ВОЗДУШНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ИЗВЕСТЬ 1 Классификация известковых вяжущих веществ

ВОЗДУШНАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ИЗВЕСТЬ 1. Классификация известковых вяжущих веществ. Сырьевые материалы для производства извести. 2. Теоретические и технологические основы производства извести. 3. Гашение извести, свойства, твердение и применение.

классификация известковых вяжущих веществ Известковые вяжущие негашеная известь- кипелка - комовая известь МПа твердость – 2 -3, пористость – 35%, ρн=0, 8 -1 т/м 3; - молотая известь. гашеная известь - известь-пушонка гидратная известь , W не › 4%, содержание Ca. O+Mg. O не < 67%, ρн=0, 4 -0, 65 т/м 3; - известковое тесто, W=45 -50%, ρо=1300 -1450 кг/м 3; - известковое молоко. известковокремнеземистые вяжущие Р=0, 8 -1, 3 t=175 -200˚С.

сырьевые материалы для производства извести - - - плотные известняки – плотность -2, 2 -2, 6 г/см 3; прочность -8 -200 МПа, влажность – 2 -6%; мрамор - плотность -2, 65 -2, 9 г/см 3, прочность -50 -200 МПа, влажность – 26%; мел - плотность -1, 5 -2, 0 г/см 3, влажность – 15 -30%. Размер частиц мела менее 0, 01 мм; известковый туф. Средняя плотность туфа 1, 4 - 1, 8 г/см 3 и прочность 50 – 800 кг/см 2; известняк-ракушечник состоит из расколотых или целых раковин, слабо цементированных мелкозернистым кальцитом ; доломитизированный известняк. требования к карбонатным породам для производства извести наименования классы А Б В Г Д Ca. CO 3, %, не менее 93 90 85 47 72 Mg. CO 3, %, не менее 4 7 7 45 8 глинистые примеси 3 3 8 8 20

СЫРЬЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗВЕСТИ Углекислый кальций бывает представлен обычно кальцитом и в редких случаях, частично или полностью, арагонитом. o o Кальцит (Са. СО 3) – известковый шпат. Его химический состав: Са. О – 56, 04%, СО 2 – 43, 96%. Кристаллизуется кальцит в тригональной системе. Арагонит (λ-Са. СО 3) кристаллизуется в ромбической системе и отличается от кальцита лишь тем, что ионы Са 2+ и (СО 3)2 - в его решетке упакованы по принципу плотнейшей гексагональной кладки. Арагонит представляет собой метастабильную фазу, постепенно переходящую при обычной температуре в кальцит.

теоретические основы производства извести o Сa. CO 3 → Ca. O + CO 2 – 178 к. Дж При полном разложении 1 кг углекислого кальция образуется 0, 56 кг Са. О и 0, 44 кг С 02. Следовательно, для получения 1 кг Са. О требуется: = 1, 786 кг Са. С 03. Оптимальная температура обжига 900˚С. недожог извести - наличие в извести неразложившихся зерен Ca. CO 3 (неправильная эксплуатация печи, неправильный подбор размеров кусков); пережог извести - крупные, плотные кристаллы Са. О – замедленное гашение извести, появление трещин в силикатных материалах и изделиях. Граница между наружным обожженным cлоем и внутренним необожженным называется зоной диссоциации.

теоретические основы производства извести Факторы, влияющие на обжиг известняка: 1. Температура. Если скорость продвижения зоны диссоциации при температуре 950° С принять за единицу, то при температуре 1050° С она увеличится в 1, 8 раза, а при 1150° С — в 4 раза. 2. Размер кусков – шахтная печь – 20 -40 мм – съем продукции – 2000 кг/м 3 в сутки; 40 -80 мм – 1000 кг/м 3 в сутки; 80 -150 мм – 500 кг/м 3. Вращающаяся печь – 10 -20 мм, 20 -40 мм. Должно быть оптимальное соотношение кусков топлива и известняка 1: 2 – 1: 3 (шахтные пересыпные печи). 3. Вид используемого сырья. Повышение плотности природных карбонатов кальция требует увеличения температуры их разложения, поэтому температура обжига мраморов и известняков высокой плотности на 50— 80° С выше температуры обжига рыхлого сырья, например, мела. 4. Вид и содержание примесей: - повышение содержания Mg. CO 3 приводит к снижению температуры обжига – 800 -1000˚С; - повышение содержания глинистых и песчаных примесей приводит к ухудшению скорости гашения извести: образование при 700— 800° С силикатов кальция и при температуре 900— 1200° С с образованием новых соединений — ферритов и алюминатов кальция (Ca. O* Fe 203; 2 Ca. O*Fe 203; Са. О* А 1203), обладающих низкой вязкостью и низкой температурой плавления (так называемой жидкой фазы). Жидкая фаза обволакивает зерна Са. О, образуя медленногасящуюся известь. Происходит ошлаковывание извести – поверхность извести не рассыпается при гашении, образуются крупные, плотные кристаллы Са. О. 5. Парциальное давление углекислого газа – тяга в печи для удаления СО 2. 6. Введение минерализаторов – пропитка пористого известняка раствором Ca. Cl 2 - 0. 5 -1. 0%. Снижается температура обжига, ускоряется процесс обжига и скорость гашения извести.

Примерная схема совмещенного производства крупнокусковой, мелкокусковой извести, известкой муки (топливо – газ) 1 – склад сырья; 2 – технологический водопровод; 3 – топливный газопровод; 4 - грохот с отверстиями 120 -180 мм; 5 – машина для промывки известняка; 6 - грохот с отверстиями 80 мм; 7 – грохот с отверстиями 20 мм; 8 - склад мелкокусковой извести из вращающейся печи; 9 –склад крупнокусковой извести из шахтной печи; 10 - склад известняковой муки; 11 - щековая дробилка с шириной разгрузочной щели 120 -180 мм; 12 – конусная дробилка с шириной разгрузочной щели 40 мм; 13 - шахтная печь; 14 – циклонные пылеосадители; 15 -электрофильтры; 16 -вращающаяся печь с запечным теплообменником; 17 – холодильник извести; 18 топка мельницы известняковой муки; 19 -сепараторная мельницы известняковой муки; 20 -проходной сепаратор мельницы; 21 - газы в пылеосадители и атмосферу.

технологические основы производства извести Тепловые аппараты для обжига извести: 1. шахтные печи; 2. вращающиеся печи; 3. печи «кипящего слоя» . У шахтных печей КПД несколько выше, чем у других печных агрегатов и составляет примерно 0, 4 -0, 75. Преимущества шахтных печей: печи характеризуются непрерывностью действия, пониженным расходом топлива и электроэнергии, а также простотой в эксплуатации и требуют небольших капитальных вложений. По способу обжига шахтные печи: 1. пересыпные; 2. полугазовые; 3. газовые; 4. шахтные печи с выносными топками на жидком топливе. Типы конструкций шахтных печей

ШАХТНЫЕ ПЕЧИ o В пересыпных печах твердое топливо с малым содержанием летучих веществ – антрацит, кокс и тощие сорта каменного угля, дающие при горении короткое пламя, подается вместе с сырьем и сгорает между кусками обжигаемого материала. Шахтные пересыпные печи рассчитываются на суточную производительность 50, 100, 200 т и более. Расход условного топлива в этих печах составляет примерно 13 -16% массы обожженной извести, или 3800 -4700 к. Дж на 1 кг. В шахтных печах с выносными топками применяют длиннопламенное топливо с высоким содержанием летучих веществ – длиннопламенные угли, торф, сланцы. В зависимости от условий сжигания топлива различают печи с топками полного сгорания и печи с полугазовыми, в частности аэрофонтанными. Для них характерен повышенный расход топлива на обжиг извести, достигающий в печах с топками полного сгорания 25%, а в печах с полугазовыми топками 18 -20% массы продукта. Производительность шахтных печей с полугазовыми топками 20 – 50 т /сут. Шахтные газовые печи – производительность 15 -200 т/сут, расход топлива – 14 -20% от массы извести.

технологические основы производства извести Рабочая высота шахтных печей – 10 -28 м, диаметр – до 6 м. Шахтная пересыпная печь конструкции Гипрострома производительностью 100 т/сут: 1 — выгрузочный механизм – колосниковая решетка с возвратнопоступательным режимом; 2 — футеровка; 3 — слой кладки из легковесного кирпича; 4 — слой теплоизоляционной засыпки; 5 — отверстия для установки датчиков уровнемера шихты; б — патрубки для отсоса газов; 7 — загрузочное устройство двухклапаный затвор с поворотной чашей; 8 — скиповый подъемник; 9 — вспомогательные люки (лазы); 10 — гляделки; 11 — барабанный затвор; 12— фундаментная плита

СКИПОВЫЙ ПОДЪЕМНИК В зависимости от высоты шахтных печей высота подъема ковша по вертикали составляет 25— 35 м. Грузоподъемность скиповых подъемников бывает от 0, 5 до 3 т при скорости подъема 30— 100 м/мин. Тяга в печах создается дымососной установкой, устанавливаемый на загрузочной площадке печи. Создается значительной разрежение воздуха в шахте → повышается скорость движения газов и воздуха → Улучшаются условия теплопередачи от газов обжигаемому материалу → повышается производительность печи. Разрежение – 0, 5 -1, 8 МПа. При искусственном дутье воздух подается в нижнюю часть печи дутьевым вентилятором под давлением 2, 5 – 6, 0 МПа.

Расположение зон в шахтной печи, работающей на твердом короткопламенном топливе, распределение по ним температуры материала и газов, состав газообразных продуктов 1, 2, 3 — кривые температуры поверхности кусков сырья, центра кусков (пунктирная), газов; 4, 5, 6, 7 — кривые содержания в газах СО, 02, С 02 в результате горения топлива, суммарного С 02 Зона подогрева печи расположена в верхней части шахты и занимает 45— 55% ее полезной высоты. Температура газов в конце зоны (при выходе из зоны обжига) - 950 -1000˚С, вначале -150 -200˚С. Mg. С 03 →Mg. О + СО 2 ↑ Зона охлаждения располагается в нижней части печи и занимает около 25% ее полезной высоты. В зоне охлаждения куски извести отдают тепло движущемуся навстречу холодному воздуху. Зона обжига расположена в средней части шахты печи и занимает 20— 30% ее полезной высоты. Температура поверхности кусков известняка (кривая 1) повышается от 900— 950° С в начале зоны обжига до 1100— 1150° С в конце, что необходимо для полного разложения кусков Са. С 03.

технологические основы производства извести Преимущества: - высокий съем продукции; -низкий расход топлива – 4600 -5480 к. Дж/кг. Схема печи дня обжига известняка в кипящем слое производительностью 300 т/сут: 1, 5, 12 и 17 — внешние переточные устройства; 2 — холодильник; 3, 7, 8 —камеры; 4 — сплошная перегородка; 6 — люк; 9 — загрузочный патрубок; 10 — патрубок для отвода газов; 11, 13 и 15 — газораспределительные решетки; 14 — циклон; 16 — газогорелочное устройство; 18 — шнек; 19 — конвейер извести. I — первая зона тепловой обработки сырья; II — вторая зона тепловой обработки сырья; III — зона обжига; IV— зона охлаждения Известняк обжигается в виде зерен размерами в среднем от 2, 5 до 9 мм. Температура в печи 950 -1000 ˚С.

технологические основы производства извести o o Вращающиеся печи размером: а — 4 х150 м, б — 5 x 185 м, I — течка для подачи шлама, 2 — фильтр-подогреватель, 3 — цепная завеса, 4 — теплообменник, 5 — бандаж, 6 — венцовая шестерня, 7 — огнеупорная футеровка, 8 — головка печи, 9 — колосниковый холодильник, 10 — привод печи, 11 — роликоопоры с контрольными роликами, 12 — ролики, 13 — пробоотборные лючки, 14 — корпус печи, 15 — устройство для охлаждения корпуса печи в зоне спекания, 16 — уплотнения горячего и холодного конца, 17 — роликоопоры с предохранительными упорами, 18 — маслонасосы и фильтры-охладители смазочной станции жидкого смазочного материала Для обжига извести – вращающиеся печи длиной 30 -100 м , диаметром 2 -4 м с углом наклона 3 -4˚ и частотой вращения 0, 5 -1, 2 об/мин, суточная производительность – 500 -700 кг/м 3, расход условного топлива – 2530% массы извести или 6700 -8400 к. Дж/кг. Преимущества: 1. большая производительность; 2. Высокое качество извести вследствие равномерного обжига; 3. Возможность обжига рыхлых пород и мелких фракций; 4. Сравнительно небольшая продолжительность обжига. Недостатки: 1. Большой расход топлива и электроэнергии и большие капиталовложения; 2. Значительный унос пыли из печи (10 -15%).

Тип печи Вид энергии, потребляемой на обжиг извести Расход тепла, ГДж/т Расход электроэнергии в печи, к. Втч/т 6 -9, 2 18 -25 Вращающиеся печи с запечным теплообменником 5, 1 -7, 8 17 -45 Регенеративные печи 3, 2 -4, 2 3, 3 -4, 9 18 -25 (1) и до 50(2) Шахтные пересыпные печи 3, 4 -4, 7 5 -15 3, 5 -7 20 -40 Доля, % 20 -40 Кольцевые шахтные печи Вид топлива Длинные вращающиеся печи Другие шахтные печи 1 –для известняка с размером кусков – 40 -150 мм. 2 – для известняка с размером < 40 мм. Газ (природный газ, колошниковый газ, конверторный газ, бутан/пропан) 43 Твердое ископаемое (уголь, нефтяной кокс, металлургический кокс, бурый уголь, антрацит) 41 Жидкое (тяжелый, средний и легкий топливный мазут) 7 Горючие отходы (отходы древесины, шины, пластик, отходы жидкого топлива, животная и костная мука) 8 Биомасса (древесина, отходы древесины, опилки, отходы сельского и лесного хозяйства) 1

ПРЕИМУЩЕСТВА ВЫПУСКА МОЛОТОЙ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ Преимущества: 1. нет отходов – непогасившихся частиц; 2. меньшая водопотребность; 3. большая степень дисперсность → лучшая удобоукладываемость растворов и бетонов; 4. большая прочность при твердении; 5. молотая известь связывает при твердении большое количество воды.

Технологическая линия по производству гашеной гидратной извести 1, 6, 9, 33, 39 – бункер; 2, 7, 40 –питатель, дозатор; 3, 5, 38 –конвейер; 4, 27, 32 – грохот; 8, 41 -автотранспорт; 10 затвор; 11 -ковш с перфорированными стенками; 12 -кран; 13 -термометр; 14 -корыто; 15 -смеситель; 16 затвор гидравлический; 17 -измеритель уровня; 18 -подъемник скиповый; 19 -люк; 20 -силос-реактор; 21 -зонт; 22 -заслонка; 23 -труба вытяжная; 24, 36 -элеватор; 25, 28, 29, 37 -конвейер винтовый; 26, 31 -воронка; 30 - дробилка валковая; 34 - машина упаковочная; 35 - склад готовой продукции

Технологическая линия по производству известкового молока 1, 28 – бункер, силос; 2, 29 питатель, дозатор; 3, 6, 8, 9, 12, 15, 17 – кран, вентиль; 4 – расходомер; 5 – барабан гаситель; 7 – бак известковой суспензии; 10 – скруббер; 11 – труба вытяжная; 13 – конвейер; 14 – склад известняка; 16 – сито вибрационное; 18, 22 – смеситель турбинный; 19, 21, 23 – насос; 20, 30 – транспортное средство; 24 – мельница трубная; 25 – классификатор спиральный; 26 – элеватор; 27 – конвейер

Гашение извести Лопастной гидратор барабанного типа: 1 – барабан; 2, 6 – патрубки; 3 – приемная воронка; 4 – электродвигатель; 5 – редуктор; 7 – система шестерен; 8 – вал; 9 - лопасти

Гашение извести Гасильный барабан: 1 — опорные катки; 2 — пароподводящее устройство; 3 — барабан; 4 — привод

Гашение извести Схема термомеханической известегасилки непрерывного действия 1 – бункер; 2 – барабан; 3 – люк; 4 – решетчатая диафрагма; 5 – камера измельчения; 6 – патрубок; 7 – лоток; 8 – электродвигатель; 9 – сварная рама

Технологическая линия по производству силикатного кирпича 1, 8 - указатель уровня; 2, 9 – сводообрушитель; 3, 10, 20 – бункер; 4, 5, 6, 7 – дозатор, питатель; 11, 14 – воронка; 12 –силос-реактор; 13 –смеситель; 15 – элеватор; 16, 18, 19 – конвейер; 17 - измельчитель-смеситель; 21 – питатель тарельчатый; 22 – пресс; 23 – автомат-укладчик; 24 – тележка передаточная; 25 – автоклав; 26 – захват; 27 -вагонетка автоклавная; 28 – кран; 29 - склад

ПРОИЗВОДСТВО ИЗВЕСТКОВО-ПЕРЛИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО

ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТИ ОТРАСЛЬ Область примения Применение, % от общего выпуска РФ США Строительство Кладочные растворы, отделочные работы 25 3 ПСМ Производство силикатного кирпича, стеновых силикатобетонных изделий 24 1 Металлургия Выплавка стали, агломерация железных руд и флюсование руд цветных металлов 24 53 Химия Производство соды, карбида и др. 12 14 Пищевая промышленность Производство сахара 10 3, 5 Целлюлозно-бумажная Регенерация каустизированного шлама 0, 5 5, 5 Энергетика, сантехника, сельское и коммунальное хозяйство Химводоочистка, дезинфекция, обработка почвы, сточных вод и др. 4, 5 20