Долговечностьизвестковых 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
| Химический состав | А | Б | В | Г | Д | Е | Ж |
| Углекислый кальций (СаСО3),%, не менее | 92 | 86 | 77 | 72 | 52 | 47 | 72 |
| Углекислый магний (MgСО3),%, не более | 5 | 6 | 20 | 20 | 45 | 45 | 8 |
| Глинистые примеси (SiO2+Al2O3+Fe2O3), %, не более | 3 | 8 | 3 | 8 | 3 | 8 | 20 |
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 содержаниипримесей 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 600о 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 850о 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 – 850о 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 1000о 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 1400о 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 400о С и полная диссоциация при 600-650о С. Реакционная же способность образующегося при этом МgО, как и СаО, с повышением температуры обжига значительно уменьшается. Уже при 1200-1300о 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 850-950о 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, Qн=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.