кусков. Так, куски размером 40 мм должны нахождения материала в печи определяют предельно допустимый размер кусков. Так куски размером 40 мм должны находиться в печи 1, 5 -2 ч. Выходящий из печи горячий материал направляют в бункера выдерживания или сразу подвергают помолу.