Вопросы 1. Основные понятия и определения 2. Основные

Вопросы 1. Основные понятия и определения 2. Основные схемы получения гипсовых вяжущих 3. Технология получения прочного гипса α – Ca. SO 4*0, 5 H 2 O 4. Утилизация гипсосодержащих отходов 5. Твердение и свойства гипсовых вяжущих 6. Основные показатели качества гипсовых вяжущих

1. Основные понятия и определения Гипсовые вяжущие материалы --тонкоизмельченные продукты термообработки сульфата кальция, способные после затворения водой схватываться, твердеть и превращаться в камень на воздухе. Низко бжиговые 130─180 0 С Ca. SO 4*0, 5 H 2 O (Г ─2 до Г─25. ) Высокообжиговые 600─1000 0 С Ca. SO 4 ─ медленно твердеет. 2. Основные схемы получения Основные схемы ( Д - дробление, П-помол, С-сушка, В-варка, О-обжиг) 1. Д → П → В (сухое сырье) Низкообжиговый в котлах. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Д → С → П→ В (если влаги >1%) Низкообжиговый в котлах Д→ (С + П) →В (совместно) Низкообжиговый в котлах Д → П → В →П (вторичный помол Ca. SO 4*0, 5 H 2 O) Низкообжиговый в котлах Д → (С +П) →В→П (вторичный помол Ca. SO 4*0, 5 H 2 O) Низкообжиговый в котлах Д→ О → П (низко – и высокообжиг. гипс в сушильных барабанах) Д → (О + П) (совмещенный помол и обжиг) Д→ Запаривание → П (для получения гипса повышенной прочности α–Ca. SO 4*0, 5 H 2 O 3 схемы получения в аппаратах ─ в котлах (60% гипсовых вяжущих - в котлах периодических). ─ в барабанах сушильных (35% гипсовых вяжущих) ─ в мельницах

1 - Схема получения в котлах: -дробление камня на дробилке (щековой) до 10– 20 и 20– 35 мм -помол шахтной мельницы с одновременной сушкой (газы из котла с t = 200 – 900 °С). -улавливание тонкодисперсных частиц гипса в пылеулавливающих устройствах и подачи в котел -тепловая обработка (время 1 – 2 час) - выдержка в бункере томления - транспортировка в бункер готового строительного гипса. гипс камень дробление Измельчение Улавливание пыли Ca. SO 4 Варка Выдержка Ca. SO 4 * 0, 5 H 2 O Достоинство метода: получение продукта хорошего качества, не загрязненного золой. Недостаток: периодичность. Хранение продукта и отправка потребителю

2 -я схема - в барабанных сушилках (так же как и в котлах) Достоинства: дешевизна, автоматизация. Недостаток: выше расход топлива, (т. к выше пылеунос. ) 3 -я схема - в мельницах Технология Д →П + О дробление 10 -15 мм измельчение газ воздух И дробление Получение тепла Совмещать помол и обжиг можно, сепарирование т. к. температура горячих газов 700 – 800 °С, а температура дегидратации мала ( 130 – 170 °С). Достоинства: • • Минимум аппаратов Компактность Высокая производительность Недостаток: • Неравномерность обжига крупных и мелких частиц (недожог и пережог) отсюда – быстро схватывается и понижается прочность. крупный Очищенн ый газ в атмосфер у. Улавливание пыли Ca. SO 4 * 0, 5 H 2 O проду кт

3. Технология получения прочного гипса α – Ca. SO 4*0, 5 H 2 O Достоинства продукта: однородный состав, крупная и правильная кристаллизация, меньшая водопотребность, повышенная прочность. Недостатки: значительные расходы тепла. Сущность – обезвоживать надо в герметичных аппаратах в среде насыщенного пара, чтобы вода удалялась не в виде пара, а в капельно жидком состоянии ( при Р >Ратм или тепловой обработкой) а) Способ «самозапаривания» в Автоклавах: - Общая продолжительность цикла 12 – 24 часа. - Дробление (размер камня– 100– 400 мм) – Дегидратация ( τ = 6 час, P = 0, 6 МПа) – Сушка при атмосферном давлении (10 ч) – Охлаждение 4 час. – Размалывание дробление Излишки пара «самозапарник» Топочные газы ( в трубах аппарата) Дегидратация в паровой среде. Сушка продукта здесь же измелчение

Технология получения α - Ca. SO 4*0, 5 H 2 O в растворах солей (в открытых емкостях) Температура кипения растворов Ca. Cl 2, Mg. SO 4, Na 2 CO 3, Na. Cl и т. д. (при Ратм) выше температуры дегидратации гипса. Достоинства данного способа: Продукт высокого качества, Уменьшение времени производительного цикла Недостаток: усложнение процесса (отделение гипса и сушилка). Дробление Измельчение Смешение и кипичение Отцеживание и центрифугирование Промывка для удаления солей Сушка 70 -80 °С Измельчение Дозировк а раствора

4. Утилизация гипсосодержащих отходов Фосфогипс – отход производства ЭФК. Ca 5 F(PO 4)3+ H 2 SO 4 → H 3 PO 4 + Ca. SO 4*2 H 2 O Примеси – P 2 O 5, Ca. F 2 и т д (если их больше 5%, то надо промыть) Стадии технологии –Репульпация фосфогипса (Ж : Т = 1 : 1) –Автоклавная обработка (гидротермальная) (150– 175 0 С, 0, 4– 0, 7 МПа) Ca. SO 4*2 H 2 O → α –Ca. SO 4*0, 5 H 2 O + 1, 5 H 2 O (происходит одновременное удаление H 3 PO 4) –Отделение α –Ca. SO 4*0, 5 H 2 O от воды на вакуумном фильтре –Сушка коржа (~10% влаги) в сушильном барабане –Измельчение в мельницах 5. Твердение и свойства низкообжиговых гипсовых вяжущих При тепловой обработке получается β - Ca. SO 4* 0, 5 H 2 O При тепловлажной обработке получается α – Ca. SO 4*0, 5 H 2 O Твердение Ca. SO 4*0, 5 H 2 O + 1, 5 H 2 O = Ca. SO 4*2 H 2 O Т. е. раствор пересыщен по отношению к Ca. SO 4*2 H 2 O, следовательно ─ из раствора выпадают кристаллы Ca. SO 4*2 H 2 O ─ раствор объединяется сернокислым кальцием (Ca. SO 4) ─ следовательно Ca. SO 4*0, 5 H 2 O опять растворяется и снова кристаллизируется Ca. SO 4*2 H 2 O.

2 этапа формирования прочной структуры: ─ образование каркаса кристаллизационной структуры ─ обрастание каркаса гидратными новообразованиями Этапы твердения ─ индукционный период (масса подвижна и текуча) ─ начало схватывания (текучести нет, но достаточно подвижна) ─ конец схватывания (превращение в камневидное тело) Количество воды, г/кг 1. Ca. SO 4*0, 5 H 2 O → Ca. SO 4*2 H 2 O 1 кг → 1, 185 кг 2) α -Ca. SO 4*0, 5 H 2 O → Ca. SO 4*2 H 2 O 3) β -Ca. SO 4*0, 5 H 2 O → Ca. SO 4*2 H 2 O 186 г теоретически 350 – 450 практически 600 – 800 практически Куда девается избыточная вода? Из затвердевшего материала она испаряется и гипсовый камень остается пористый (50 – 60%). Следовательно, чем меньше водопотребность - тем меньше пористость, - тем выше плотность, - тем выше прочность ! Поэтому из α ─ полугидрата получается более прочные изделия.

Твердение и свойства высокообжиговых гипсовых вяжущих (Ca. SO 4 – ангидрит, намертво обожжен, нерастворим в воде, повышенной водостойкости). Основные параметры обжига ангидритового вяжущего: 600– 750 °С, 3– 4 ч, измельчение с добавлением катализаторов. Катализатор 1 - 8% от массы Ca. SO 4 (Ca. O, обожженный доломит, различные сульфаты) служит для «оживления « (увеличивает растворимость Ca. SO 4 и создает условия для его гидратации и кристаллизации из раствора Ca. SO 4*2 H 2 O). Срок схватывания Название Ангидратовое вяжущее – Ca. SO 4 (600– 750 °С, 3– 4 ч), начало Н. м. 30 мин конец Н. б. 24 час Высокообжиговый гипс (800– 1000°С), Ca. SO 4+Са. О– катализатор твердения (3 -5%) Н. м. 2 час Н. б. 12– 36 ч Гипсоцементно – пуццолановое вяжущее – ГЦПВ (низкообжиговый гипс + ПЦ + активные минеральные добавки) Н. м. 4 мин Максимльный остаток, % Н. б. 15% (на сите № 008) Н. б. 2% (на сите № 2) Соста в вяжу щего, вяж : песок 1: 3 Срок испыт ания, сут Прочность при сжатии, МПа 28 марка 5 марка 10 марка 15 марка 20 28 марка 10 марка 15 марка 20 Н. б. 20 мин 1: 0 Гипсошлаковое вяжущие – полуводный гипс + зола или шлаки Гипсоизвестковые вяжущие – гипс (50– 70%) + известь (30– 50%)

• • 6. Основные показатели качества гипсовых вяжущих: Водопотребность, сроки схватывания тонкость помола, прочность при сжатии и растяжении и др. Классификация гипсовых вяжущих по срокам схватывания Начало схватывания, мин 1. А–быстротвердеющие 2. Б-нормильно твердеющие 3. В-медленно твердеющие Конец схватывания, мин Не ранее 2 Не ранее 6 Не ранее 20 Не позднее 15 Не позднее 39 Не нормируется Замедлители схватывания: кератиновый замедлитель, сульфитно – дрожжевая бражка и др. Ускорители схватывания: Ca. SO 4* H 2 O, Na. Cl, H 2 SO 4. Классификация по тонкости помола Остаток на сите 0, 2 мм 1 грубого помола II среднего помола III полного помола Не более 23% Не более 14% Не более 2%

Марка гипсовых вяжущих – это величина прочности при сжатии образцов балочек 40 Х 160 (через 24 ч после затвердения водой) Г = 2; 3; 4; 5; 6; 7; 10; 13; 16; 19; 22; 25. Г-2 Прочность, (min) МП при сжатии - при изгибе Г-4 Г-6 Г-10 Г- 16 Г - 22 Г- 25 2 1, 2 4 2 6 3 10 4, 5 16 6 22 7 25 8 Пример: если прочность 5, 2 МПа, начало схватывания 5 мин, конец 9 мин. , остаток на сите 9%, тогда запись Г ─ 5 А II. Как увеличить прочность: сушкой при 600 С (прочность выше в 2 раза). При твердении гипс увеличивается в объеме до 1%. Супергипс ─ α – Ca. SO 4*0, 5 H 2 O (повышенная чистота, высокая тонкость помола, плотность – 60 -70 МПа). Недостаток гипсовых вяжущих : ─ низкая прочность, ─ в воде гипсовый камень разрушается (растворяется Ca. SO 4*2 H 2 O) и разрушаются кристаллические сростки).

Рис 3 -1

Рис 3 -2