Задание на проектирование
Производство извести в шахтных печах
Производительность, тонн/год 300000
Введение
В данной работе будет рассмотрен метод производства извести воздушного твердения в шахтных печах.
Нынешнее строительство не представляется возможным без использования извести и строительных вяжущих материалов в целом. Строительными вяжущими веществами (минеральными, или неорганическими) называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.
Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой. В этих условиях протекают разнообразные физико-химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами.
Минеральные вяжущие используются в подавляющем большинстве случаев в смеси с водой и с так называемыми заполнителями, которые представляют собой минеральные (а иногда и органические) материалы, состоящие из отдельных зерен, кусков, волокон разных размеров.
Строительные изделия на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от набольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций.
Известь, в частности, используют очень широко. Например, в качестве сырья для негашеной молотой, гашеной гидратной (пушонки) и известкового теста, а также известковошлаковых, гипсоизвестковых и других вяжущих веществ. Известь активно применяется для приготовления растворов и бетонов, минеральных удобрений, производства строительных изделий, в химической, металлургической, энергетической и добывающей промышленности, а также в сельском хозяйстве.
Номенклатура продукции.
Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция. Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. д. в карбонатных породах не должно превышать 6 - 8 %. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь.
Воздушная известь относится к классу воздушных вяжущих: при обычных температурах и без добавок пуццолановых веществ она твердеет лишь в воздушной среде.
Различают следующие виды воздушной извести: известь негашеную комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку); известковое тесто.
Известь негашеная комовая представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившийся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.
Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.
Гидратная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый гашением комовой или молотой негашеной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2, а также гидроксида магния Mg(OH)2 и небольшого количества примесей (как правило карбоната кальция).
Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основым из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.
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.).
Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО2. Он встречается в виде двух минералов - кальцита и арагонита.
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.
Обычно чистые и плотные известняки обжигают при 1100 - 1250 ˚С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900 - 1150 ˚С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.
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».
Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20 - 30 МПа). Куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.
Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размером 1 - 3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).
Строительную воздушную негашеную известь делят на три сорта: 1, 2 и 3-й. негашеная комовая известь должна соответствовать требованиям, указанным в таблице, приведенной ниже.
Таблица 1. Сорта извести в зависимости от содержания добавок.
| Показатели | Нормы для извести | |||||
| Кальциевой, сортов | Магнезиальной и доломитовой, сортов | |||||
| 1-го | 2-го | 3-го | 1-го | 2-го | 3-го | |
| Содержание активных СаО + MgO в пересчете на сухое вещество, %, не менее а) в негашеной извести без добавок б) в негашеной извести с добавкой Содержание активной MgO, %, не более Содержание углекислоты СО2, %, не более | –– | 20(40*) | 20(40*) | –– 20(40*) |
В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.
Известь является продуктом обжига известняка, мела и других карбонатных пород. Чаще всего под названием извести объединяют известь негашёную CaО (окись кальция) и продукт её взаимодействия с водой известь гашёную Ca(OH)2 (гидроокись кальция). По фракционному составу известь подразделяют на комовую, в том числе дробленую и молотую (порошкообразную).
Главные составные части извести - окись кальция CaO и окись магния MgO. Воздушную негашеную известь в зависимости от содержания в ней окислов кальция и магния подразделяют на кальциевую, магнезиальную и доломитовую.
Таблица 2. Конечный продукт в зависимости от состава сырья.
| Сырье | Содержание, % | Получаемая известь | |||
| СаСО3 | MgCO3 | Глинистые примеси | |||
| Известняк: Чистый Обычный Мергелистый Доломитизированный Доломит Доломитизированный мергелистый известняк | 95 – 100 87 – 95 75 – 90 75 – 90 55 – 75 50 - 70 | 0 – 3 0 – 3 0 – 5 5 – 20 25 – 45 5 - 25 | 0 – 2,5 3 – 8 8 – 25 0 – 8 0 – 8 8 – 30 | Маломагнезиальная жирная Маломагнезиальная тощая Гидравлическая Магнезиальная Доломитовая Магнезиальная гидравлическая | |
По ГОСТ 21-27-76 в зависимости от химического состава карбонатные породы делят на семь классов: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (табл. 2).
Таблица 3. Требования к химическому составу известняков для производства известковых вяжущих
| Компоненты | Содержание, % | ||||||
| А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | |
| СаСО3, не менее MgCO3, не более Глинистые примеси (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3), не более |
К преимуществам данного вяжущего в первую очередь можно отнести широкий спектр его использования, а также отсутствие недостатка в сырье: карбонатные породы осадочного происхождения и широко распространены на территории Казахстана.
