Вступ
Приблизно 3 тисячі років тому для зв'язування окремих каменів стали застосовувати в'яжучі речовини, першою з яких була вапно.
Спочатку отриману при випалюванні в вигляді грудок вапно подрібнювали шляхом її гасіння водою. У Стародавньому Римі потреби будівельної техніки викликали широке виробництво вапна для застосування її в кладок і штукатурних розчинах. У Росії перший завод, що виготовляє вапняне в'яжучий з гідравлічними добавками у вигляді товченої цегли, був побудований в Москві в кінці XVII ст.
На початку XVIII в. було отримано нове цінне в'яжучий - гідравлічна вапно. Гідравлічну вапно стали застосовувати для кладки фундаментів будівель, підземних і гідротехнічних споруд.
З початку XX століття обсяг вапняних будівельних розчинів в індустріальному будівництві став поступово зменшуватися. Вапняні розчини з успіхом витісняються з будівельної практики такими ефективними в'яжучими, як високоміцний і водостійкий портландцемент, швидко твердне і дешевший будівельний гіпс. Однак потреба у вапні продовжує збільшуватися. Це пояснюється тим, що вапно отримала широке застосування як основний компонент численних технологічних процесів.
У промисловості будівельних матеріалів вапно у великій кількості застосовують у виробництві силікатної цегли і силікатобетонних виробів, для приготування розчинів і бетонів, в'яжучих матеріалів та ін.
Будівельної повітряної вапном називається продукт, отриманий із вапняних і вапняно-магнезіальних карбонатних порід випаленням їх до можливо повного видалення вуглекислоти і складається переважно з оксиду кальцію.
Розрізняють такі види повітряного вапна: вапно негашене грудкове; вапно негашене мелене; вапно гідратне (пушонку); вапняне тісто.
Вапно негашене комове являє собою суміш шматків різної величини. За хімічним складом вона майже повністю складається з вільних оксидів кальцію і магнію з переважним вмістом СаО. У невеликій кількості в ній можуть бути присутніми неразложившихся карбонат кальцію, а також силікати, алюмінати і ферити кальцію і магнію, що утворилися під час випалення при взаємодії глини й кварцового піску з оксидами кальцію і магнію.
Вапно негашене мелене - порошкоподібний продукт тонкого подрібнення комовой вапна. За хімічним складом вона подібна комовой вапна. Гидратная вапно - високодисперсний сухий порошок, який отримують гасінням комовой або меленої негашеного вапна відповідною кількістю рідкої або пароподібної води, що забезпечує перехід оксидів кальцію і магнію в їх гідрати. Гидратная вапно складається переважно з гідроксиду кальцію Са (ОН) 2, а також гідроксиду магнію Mg (OH) 2 і невеликої кількості домішок (як правило карбонату кальцію).
Якість повітряного вапна оцінюється за різними показниками, основним з яких є вміст в ній вільних оксидів кальцію і магнію (активність вапна). Чим вище їх зміст, тим вище якості вапна.
.Основні сировинні матеріали для виробництва будівельного вапна
1.1Перечень, склад і властивості сировинних матеріалів
Вихідними матеріалами для виробництва повітряної вапна є багато різновидів вапняно-магнезіальних карбонатних порід. Всі вони відносяться до осадових порід. До складу вапняків входять вуглекислий кальцій СаСО3 і невелика кількість різних домішок.
Карбонат кальцію складається з 56% СаО та 44% СО2. Він зустрічається у вигляді двох мінералів - кальциту і аргоніта.
Кальцит, або вапняний шпат, кристалізується в гексагональної системі. Його кристали мають форму ромбоедрів. Справжня щільність кальциту 2,6-2,8г / см3; твердість за десятибальною шкалою - 3. Кальцит добре розчиняється при звичайній температурі в слабкій соляній кислоті з виділенням вуглекислого газу.
Арагоніт - менш поширений мінерал, кристалізується в ромбічної системі. Його дійсна густина 2,9-3г / см3, твердість - 3,5-4. При нагріванні до 300-400оС арагонит перетворюється в Кальциніт, розсипаючись в порошок.
Чисті вапняно-магнезіальні породи - білого кольору, проте вони часто бувають пофарбовані домішками оксидів заліза і вуглистими домішками. Кількість і вид домішок до карбонатних порід, розміри частин домішок, а також рівномірність розподілу їх в основній масі більшою мірою відбиваються на технології виробництва вапна, виборі печей для випалу, оптимальній температурі і тривалості випалення, а також на властивостях одержуваного продукту. Зазвичай чисті і щільні вапняки обпалюють при 1100-1250оС. Чим більше карбонатная порода містить домішок доломіту, глини, піску, тим нижче повинна бути оптимальна температура випалу для отримання мягкообожжённой вапна. Така вапно добре гаситься водою і дає тісто з високими пластичними властивостями.
Домішки гіпсу небажані. При утриманні в вапна навіть близько 0,5-1% гіпс сильно знижує пластичність вапняного тесту. Значний вплив на властивості і залізисті домішки, які вже при 1200оС і більш викликають утворення в іноцессе випалу легкоплавких евтектики, що сприяють інтенсивному росту великих кристалів оксиду кальцію, повільно реагують з водою при гасінні вапна і викликають явища, пов'язані з поняттям «перевитрата» .Фізіко-механічні властивості порід також відображаються на технології вапна. Для випалу в високих шахтних печах придатні лише ті породи, які характеризуються значною механічною міцністю (міцність на стиск не менше 20-30МПа). Шматки породи повинні бути однорідними, неслоістимі; вони не повинні розсипатися і розпадатися на більш дрібні частини під час нагрівання, випалювання і охлажденія.Рассипаться під час випалу схильні крупнокрісталліческіе вапняки, що складаються з кристалів кальциту розміром 1-3мм. М'які різновидів вапняно-магнезіальних порід треба спалити в печах, в яких матеріал не піддається сильному подрібнення. Вапняно-магнезіальні породи в залежності від їх хімічного складу є сировиною для виробництва не тільки повітряної, але і гідравлічного вапна, а також портландцементу. Таблиця 1. В залежності від хімічного складу карбонатні породи ділять на сім класів: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (таблиця 1) .Наіменованіе ТребованіяКлассиАБВГДСаСОз,%, не менее9390854772MgCO3,%, не менее477458Гліністие домішки, які містять SiO2, A1203, Fе20з,%, не более338820Із сировини класів а і Б отримують відповідно жирну (пластичну) і худу маломагнезіальную вапно, з сировини класів В і Г - магнезіальних, з сировини класів Д і Е - доломітове, а з сировини класу Ж - гідравлічну вапно .По структурі вапняки ділять на: кристалічні зернисті мармуроподібні, пло ні тонкозернисті, оолітові, вапняні туфи, вапняки-ракушечники, крейда, доломітизовані вапняки і доломіти.Мрамор за хімічним складом - найбільш чиста сировина. Однак у зв'язку з високими декоративними властивостями він використовується в якості оздоблювального матеріалу, і тому у виробництві вапна, за рідкісним винятком, не пріменяется.Плотние вапняки мають дрібнозернисту кристалічну структуру, містять зазвичай невелика кількість домішок і відрізняються високою міцністю. Їх найбільш широко використовують для отримання ізвесті.Мел - м'яка пухка гірська порода, легко розсипається на дрібні шматки. Його зазвичай обпалюють лише в обертових печах, так як при випалюванні в шахтних печах він легко кришиться, що порушує процес обжіга.Ізвестняковий туф відрізняється ніздрюватим будовою і великою пористістю. Іноді його використовують для виробництва вапна в обертових і шахтних печах (в залежності від міцності) .Ізвестняк-черепашник складається з раковин, зцементованих вуглекислим кальцієм. Він являє собою дуже міцної гірську породу, тому рідко застосовується для виготовлення ізвесті.Оолітовий вапняк - гірська порода, що складається з окремих кульок карбонату кальцію, зцементованих тим же веществом.Доломітізірованние вапняки і доломіт за своїми фізико-механічними властивостями схожі з щільними вапняками. Іноді доломіт залягають в природі у вигляді пухких скупчень. У доломітезірованних вапняках як домішка присутня доломіт СаСО3 * MgCO3. Теоретично доломіт складається з 54,27% СаСО3 і 45,73% MgCO3 або 30,41% СаО, 21,87% MgO і 47,72% СО2. Справжня щільність доломіту 2,85-2,95 г / см3. доломітові породи майже без остачі складаються мінералом доломитом з тим чи іншим змістом глинистих, піщаних, залізистих і тому подібних прімесей.Средняя щільність вапняків становить 2400-2800 кг / м3, крейди - 1400-2400 кг / м3. Вологість вапняків коливається в межах 3-10%, а крейди - 15-25% .Сирьyoм для виробництва повітряної вапна можуть служити не тільки спеціально видобуваються для цієї мети карбонатні породи, а й відходи при видобутку вапняків для потреб металургійної, хімічної, будівельної та інших галузей промисловості. Для цієї мети в ряді випадків використовують побічні продукти у вигляді дисперсного карбонату кальцію або гідроксиду кальцію (карбонатні відходи цукрового і содового виробництва, гидратная вапно від виробництва ацетилену і ін.). Вапно негашене комове являє собою суміш шматків різної величини. За хімічним складом вона майже повністю складається з вільних оксидів кальцію і магнію з переважним вмістом СаО. У невеликій кількості в ній можуть бути присутніми неразложившихся карбонат кальцію, а також силікати, алюмінати і ферити кальцію і магнію, що утворилися під час випалення при взаємодії глини й кварцового піску з оксидами кальцію і магнія.Проізводство комовой негашеного вапна складається з наступних основних операцій: видобутку і підготовки вапняку, підготовки палива та випалу вапняку. .2Способи видобутку сировинних матеріалів Вапняки видобувають зазвичай відкритим способом в кар'єрах. Щільні вапняно-магнезіальні породи підривають. Для цього спочатку за допомогою верстатів ударно-обертального (при твердих породах) або обертального буріння (при породах середньої міцності) бурять свердловини діаметром 105-150мм глибиною 5-8м та більш на відстані 3,5-4,5м одна від одної. У них закладають надлежащее кількість вибухової речовини в залежності від міцності породи, потужності пласта і необхідних габаритів камня.Наблюдающаяся іноді неоднорідність залягання вапняків в родовищах обумовлює необхідність вибіркової розробки корисної породи. Вибіркова видобуток вапняку підвищує вартість продукту, тому при визначенні технічної та економічної доцільності розробки тих чи інших родовищ необхідні ретельні геологорозвідувальні ізисканія.Полученную масу вапняку у вигляді великих і дрібних шматків занурюють в транспортні засоби звичайно одноківшевим екскаватором. Залежно від відстані між кар'єром і заводом вапняк доставляють на завод стрічковими конвеєрами, автосамоскидів, залізничним і водним транспортом.Висококачественную вапно можна отримати тільки при випалюванні карбонатної породи у вигляді шматків, мало що розрізняються за розмірами. Тому перед випалюванням вапняк відповідним чином готують: сортують за розміром шматків і, якщо необхідно, більші негабаритні шматки дробят.В шахтних печах найбільш доцільно обпалювати вапняк окремо за фракціями 40-80, 80-120мм в поперечнику, а в обертових печах - 5 20 і 20-40мм.Так як розміри брил видобутої гірничої породи нерідко досягають 500-800мм і більш, то виникає необхідність дроблення їх і сортування всієї отриманої після дроблення маси на потрібні фракції. Це здійснюється на дробильно-сортувальних установках, що працюють по відкритому або замкнутому циклу з використанням щокові, конусних і іншого типу дробарок. Дробити і сортувати вапняк доцільно безпосередньо на кар'єрі і доставляти на завод лише робочі фракціі..3.Технологія виробництва будівельного вапна 2.1Основние способи виробництва будівельного вапна Випалювання - основна технологічна операція в виробництві повітряної вапна. При цьому протікає ряд складних фізико-хімічних процесів, що визначають якість продукту. Мета випалу - можливо більш повне розкладання СаСО3 і MgCO3 * CaCO3 на СаО, MgO і СО2 і отримання високоякісного продукту з оптимальною микроструктурой частинок і їх пор.Реакція розкладання (декарбонізації) основного компонента вапняку - вуглекислого кальцію йде за схемою: СаСО3 → ← СаО + СО2. Теоретично на розкладання 1 моля СаСО3 (100 г) витрачається 179 кДж або 1790 кДж на 1 кг СаСО3. У перерахунку на 1 кг одержуваного при цьому СаО витрати рівні 3190 кДж.Процесс дисоціації вуглекислого кальцію - оборотна реакція. Її напрямок залежить від температури і парціального тиску вуглекислого газу СО2 в середовищі з дисоціюють карбонатом кальція.Діссоціація вуглекислого кальцію можлива лише за умови, якщо тиск дисоціації буде більше парціального тиску СО2 в навколишньому середовищі. При звичайній температурі розкладання СаСО3 неможливо, оскільки тиск дисоціації мізерно. Встановлено, що лише при 600оС в середовищі, позбавленої вуглекислого газу, починається дисоціація вуглекислого кальцію, причому вона протікає дуже повільно. При подальшому підвищенні температури дисоціація СаСО3 ускоряется.Разложеніе СаСО3 відбувається не відразу у всій масі шматка, а починається з його поверхні і поступово проникає до внутрішніх його частинах. Швидкість пересування зони дисоціації всередину шматка збільшується з підвищенням температури обжіга.Качество будівельної повітряної вапна залежить не тільки від вмісту в ній вільних оксидів кальцію і магнію, а й від мікроструктури продукту, яка визначається величиною і формою кристалів СаО і MgO, а також величиною пір і розподілом їх в масі вещества.Прі істинної щільності кальциту, основного компонента вапняку, 2,72 г / см3 1 г речовини займає абсолютний обсяг 1: 2,27 = 0,36 см3. З 1 г кальциту при випалюванні утворюється 0,56 г оксиду кальцію, який при щільності 3,4 г / см3 займає обсяг 0,56: 3,4 = 0,16 см3, т. Е. В 2,25 рази менше, ніж вихідний кальцит. Природно, що зменшення обсягу супроводжується зменшенням загальної пористості шматків і збільшенням їх середньої плотності.Декарбонізація вапняків при низьких температурах (800-850оС) призводить до утворення оксиду кальцію у вигляді маси губчастої структури, складеної з кристалітів розміром близько 0,2-0,3 мкм і пронизаної найтоншими капілярами діаметром близько 8 * 10-3 мкм.Повишеніе температури випалу до 900о і особливо до 1000оС зумовлює зростання кристалів оксиду кальцію до 0,5-2 мкм і значне зменшення питомої поверхні до 4-5 м2 / г, що дол але б негативно відбиватися на реакційної здатності продукту. Але одночасне виникнення великих пір в масі матеріалу створює передумови до швидкого проникненню в нього води і енергійному їх взаємодії. Найбільш енергійним взаємодією характеризується вапно, отримана випалюванням вапняку при температурах близько 900оС. Випал при більш високих температурах призводить до подальшого зростання кристалів оксиду кальцію (до 3,5-10 мкм), зменшення питомої поверхні, усадки матеріалу і зниження швидкості взаємодії його з водой.Обжіг при 1400оС і вище викликає збільшення зредней щільності, різке зменшення пористості і утворення кристалів оксиду кальцію і їх конгломератів значних розмірів - 10-20 мкм і більше, що зумовлює уповільнене їх взаємодія з водою, характерне для перепалених ізвесті.Некоторие домішки в вапняках, особливо залізисті, сприяють швидкому росту кристалів оксиду кальцію і утворення «перепалу» і при температурах близько 1300оС. Це викликає необхідність обпалювати сировину з такими домішками при більш низьких температурах.Пережог в вапна шкідливо позначається на якості виготовлених на ній розчинів і виробів. Запізніле гасіння такої вапна, протікає зазвичай в уже схопився розчині або бетоні, викликає механічні напруги і в ряді випадків руйнування матеріалу. Тому найкращою буде вапно, обпалена при мінімальній температурі, що забезпечує повне розкладання вуглекислого кальцію і економію топліва.Вибор температури випалу вапняку залежить і від наявності в ньому домішок вуглекислого магнію. На відміну від вуглекислого кальцію MgCO3 при нагріванні розкладається при нижчій температурі: початок близько 400оС і повна дисоціація при 600-650оС. Реакційна ж здатність утворюється при цьому MgO, як і СаО, з підвищенням температури випалу значно зменшується. Уже при 1200-1300оС виходить намертво обпалений оксид магнію - периклаз, який практично не має в'яжучі властивості і тільки при дуже тонкому подрібненні починає повільно взаємодіяти з водою. Досить активний оксид магнію виходить при випалюванні доломіту і доломітізірованних вапняків при 850-950оС.Ізвестково-випалювальні печі.Для випалювання вапна застосовують печі різних типів: шахтні, обертові і ін. Використовують також установки для випалювання вапна в підвішеному стані, в киплячому шарі, на спеціальних решітках і т. д.Наібольшее поширення набули шахтні печі. Ці печі характеризуються безперервністю дії, зниженою витратою палива і електроенергії, а також простотою в експлуатації. Будівництво їх вимагає відносно невеликих капіталовложеній.В залежності від виду застосовуваного палива і способу його спалювання розрізняють шахтні печі, що працюють на короткопламенном твердому паливі, вводиться звичайно в піч разом з обпікає матеріалом; так як вапняк і кускове паливо при цьому завантажують в шахту перемежованими шарами, то іноді такий спосіб випалу називають пересипним, а самі печі пересипнимі; на будь-якому твердому паливі, газифікованому або спалюють у виносних топках, що розміщуються безпосередньо біля печі; на рідкому паливі; на газовому паливі, натуральному або іскусственном.Кроме того, застосовують печі, в яких вапняк обпалюється за рахунок спалювання короткопламенном палива, що вводиться в шахту разом з сировиною, і одночасно довгополуменевого палива, що спалюється в виносних топках.По ступеня випалу розрізняють вапна мягкообожжённие, среднеобожжённие і сільнообожжённие. Перші характеризуються відсутністю пережога і швидкої гасимо. У сільнообожженних відомий може бути присутнім перепал, для них характерно уповільнене гашеніе.По характеру процесів, що протікають в шахтної печі, в ній розрізняють три зони по висоті: підігріву, випалу і охлажденія.В зоні підігріву, до якої відносять верхню частину печі з температурою пічного простору не вище 850оС, матеріал підсушується і підігрівається піднімаються розпеченими димовими газами. Тут вигорають також органічні домішки. Піднімаються гази, в свою чергу, завдяки теплообміну між ними і завантаженим матеріалом охолоджуються і далі відводяться в верх печі.Зона випалу розміщується в середній частині печі, де температура пекучого матеріалу змінюється від 850 до 1200оС і потім до 900оС; тут вапняк розкладається, з нього видаляється вуглекислий газ.Зона охолодження - нижня частина печі. У цій зоні вапно охолоджується від 900 до 50-100ОС вступником знизу повітрям, який далі піднімається в зону обжіга.В шахтних пересипних печах вапно забруднюється попелом і залишками незгорілого палива. Можливо також утворення значної кількості пережога внаслідок зіткнення розпечених шматків антрациту або коксу з обпікає вапняком. Це особливо помітно при порушенні теплового режиму і надмірне форсування печей за рахунок високих температур обжіга.Шахтние печі з виносними топками відрізняються від пересипних тим, що паливо в них не завантажують безпосередньо в шахту разом з вапняком, а спалюють в виносних топках, з яких розпечені продукти горіння надходять в піч і обпалюють вапняк. Виносні топки дозволяють використовувати для випалювання вапна будь-які види твердого палива, в тому числі і довгополум'яне з великим вмістом летких, а також отримувати вапно, що не засмічений зольними залишками, що є великою гідністю цих печей. Крім того, для них характерний підвищена витрата палива на випал вапна, що досягає в печах з топками повного згоряння 25%, а в печах з полугазовимі топками 18-20% маси продукта.Печі, що працюють на нафті, характеризуються тепловим коефіцієнтомтому корисної дії близько 0,65 і поступаються пересипним печей, коефіцієнт корисної дії яких досягає 0,85-0,88.Пріменяются і газові шахтні печі, в яких теплоносій рухається поперек ходу пекучого матеріалу в вертикальної шахті. При цьому шахта в плані має сильно витягнуте прямокутний перетин з відстанню між подовженими стінками 25-40 см. Через ці стінки на трьох-чотирьох рівнях зони випалу подається газоподібний в суміші з повітрям. При випалюванні мелкокусковой вапняку (3-5 см) добовий з'їм з 1 м3 корисного об'єму печі може досягати 15-20 т.Вращающіеся печі для випалювання вапна дозволяють отримувати мягкообожжённую вапно високої якості з вапняку і м'яких карбонатних порід у вигляді дрібних шматків. Обертові печі допускають можливість повної механізації і автоматизації процесу випалу. У них можна застосовувати всі види палива - пиловидне, тверде, рідке і газообразное.Расход умовного палива в обертових печах значний і досягає 25-30% маси вапна, або 6700-8400 кДж на 1 кг. Недоліки обертових печей - велика витрата металу на 1 т потужності, підвищені капіталовкладення і значна витрата електроенергіі.Для випалювання вапна застосовують обертові печі довжиною 30-100 м, діаметром 2-4 м, з кутом нахилу 3-4о і частотою обертання 0,5 1,2 об / хв. Питома добова продуктивність їх досягає 500-700 кг / м3 в розрахунку на повний обсяг обпалювальної барабана. Зі збільшенням довжини печей продуктивність їх зростає, а витрата палива сніжается.Для зменшення витрати палива на випал вапна в обертових печах і для утилізації теплоти газів, що виходять з печей з температурою 750-800оС, застосовують різні способи. Зокрема, за печами ставлять нагрівачі, в які направляють призначений для випалу кусковий матеріал. Звідси з температурою 500-800оС він надходить у обертову піч, а з неї в холодильник. При такому способі роботи печі витрата теплоти на випал знижується до 4600-5030 кДж / кг ізвесті.Обжіг вапняку в киплячому шарі за техніко-економічними показниками характеризується високим зніманням та підвищеною витратою палива - 4600-5480 кДж на 1 кг вапна. Витрата палива досягає 175 кг / т вапна (5733 кДж / кг). Випал матеріалу в умовах киплячого шару висотою до 1-1,2 м триває 10-15 хвилин. Робота цих печей легко піддається повній автоматізаціі.Прімененіе у вапняній промисловості установок для випалу карбонатних порід в киплячому шарі дозволяє раціонально використовувати великі кількості дрібних фракцій сировини, що утворюються зазвичай на кар'єрах, а також на заводах, обладнаних шахтними і навіть обертовими печами. Недоліком цих установок є підвищена витрата палива і електроенергіі.Обжіг подрібненого вапняку в підвішеному стані в дослідному порядку здійснюють в циклонних топках. У них тонкоподрібненого частинки карбонатної сировини захоплюються потоком розпечених газів і обпікаються. Осідає обпалена вапно з газового потоку в пилеосадітельних устройствах.Вибор типу печі для випалювання вапна визначається продуктивністюзаводу, фізико-механічними властивостями і хімічним складом вапняку, видом палива та і необхідною якістю ізвесті.Складірованіе і транспортування комовой ізвесті.Вигружаемую з печей комовую вапно транспортують на склад в вагонетках або пластинчастими або стрічковими конвеєрами зі сталевою стрічкою, для якої не є небезпечною підвищена температура ізвесті.Комовую вапно слід поранити тільки в механізованих складах бункерного типу або в силосах. При цьому необхідно забезпечувати належну герметизацію і аспірацію місць можливого пилоутворення з наступним очищенням запиленого повітря. Перевозити вапно слід в спеціально обладнаних автомашинах, вагонах і т. П. При зберіганні і транспортуванні комовой негашеного вапна необхідно оберігати її від зволоження, так як при цьому не тільки погіршується її якість, але може виникнути пожар..2Подробное виклад одного з ефективних способів виробництва гидратная вапно (пушонка) і вапняне тестоКомовая негашене вапно є полупродуктом. Якщо її застосовують в гашеного вигляді, то попередньо в гідрадну вапно (пушонку) або в вапняне тесто.Гідратная вапно - високодисперсний сухий порошок, який отримують гасінням комовой або меленої негашеного вапна відповідною кількістю рідкої або пароподібної води, що забезпечує перехід оксидів кальцію і магнію в їх гідрати . Гидратная вапно складається переважно з гідроксиду кальцію Са (ОН) 2, а також гідроксиду магнію Mg (OH) 2 і невеликої кількості домішок (як правило, карбонату кальцію) .Ізвестковое тісто - продукт, одержуваний гасінням комовой або меленої негашеного вапна водою в кількості, що забезпечує перехід оксидів кальцію і магнію в їх гідрати і освіту пластичної тістоподібної маси. Витримане тісто містить зазвичай 50-55% гідроксидів кальцію і магнію і 50-45% механічно і адсорбційно зв'язаної води.Основная операція при отриманні цих видів вапна - гасіння. Воно полягає в обробці вапна водою. Зазвичай при гасінні ідёт мимовільний розпад шматків вапна на тонкодисперсні частинки розміром не більше 5-20 мкм. Чим дисперсні частинки гашеного вапна, тим пластичнее що отримується з неї тісто і тим ціннішими будівельними властивостями воно обладает.Високая пластичність тіста визначається вмістом в ньому найтонших фракцій гідроксиду кальцію і магнію (0,02-0,5 мкм) .В гашеного вапна повинні бути відсутніми непогашених частинки оксидів кальцію і магнію, які при подальшій гідратації в затверділих розчинах і бетонах могли б негативно впливати на їх якість. Тому при гасінні вапна необхідно прагнути до повного перекладу оксидів кальцію і магнію в їх гідрати Са (ОН) 2 і Mg (OH) 2 і до отримання продукту з максимальною дисперсностью частинок. Для цього необхідний вибір раціональних технологічних пріёмов.Гашёная вапно (пушонка) .Процесс гасіння є взаємодія вапна з водою: СаО + Н2О → ← Са (ОН) 2. При гасінні вапна виділяється значна кількість теплоти, що становить 65 кДж на 1 моль, або 1160 кДж на 1 кг оксиду кальцію. При цьому температура гасячи вапна може досягати таких значень, при яких можливо не тільки кипіння води, а й загоряння дерева. Сама назва негашеного вапна - вапно-кипелка обумовлено здатністю її виділяти велику кількість теплоти, що викликає кипіння води.Реакція гідратації оксиду кальцію оборотна. Її напрямок залежить від температури і парціального тиску водяної пари в навколишньому середовищі. Пружність дисоціації гідроксиду кальцію досягає атмосферного тиску при 547оС. Однак часткова дегідратація можлива і при більш низьких температурах (300-350оС) з утворенням вторинного оксиду кальцію, зазвичай ущільненого і погано гасячи в подальшому, тому для швидкого і повного гасіння вапна необхідна присутність води або насичених водяних паров.Чем вище температура гасіння вапна (особливо паром) в гідрадну вапно-гідратного, тим більший і міцніше утворюються агрегати гідроксиду кальцію, майже не здатні в подальшому в суміші з водою розпадатися на найтонші частинки і давати високопластичне тісто. При гасінні вапна в тісто доцільно встановлювати температуру гасячи маси в межах 60-80оС з тим, щоб, з одного боку, не було перегріву матеріалу, а з іншого - процес взаємодії вапна з водою протікав би досить інтенсивно і швидко. Перемішування матеріалу запобігає можливому утворенню плівок Са (ОН) 2 на частинках оксиду кальцію і припинення її гідратації. Воду потрібно вводити в матеріал в повному обсязі або окремими дозами з тим, щоб утримувати температуру маси в зазначених пределах.Прі гасінні вапна в порошок необхідно також уникати перегріву продукту вище 100оС, особливо при гасінні високоактивних Бистрогасящуюся видів ізвесті.Механізм взаємодії оксиду кальцію з водою залежить від умов, в яких протікає реакція утворення гідроксиду кальцію (властивості вапна, агрегатний стан води - рідина або пар, значення водоізвесткового відносини та ін.). Обсяг утворюється гідр тной вапна в 2-2,5 рази перевищує обсяг вихідної негашеного вапна за рахунок значного збільшення розміру пустот між окремими частіцамі.Теоретіческі для гасіння вапна необхідно 32,13% води по масі СаО. Практично при гасінні в порошок вводять в середньому 60-80% води по масі вапна-кипелки. Це обумовлено тим, що при гасінні частина води випаровується, а деяка кількість її (3-5%) витрачається на змочування утворюється порошку гідроксиду кальція.Прі гасінні вапна в тісто витрата води збільшують до 2-3 частин по масі на 1 частина вапна-кипелки . При більшій кількості води отримують вапняне молоко, а при значному надлишку - вапняну воду. Чим вищий вміст в вапна СаО, ніж більш поміркований температура випалу, тим більше води необхідно брати для гашенія.Оксід магнію, отриманий випалюванням при 900-1000оС, відносно швидко взаємодіє з водою, переходячи в Mg (OH) 2. Перепалений оксид магнію при звичайних умовах гасіння НЕ гідратіруется і гаситься лише в подрібненому вигляді насиченою парою в автоклавах під тиском 0,8-1,5 МПа.В гашене вапно (пушонку або тісто) потрапляє частина силікатів, алюмінатів та феритів кальцію. У будівельних розчинах і бетонах ці сполуки з часом переходять у відповідні гідрати, сприяючи підвищенню міцності і водостійкості одержуваних матеріалов.Заметно прискорюють або уповільнюють швидкість гасіння вапна деякі речовини. Зокрема, гідратацію прискорюють, вводячи в воду для гасіння хлористі солі в кількості 0,2-1% (CaCl2, NaCl та ін.). Сірчанокислий солі (гіпс, Na2SO4 і ін.), А також деякі поверхнево-активні речовини уповільнюють швидкість гашенія.Гідроксід кальцію утворюється зазвичай у вигляді гексагональних пластинок з шаруватою кристалічною решіткою. При швидкому процесі взаємодії активної Бистрогасящуюся вапна з водою Гідроксид кальцію виникає у вигляді дисперсних частинок, схильних до утворення агрегатів. Вапно високого температурного випалу, відносно повільно реагірующая з водою, дає більші кристали Са (ОН) 2. Поверхня частинок гідрату заряджена позитивно, що, безсумнівно, сприятливо для взаємодії його з кварцом або іншими кремнеземистими речовинами, поверхня частинок яких заряджена отріцательно.Растворімость Са (ОН) 2 в воді в деякій мірі залежить від величини кристалів. Розчинність гідроксиду кальцію в присутності солей NaCl, CaCl2, MgCl2 і т. Д. Дещо збільшується; в присутності ж гіпсу, а також Na2SO4 вона уменьшается.Гідроксід кальцію, за даними ряду досліджень, може приєднувати воду з утворенням кристалогідратів різного складу: Са (ОН) 2 * 6Н2О, Са (ОН) 2 * 4Н2О, Са (ОН) 2 * 0,5Н2О, стійких лише при знижених температурах.В заводських умовах гідрадну вапно отримують за такою технологічною схемою. Комовую негашене вапно зі складу направляють в дробарку і подрібнюють до частинок розміром не більше 5-10 мм, а при великому вмісті оксиду магнію - розміром не більше 3-5 мм. Для дроблення вапна застосовують молоткові, а останнім часом ударно-відцентрові дробарки, що працюють в замкнутому циклі з ситами. При сильно перепалених вапна, отриманої з міцного вапняку, доцільно використання конусних дробілок.Ізвесть в порошок гасять в спеціальних гасильну апаратах (гідратор) періодичного і безперервного дії. Гідратор безперервної дії більш раціональні. В умовах інтенсивного перемішування з водою спочатку утворюється пластична маса, яка поступово в результаті приєднання води до оксиду кальцію і її випаровування розсипається в рухливий гарячий порошок.Для безперервного механізованого гасіння вапна призначений гідратор барабанного типу. Продуктивність цього апарата 5т гашеного вапна в 1 час.Висококальціевие види вапна в гідратор безперервної дії зазвичай гасяться досить повно і відразу направляються на склад. Магнезіальні ж і доломіту вапна подають в силоси для догашіванія протягом 1-2 діб. Після цього продукт направляють в повітряний сепаратор для відділення непогашених зерен, які піддають тонкому подрібненню і знову подають в силоси на вторинне гашеніе.Насипная щільність порошку гашеного вапна 400-500 кг / м3. Гашене вапно (пушонку) поставляють споживачеві в паперових мішках або в контейнерах, а також в спеціальних вагонах, цементовозах.На заводах силікатної цегли мелене вапно в суміші з піском іноді гасять в обертових барабанах паром під тиском 0,3-0,5 МПа. Зазвичай застосовують барабани місткістю до 15 м3, що обертаються з частотою 3-5 об / хв. Пар подають в барабан з котла. Процес гасіння займає 30-40 хвилин (з завантаженням і розвантаженням матеріалу). Такий спосіб забезпечує повну гідратацію вапна, навіть з перепал, в короткий срок.Ізвестковое тесто.В сучасних умовах гасіння вапна в тісто здійснюють механізованим способом на спеціальних Вапногасильне установках по схемі (рисунок 1). Складування комовой вапна (Сировинний склад; V, м3; Т, с \ т.) ↓ Дрібне дроблення (Ударно-відцентрові дробарки; T, хв; d, мм) ↓ Гасіння в машині з отриманням вапняного молока (гідратор; Р, t) ↓ Відстоювання для отримання вапняного тесту (t, C0) ↓ Відвантаження вапняного тестаРісунок 1 Схема гасіння вапна в тісто Застосовують вапногасильне машини періодичної і безперервної дії. За конструктивними особливостями вони поділяються на барабанні, бігунцеві, лопатеві, фрезерні та ін У машинах деяких типів при гасінні вапно обробляють гарячою водою для прискорення процесу гідратації. Особливо це необхідно при Медленногасящуюся видах вапна. Ізвестегасілка - обертається на ковзанках барабан, що приводиться в дію електродвигуном. З одного торця барабан забезпечений бункером для завантаження вапна, з іншого - лотком для зливу вапняного молока. Всі вузли ізвестегасілкі змонтовані на зварений рамі. Барабан складається з двох циліндрів, вставлених один в одного з зазором 12 мм. Вони утворюють сорочку (теплообмінник), в яку надходить вода з водопровідної мережі. При гасінні вапна у внутрішньому циліндрі (робочої частини) вода в теплообміннику підігрівається до 45-50оС виділяється при цьому теплотою і потім надходить всередину барабана через завантажувальний торець. Внутрішня ємність барабана гратчастої діафрагмою розділена на дві камери - гасіння та подрібнення, завантажену кулями. Камера гасіння для інтенсивного перемішування шматків забезпечена гребінками (поздовжніми куточками) .Непреривно завантажується в ізвестегасілку вапно при обертанні барабана перемішується і взаємодіє з підігрітою водою, яка надходить з теплообмінника. Грудки крейди подрібнюють в результаті ударів один з одним і з гребінками. Що проходить через діафрагму разом з молоком вапняна крихта остаточно подрібнюється в наступній камері. Звідси молоко через патрубок і лоток зливається у відстійник. Відходи вивантажуються через люк. Для повного гасіння вапна рекомендується на 1 частина вапна по масі подавати 2-3 частини води. Гасять вапно при 60-70оС. В результаті інтенсивної механічної і термічної обробки матеріала отримують гашене вапно, часто придатну до вживання без додаткової видержкі.Термомеханіческіе ізвестегасілкі продуктивністю 2 т / ч випускають для використання в стаціонарних условіях.Для отримання вапняного молока застосовують апарати та інших конструкцій, зокрема барабанний гасітель.На розчинних заводах гашене вапно може бути використана у вигляді молока і тесту. Молоко з Вапногасильне установок подають безпосередньо в растворомешалку, а тісто - в ємності для відстою і зневоднення. Ємності представляють собою залізобетонні резервуари висотою 5-6 м і діаметром 4,5-5,5 м. Усередині вони обладнані фільтрами - вертикально встановленими металевими трубами діаметром 50-60мм, заповненими піском. Зайва вода з вапняного молока через отвори в трубах (d = 5 мм) просочується через пісок і збирається в збірник, звідки її направляють на гасіння наступних порцій ізвесті.Через 16-24 години перебування в подібних відстійниках вапняне молоко перетворюється в тісто сметаноподібної консистенції, що містить до 75% води. З відстійників тісто перекачують в залізобетонні ємності без фільтрів для подальшого визрівання або ж направляють споживачеві. Вивантажують тісто з відстійників та інших ємностей зазвичай за допомогою спеціальних вібронасоси і ланцюгових підйомників. Під впливом вібрації вапняне тісто легко розріджується і перекачується. Перевозять вапняне тісто в автоцістернах.Хорошо витримане вапняне тісто містить зазвичай 50% води і має середню щільність близько 1400 кг / м3.Т = р (рm - 1000) / (р - 1), де Т - вміст твердої речовини в тісті, кг / м3; р - дійсна густина твердої речовини, що утворює з водою тістоподібну масу, г / см3; рm - щільність тесту, кг / м3.Молотая негашене ізвестьІзвесть негашене мелена - порошкоподібний продукт тонкого подрібнення комовой вапна. За хімічним складом вона подібна комовой ізвесті.Тонкоізмельчённая негашене вапно має ряд переваг при виготовленні розчинів і бетонів перед гідратної вапном у вигляді порошку або тесту. У цьому випадку немає відходів і всі компоненти тонкоподрібненого вапна раціонально використовуються під час твердіння. Мелена негашене вапно характеризується меншою водопотребностью, ніж гашене вапно. Питома поверхня меленої негашеного вапна зазвичай значно менше питомої поверхні гідратного вапна, тому необхідну легкоукладальність розчинної або бетонної суміші на меленої негашеного вапна отримують при зниженій кількості води. Зниження ж водопотребности розчинних і бетонних сумішей сприяє збільшенню їх міцності при твердінні. Крім того, негашене вапно, гидратируясь в уже укладених в справу розчинах і бетонах, пов'язує велику кількість води, що переходить в тверду фазу. Як відомо, оксид кальцію при переході в гідрат пов'язує 32,13% води. Все це сприяє отриманню розчинів, бетонів і виробів на меленої негашеного вапна підвищеної щільності і міцності в порівнянні з одержуваних на гашеного ізвесті.Прі гідратний твердении меленої негашеного вапна виділяється значна кількість теплоти, тому вироби на такий вапна при температурах нижче нуля тверднуть спокійніше і мають кращі показники міцності, так як навколишні умови сприяють швидкому відведенню теплоти і зменшення термічних напряженій.Преімущества меленої негашеного вапна сприяють е е застосування у виробництві різних будівельних матеріалів і ізделій.Благопріятние результати при гідратний твердении меленої негашеного вапна можна отримати лише за таких умов: застосування вапна тонкого помелу; дотримання певного водоізвесткового відносини; відведення теплоти або використання інших прийомів, що не допускають розігрівання твердіє розчину або бетону до температур, що викликають інтенсивне випаровування води (особливо при кипінні); припинення перемішування розчину або бетонної суміші на певному етапі гідратації ізвесті.Негашёную вапно слід подрібнювати до питомої поверхні 3500-5000 см2 / г, причому залишок на ситі № 02 повинен бути близьким до нуля, а на ситі № 008 НЕ перевищувати 4-6%. кількість пережога в меленої негашеного вапна не повинно перевищувати 3-5%. Твердіння негашеного вапна протікає нормально при вмісті води в розчинної або бетонної суміші в межах 100-150% по масі вапна. При гідратації нормально обпаленої вапна практично протягом першої години після замішування її водою виділяється 1160 кДж теплоти на 1 кг оксиду кальцію. Для попередження інтенсивного розігрівання суміші трохи збільшують витрата води, охолоджують її, частково гасять вапно перед застосуванням і т. П. Одним з простих способів є уповільнення швидкості гідратації, а отже, і інтенсивності тепловиділення за допомогою добавок гіпсу, сульфату кальцію, що вводяться в воду для гасіння в кількості 0,2-1,5% .Замедленіе швидкості гідратації при добавках 2-5% гіпсу по масі вапна пояснюють утворенням плівок гідроксиду і сульфату кальцію на поверхні ще не прореагували частинок оксидукальція.Комовую вапно, що подається зі складу, піддають дробленню, як правило, на ударно відцентрових дробарках до частинок розміром не більше 5-10 мм і потім тонко подрібнюють без добавок або, що раціональніше, спільно з будь-якої активної мінеральної добавкою. Такими добавками служать доменні або паливні гранульовані шлаки, золи від пилоподібного спалювання палива, горілі породи, пуцолани вулканічного або осадового походження і т. П. При їх відсутності і використанні меленої вапна у виробництві автоклавних матеріалів можливий помел вапна з кварцовим піском. Одночасно для деякого уповільнення швидкості гасіння рекомендується вводити двуводний гіпс (~ 3-5% по масі вапна). Складування комовой складування мінеральної добавкінегашёной вапна (Сировинний склад; V, м3; T, сут) (Сировинний склад; V, м3; T, сут) ↓ ↓ Дроблення Дроблення (ударно-відцентрові дробарки; T, хв; d, мм) ↓ ↓ дозування за масою Сушка Помол (Млин; тонкість помелу, см2 / г; Т, хв) ↓ Складування готової продукції (склад; V, м3; T, сут .; W,%) Упаковка в мішки Відправка вапна (в контейнерах, спеціальних автомашинах і т. д.) ↓ Відправка ізвестіРісунок 2 - Технологічна схема виготовлення меленої негашеного вапна Активні мінеральні добавки збільшують водос ойкость розчинів і бетонів на змішаному в'язкому і сприяють значному підвищенню міцності при твердінні внаслідок утворення гідросилікатів, гідроалюмінатов і гідроферрітов кальцію. Добавки у вигляді шматків піддають дрібному дроблення. Якщо вони містять більше 4-5% вологи, то їх сушать до вологості 1-3% під час дроблення в молотковій або ударно-відцентрової дробарки. Міцні абразивні добавки сушать в обертових барабанах.Прі виборі млинів і схем для помелу негашеного вапна слід в першу чергу враховувати ступінь її випалу, а також наявність недожога, пережога і твердих включень. Середньо - і сільнообожжённую вапно переважно подрібнювати, впливаючи на її частки ударом і стиранням, що і відбувається в кульових мельніцах.В виробництві меленої вапна застосовують зазвичай кульові млини з співвідношенням діаметра барабана до його довжини від 1: 1 до 1: 2 (останнє для сільнообожжённих Звістка). Такі млини працюють в замкнутому циклі з сепаратором, що виділяють частки необхідних розмірів. Іноді в помольних установках розміщують послідовно два сепаратора, що збільшує їх продуктивність. Млини працюють зазвичай з коефіцієнтом заповнення кулями 25-30%. Ступінь же заповнення межшарового обсягу матеріалом досягає 45-65%. Млини діаметром 1,8 м і більше при подрібненні среднеобожжённих відомий працюють зазвичай при числі оборотів близько 0,7 критичного, коли проявляється переважно стирається дію куль на матеріал. Однак підбір куль за розмірами, ступінь заповнення млина тілами, що мелють, число оборотів барабана і інші чинники уточнюються дослідним шляхом з урахуванням властивостей матеріалу, що подрібнюється і виду мельніци.Большое вплив на роботу помольної установки надає також вентиляція барабанів, призначення якої відводити утворюється в процесі помелу теплоту, запобігати вихід пилу з системи і замазування вихідних отворів. Температура матеріалу при помелі не повинна перевищувати 50-75оС.Склонность тонких частинок вапна до агрегації сильно впливає на продуктивність млина. Частинки налипають на мелють тіла, що пов'язано з додатковими витратами енергії на руйнування агрегатів, погіршується і плинність матеріала.Совместний помел вапна з добавками в кульових млинах, що працюють по замкнутому циклу, ефективний за умови близькості показників щільності та размаливаемості вапна і добавки. Якщо ці показники значно розрізняються, то більш м'який матеріал переізмельчается і навіть порушується необхідне співвідношення між ними. В цьому випадку доцільна організація роздільного помелу компонентів з подальшим їх ретельно зміщенням. Можливий також спільний помел в кульових млинах, що працюють по відкритому циклу «на прохід» .При необхідності отримати вапно дуже тонкого помелу (питома поверхня 5000-7000 см2 / г і більше) застосовують вібраційні млини. Вапно попередньо подрібнюють до крупки розміром не більше 2 мм.Тонкость помелу характеризують зазвичай по залишкам на ситах № 02 і 008 і за значенням питомої поверхні. За ГОСТ 9179-77 допускаються залишки на зазначених ситах відповідно до 1 і 15% .Насипная щільність меленої вапна коливається зазвичай в межах 800-1200 кг / м3. Чим м'якше обпечена вапно і чим тонше подрібнена, тим вона меньше.Современние помольні установки характеризуються самої різної продуктивністю: від 3-5 до 20-30 т / год і більше. Загальний витрата електроенергії на помел до питомої поверхні 3500-5000 см2 / г залежно від ступеня випалювання вапна дорівнює 15-25 кВт * год, на приведення в рух елеваторів, сепаратор і інших механізмів - 3-5кВт * ч.Молотую негашене вапно зберігають на складах з механізованим завантаженням і розвантаженням продукту. Тривалість зберігання не повинна перевищувати 5-10 діб, щоб уникнути значитьЄльня гідратації і карбонізації оксиду кальцію. Вапно відправляють споживачеві в битуминизированная мішках, контейнерах або в спеціально обладнаних вагонах, а також в автоцементовозах. Зберігати негашене вапно в мішках потрібно не більше 15 діб, так як триває гідратація вапна зі збільшенням обсягу матеріалу може привести до розриву тари.Тверденіе повітряної вапна залежно від виду вапна і умов, в яких відбувається її твердіння, розрізняють три типи твердіння: карбонатное, гідратне і гідросілікатное.Карбонатное тверденіе.Тверденіе розчинів на гашеного вапна називається карбонатних твердением. Це твердіння обумовлено протіканням двох процесів: кристалізації Са (ОН) 2 при висиханні розчинів і карбонізації гідроксиду кальцію по реакції: Са (ОН) 2 + СО2 + nН2О = СаСО3 + (n + 1) Н2О. Цей процес протікає в першу чергу в поверхневих шарах. Карбонізація глибинних шарів тривала, оскільки, по-перше, кількість СО2 в атмосфері становить лише 0,04%, а, по-друге, що утворюється плівка СаСО3 володіє низькою проникністю. Тому в центральній частині добре ущільнених розчинів довгий час зберігається значна кількість Са (ОН) 2. Випаровування води з розчину також сприяє збільшенню міцності. Освіта СаСО3 зумовлює підвищення міцності і водостійкості виробів. Реакція між кварцовим заповнювачем і Са (ОН) 2 при нормальних температурних умовах практично не протікає. Однак, якщо замість піску як заповнювач використовувати активні добавки, поряд з утворенням карбонатів можлива поява і гідросилікатів кальцію, що підвищують міцність розчинів. Утворенням значної кількості гідросилікатів, що поліпшують зчеплення в'яжучого з заповнювачем, і пояснюється висока міцність вапняно-цем'янкового розчинів. Помітне взаємодія вапна з кварцовим піском можливо також і при введенні піску в тонкомолотого состояніі.Іскусственная карбонізує для підвищення міцності вапняних розчинів використовувалася на деяких підприємствах в післявоєнні роки. Карбонізація найбільш інтенсивно протікає при вологості виробів 5-8%. При повному висиханні виробів, як і при надмірне їх зволоженні, процес припиняється. На практиці для карбонізації бетонних вапняно-піщаних блоків в спеціальні камери подають газ з вапняно-випалювальних печей з концентрацією СО2 близько 30% .Гідратное тверденіе.Постепенное перетворення в тверде тіло розчинів на негашеного вапна в результаті взаємодії СаО з водою, виникнення і кристалізації гідратних утворень називається гідратний твердением. Процес гідратного тверднення відрізняється від карбонатного тим, що на його першому етапі гідратіруется безводний оксид кальцію. Цей процес може проходити як топохимической, так і через розчин. Але незалежно від механізму процесу Гідроксид кальцію виділяється в колоїдному стані. Колоїдні частинки агрегируются, створюючи коагуляционную структуру, яка поступово переходить в кристаллизационную. Спочатку виникає трохи кристалічних зародків, потім їх кількість збільшується, починається процес росту окремих кристалів і на певному етапі спостерігається взаємне зчеплення і зрощення деяких з них. В основі твердіння в'яжучих матеріалів лежать два протилежні процеси - створення кристалічного зростка сталого гідратного освіти і виникнення та часткова релаксація внутрішніх напружень, що з'являються в результаті подальшого зростання більших кристалів і розчинення термодинамічно нестійких більш дрібних кристалів. Перший процес веде до створення певної структури твердіння, завдяки чому зростає міцність твердіє конгломерату. Другий процес може привести до руйнування вже виникла структури і зниження міцності. Особливу небезпеку при цьому представляють місця, де кристалічна решітка спотворена і тому термодинамічно нестійка. Такі ділянки мають більш високу розчинність в порівнянні з добре викристалізувалися великими кристалами Са (ОН) 2. Тому вже сформувався камінь перекрісталлізовивают, в результаті чого зростають правильні і розчиняються дрібні кристали Са (ОН) 2 в місцях контактів. Це призводить до виникнення внутрішніх напружень і необоротного зниження прочності.Велічіна спаду міцності залежить від водотвёрдого відносини (В / Т) в твердіє пасті. Чим більше це відношення, тим кращий знижується міцність вже сформованого твердіє вапняного вяжущего.Еслі розчин зберігають в сухих умовах, міцність не зменшується, так як вода в порах випаровується і Са (ОН) 2 переходить в стійкий карбонат.Гідросілікатное тверденіе.Ізвестково-піщані вироби в умовах автоклавної обробки тверднуть завдяки утворенню гідросилікатів кальцію. Таке тверднення називається гідросілікатним. Тепловологісна обробка проходить зазвичай в автоклавах при тиску 0,9-1,6 МПа, що відповідає температурі 174,4-200оС. Відомо, що розчинність Са (ОН) 2 зменшується з підвищенням температури. У той же час розчинність SiO2 різко зростає, починаючи з 150оС. Так при 25оС розчинність SiO2 становить 0,006, а при 175оС - 0,18 г / л, т. Е. Перевищує розчинність Са (ОН) 2. Отже, до температури 100-130оС рідка фаза вапняно-кремнеземистих виробів буде насичена в основному гідроксидом кальцію, а при подальшому підвищенні температури відбудеться її насичення і SiO2. При взаємодії кварцу з вапном розриваються зв'язку Si - O - Si і під дією гідроксилу утворюються групи ≡ SiOH, які в подальшому утворюють з іонами кальцію гідросилікати кальцію. Спочатку виникають високоосновні гідросилікати кальцію (1,8-1,5) СаО * SiO2 * (1-1,25) Н2О. Цей гідросилікат представляє С2SН (А). Кристалізується він в формі призматичних платівок розміром до 10-20 мкм. На цьому ж етапі з'являється і гідросилікат (1,5-2) СаО * SiO2 * nН2О, що позначається С2SН2. Надалі при зниженні концентрації Са (ОН) 2 в розчині і збільшенні концентрації SiO2, створюються умови для освіти менш основних гідросилікатів кальцію. Виникають гідросилікати (0,8-1,5) СаО * SiO2 * (0.5-2) H2O або CSH (B). Низькоосновні гідросилікати кристалізуються у вигляді найтонших пластинок, які згортаються в трубки, що мають вигляд волокон. При тривалій автоклавної обробці утворюється Тоберморі 5СаО * 6SiO * 5H2O (C5S6H5). .Характерістіка готового продукту і його економічне призначення Кальцієво-карбонатні породи Видобуток сировини (верстати для буріння, вибухівка) Дроблення (ударно-відцентрові дробарки; T, хв; d, мм) Класифікація Помол Випалювання Гасіння (кульова млин; (шахтні печі; T, годину; t, ° C) (гідратор, сілуси) тонкість помелу, см2 / г; T, хв) Мелена не гасіння Комовая вапно гашене ізвестьізвестьРісунок 3 технологічна схема виробництва будівельної повітряної вапна .1Свойства повітряної вапна та області її прімененіясирьевой будівельний вапно склад рованіеІстінная щільність негашеного вапна коливається в межах 3,1-3,3 г / см3 і залежить, головним чином, від температури випалу, наявності домішок, недожога і перепалу. Справжня щільність гідроксиду залежить від ступеня її кристалізації і дорівнює для Са (ОН) 2, кристалізованої в формі гексагональних пластинок, 2,23 і аморфної 2,08 г / см3. Середня щільність комовой негашеного вапна в шматку в більшій мірі залежить від температури випалу і зростає з 1,6 до 2,9 г / см3. Насипна щільність для вапна інших видів наступна: для меленої негашеного в рихлонасипном стані - 900 - 1100, в ущільненому - 1100 - 1300 кг / м3; для гідратного вапна (пушонки) в рихлонасипном стані 400-500, а в ущільненому - 600-700 кг / м3; для вапняного тесту - 1300-1400 кг / м3.Всё це сприятливо позначається на продуктивності праці при кладок і штукатурних роботах, на їхню якість, а також на довговічності кладки і штукатурки. Вапно досі є одним з основних матеріалів для виготовлення чисто вапняних і складних будівельних растворов.Чем активніше вапно і повніше вона гаситься, чим більше вихід вапняного тесту з 1 кг комовой вапна, ніж дисперсні частинки вапна, тим більше її пластічность.Водопотребность і водоудерживающая здатність будівельного вапна високі і залежать від виду вапна і дисперсності її частинок. Витрата води 300-350 л і більше на 1 м3 розчину вапняного розчину. Підвищеної водопотребностью і водоудерживающей здатністю володіє гашене вапно у вигляді порошку або тесту, зниженою - мелена негашене, тому з негашеного меленої вапна можна готувати розчини і бетони зі зниженим водосодержаніем, більш високою щільністю і, отже, міцністю. Удобообрабативаемость же розчинних сумішей на меленої негашеного вапна менше, ніж на гашёной.Скорость схоплювання. Розчини на гашеного вапна схоплюються дуже повільно. Зразки розміром 7,07 х 7,07 х 7,07 см з розчину на цьому виді вапна доводиться витримувати в формах протягом 5-7 діб до набуття ними певної міцності, що дозволяє їх расформовиваются. Схоплювання кілька прискорюється при сушінні зразків. Розчини на меленої негашеного вапна схоплюються через 15-60 хвилин після замішування. Швидкість їх схоплювання залежить від швидкості гідратації оксиду кальцію і умов тверденія.Об'ёмние зміни. При твердінні розчинів і бетонів, виготовлених на будівельному повітряної вапна, можливі об'ємні зміни в основному трьох видів: нерівномірне зміна обсягу, обумовлене сповільненій гидратацией частинок пережога, усадка і набухання, температурні деформаціі.Неравномерние зміни обсягу вельми небезпечні для збереження розчинів, бетонів або виробів з них, так як перепалені частки СаО і MgO гидратируются зі збільшенням обсягу в уже затверділому вапняному камені. Виникаючі при цьому напруги досягають критичних значень і викликають розтріскування виробів, деформацію кладки і т. П. При значному вмісті в вапна негасящіхся зерен її доцільно перед вживанням тонко подрібнювати, а при гасінні застосовувати найбільш досконалі способи та апарати або гасити вапно в барабанах під тиском пара Прі твердінні на повітрі вапняні розчини та бетони, особливо виготовлені на гашеного вапна, дають значну усадку. Це пояснюється тим, що при випаровуванні води ущільнюється вапняний розчин: в ньому утворюються сітка пір і найтонші капіляри, частково заповнені водою, в яких виникають сили капілярного тиску, стягуюче частинки в'язкої речовини і заповнювачів. Чим вищий вміст в'яжучого і води в розчинах і бетонах, тим більше їх усадка при висиханні під час твердіння в повітряному середовищі. При тривалій дії води розчини та бетони на вапна втрачають прочность.Температурние деформації в початковий період схоплювання і твердіння найбільш характерні для бетонів і розчинів на меленої негашеного вапна. При її взаємодії з водою відбувається інтенсивне тепловиділення, в результаті якого в ряді випадків вироби розігріваються до 60-70оС і більш. Так як при цьому умови для розсіювання теплоти на зовнішніх поверхнях майже завжди краще, ніж усередині, то у виробі неминуче виникають перепади температури, а отже, і нерівномірні температурні деформації. В результаті більш холодні поверхневі шари вироби виявляються в розтягнутому стані, що супроводжується найчастіше появою трещін.Інтенсівность тепловиділення і температурних деформацій зростає зі збільшенням тонкості помелу вапна, зниженням водоізвесткового відносини і, навпаки, зменшується при введенні в суміш добавок, що уповільнюють швидкість гідратації оксиду кальцію. при твердінні вапна взимку бажано інтенсивне тепловиділення. Висока екзотермічність меленої негашеного вапна запобігає швидке замерзання розчинів і бетонів і прискорює їх висиханіе.Прочность розчинів і бетонів на будівельному повітряної вапна насамперед залежить від умов її твердіння. Повільно тверднуть при звичайних температурах і через місяць набувають невелику міцність розчини на гашеного вапна. Гідратне твердіння розчинів на меленої негашеного вапна дає можливість через 28 діб повітряного твердіння досягти міцності при стисненні до 2-3 МПа. При автоклавном твердении можна легко виготовляти щільні вапняно-піщані бетони з міцністю при стисканні до 30-40 МПа і більше. Міцність розчинів і бетонів на будівельному вапна зростає також зі збільшенням її активності і зменшенням до певної межі водоізвесткового отношенія.Долговечность вапняних розчинів і бетонів залежить від виду вапна і умов її тверденія.Ізвестковие розчини та бетони - цілком воздухостойкость матеріали. У повітряно-сухих умовах створюються найбільш сприятливі умови для їх зміцнення внаслідок карбонізації гідроксиду кальцію вуглекислотою повітря. У вологих умовах вапняні будівельні розчини та бетони, затверділі в звичайних температурних умовах, поступово втрачають міцність і руйнуються. Руйнування при цьому настає особливо швидко, якщо бетони то замерзають, то розморожують. Чим активніше в розчинах і бетонах пройшли процеси карбонізації вапна, тим вони більш водостійкі і морозостойкі.Ізвестково-піщані бетони та вироби автоклавного твердіння, особливо виготовлені на меленої негашеного вапна, характеризуються високою водо - і морозостійкість. В цьому відношенні вони практично рівноцінні виробам з бетонів на цементах.Із будівельної повітряної вапна виготовляють розчини, призначені для наземної кладки частин будівель і штукатурок, що працюють в повітряно-сухих умовах. Широке застосування вапна в будівництві обумовлено тим, що вона є місцевим в'язкою речовиною. Сировина і паливо для її отримання є майже всюди, а організація виробництва пов'язана з відносно невисокими капіталовкладеннями. .2Основние виробники будівельної вапна в Росії Це:. «Екстор», п. Чільне, Московська обл. (15000 ... 18000т / рік). «Угловський вапняний комбінат», п.Угловка, Новгородська обл. (20000 ... 24000 т / рік). «КОА-ГАЗ» п. Красково, Московська обл. (10000 ... 12000т / рік). «Уралізвесть», Єкатеринбург (10000 ... 12000т / рік). «Завод виробництва вапна», Меліхова, Володимирська обл. (5000 ... 6000т / рік). «Елецізвесть», м Єлець, Липецька обл. (5000 ... 6000т / рік). «Оскольський метолургіческій комбінат», Ст. Оскол, Бєлгородська обл. (5000 ... 6000 т / рік). «Копаніщенскій комбінат будівельних матеріалів», Копаніще, Воронезька обл. (2000 т / рік) Можливо, є ще виробники, але вони в більшості своїй виробляють тільки для своїх потреб або в невеликій кількості. Наприклад, в основному для себе робить гідрадну вапно Комбінат ЗБВ, Ленінградської обл. (2000 ... 3000 тонн) Вище перераховані підприємства є на сьогоднішній день основними виробниками будівельного вапна для внутрішнього ринку Росії. Висновок Будівельну вапно отримують шляхом випалу кальцієво-магнієвих гірських порід - мела і вапняків. В результаті випалення при 1000 - 1200 ° С утворюється комове вапно (CaO, MgO). Після випалу проводять розуміли комовой вапна і отримують негашене мелене вапно або проводять гасіння комовой вапна водою і отримують гашене ізвесть.Негашеную мелене вапно можна пріменять без попереднього гасіння. При цьому використовується тепло, що утворюється при гасінні вапна, збільшується міцність, водостійкість і щільність виробів. Мелений негашене вапно можна зберігати тривалий час, тому що воно поступово гаситься вологою повітря і втрачає свою актівность.Гашенія вапна проводиться водою: СаО + Н2О = Са (ОН) 2. Процес супроводжується виділенням великої кількості тепла і пара. Обсяг вапна збільшується в 2 - 3 рази. Збільшуючи кількість води отримують вапняне молоко.Ізвестковий розчин з піском на повітрі поступово твердне, перетворюючись в штучний камінь. При цьому дрібні частинки Са (ОН) 2 зростаються між собою і утворюють каркас, що оточує зерна піску. Розчин твердне тим швидше, чим інтенсивніше випаровується вода.Строітельная вапно застосовується для виробництва силікатної цегли, силікатних і піносілікатніх блоків, для виготовлення будівельних розчинів і сумішей і для вибілювання будівель і споруд. Розчини й вироби на повітряному вапна не слід застосовувати у вологих приміщеннях і при будівництві фундаментів, тому що вони не водостійкі.