Изготовление гидравлической извести

Содержание 

1 Ведение 3

2 Основные свойства 4

2.1 Определение содержания непогасившихся зерен 4

2.2 Определение влажности 4

2.3 Определение степени дисперсности порошкообразной извести 4

2.4 Определение предела прочности при изгибе 4

2.5 Определение предела прочности при сжатии 4

2.5 Определение температуры и времени гашения извести 4

2.6 Определение равномерности изменения объема извести 4

3 Сырье 5

4 Добавки в сырьевую смесь 8

5 Возможное использование отходов 10

6 Описание технологической схемы 12

7 Химические процессы, происходящие в сырье 13

8 Охрана окружающей среды 19

9 Ресурсосбережение при производстве гидравлической извести 20

9.1 Потребление известняка 20

9.2 Сокращение потребления энергии 20

9.3 Оптимизация процесса контроля 20

9.4 Выбор топлива 21

9.5 Выбросы пыли 21

9.6 Газовые выбросы 21

Список используемой литературы 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Ведение

 

В России первый завод, изготавливающий известковое вяжущее с гидравлическими добавками в виде толченого кирпича (цемянки), был построен в Москве в конце XVII века.

В начале XVIII века было получено новое ценное вяжущее – гидравлическая известь. Было замечено, что известняки, содержащие глинистые примеси, после обжига и тонкого измельчения медленно гасятся и приобретают способность затвердевать в воде. Гидравлическую известь стали применять для кладки фундаментов зданий, подъемных и гидротехнических сооружений. Также гидравлическая известь применяется для изготовления строительных растворов, бетонов, имеющих небольшую прочность. В отличие от растворов, приготовленных с использованием воздушной извести, такие растворы можно применять для частей построек, в период эксплуатации находящихся во влажных условиях. Это привело к еще более значительному расширению производства извести.

В настоящее  время гидравлическую известь не производят из-за переменного состава (природного содержания глинистых примесей) сырьевых материалов – мергелей и  не постоянства качества продукта.

 

 

2 Основные свойства

2.1 Определение  содержания непогасившихся зерен

2.2 Определение  влажности

2.3 Определение  степени дисперсности порошкообразной извести

2.4 Определение  предела прочности при изгибе

2.5 Определение  предела прочности при сжатии

2.5 Определение  температуры и времени гашения извести

2.6 Определение  равномерности изменения объема  извести

 

3 Сырье

 

Исходные  продукты для гидравлической извести  — мергели и мергельные известняки, которые представляют собою природные  смеси мелкораздробленной углекислой извести с глиной. Мергель - осадочная  горная порода, состоящая из кальцита или доломита и глинистых минералов. Соотношения карбонатной и глинистой составляющих могут быть различными. Обычно к мергелям относят породу, содержащую от 30 до 90% CaCO3 или MgCO3 и, соответственно, от 70 до 10% глинистых частиц. Известняки с содержанием глинистых примесей от 2 до 8% называются слабомергелистыми известняками, а получаемая из них известь - слабогидравлической.

Гидравлическая  известь - продукт умеренного обжига (не до спекания) при температуре 900 - 1100°С мергелистых известняков, содержащих 5-20% глинистых примесей. Гидравлическая известь - это медленносхватывающееся вяжущее вещество. В зависимости от содержания в ней свободного оксида кальция (СаО) сроки схватывания колеблются от начала схватывания в пределах 0,5-2 ч. и до конца - 8-16 ч.

 При  содержании глинистых примесей  в пределах 8-20% известняки называются  мергелистыми, а получаемая из  них известь - сильногидравлической. Слабогидравлическая известь в обычном виде гасится частично, а сильногидравлическая вообще не гасится. Для придания высокого качества и вяжущих свойств, гидравлическую известь подвергают тонкому помолу. По минеральному составу мергели также бывают известковые, мелоподобные и доломитовые, а в зависимости от примесей - кремнезёмистые, глауконитовые, песчанистые, слюдистые, битуминозные, углистые. Окраска разнообразна, чаще светлая. Мергели используют также как сырьё в производстве некоторых видов цемента. Составные части мергеля обыкновенно разделяют на эти две группы по растворимости их в соляной кислоте, и все, что в ней не растворяется, относят к глине. Кроме глины в тесном смысле слова (состоящей из SiO2 и Аl2О3), в мергелях обычно присутствуют углекислые соли магния и железа, окислы железа, иногда марганца, а также примесь ангидрида.

При содержании в мергеле менее 70 - 75% углекислой извести (СаО), продукт после обжига уже не имеет способности гаситься водою. В природных мергелях составные части настолько измельчены и так тесно и равномерно перемешаны между собой, что это не удается сделать искусственным путем. Этим объясняется, что попытки приготовления гидравлических известей (т. е. продуктов обожженных ниже точки спекания) из искусственных смесей до настоящего времени не удавались. Сравнительно грубые частицы в искусственных смесях могут вступать в необходимые химические реакции, дающие равномерный, годный продукт только при спекании, т. е. при начале плавления, делающего их более легкоподвижными. Отношение количества кремнезема к количеству глинозема (и окиси железа) в мергеле должно быть не менее 2,5. При этом следует принимать во внимание только активный кремнезем, так как кремнезем в виде песка при температуре обжига гидравлической извести еще остается инертным и не реагирует с известью, делая ее тощею.

Для характеристики химического состава мергеля, содержащего  известняк и глину, а также  готового вяжущего вещества обычно пользуются основным модулем (ОМ), представляющим собой отношение процентного  содержания по массе активности извести (CaO+MgO) к процентному содержанию кислотных оксидов:

 

М0 = % (CaO + MgO)/(% Si02 + % А1203 + % Fe203). [12]

 

Для гидравлической извести численное значение основного  модуля колеблется в пределах 1,7-9. В  зависимости от значения основного  модуля различают также сильногидравлическую и слабогидравлическую известь. У первой основной модуль равен 1,7 - 4,5, у второй - 4,5 - 9 соответственно. При гидравлическом модуле меньше 1,7 получают романцемент, а если основной модуль больше 9, то воздушную известь (см. рис. 1.) Основной модуль не является достаточной характеристикой сырья и готового продукта, так как по его значению нельзя судить о том, в состав каких минералов входят кислотные оксиды и насколько равномерно они распределены в сырье. Так, SiO2 может входить в состав глинистых минералов, находиться в виде высокодисперсного равномерно распределенного кварца, а также в виде крупных зерен кварцевого песка. В первом случае SiO2 будет интенсивно реагировать с СаО при обжиге, во втором - останется в виде инертного балласта.

 

Рис.1. Зависимость  предела прочности гидравлической извести от основного модуля.

 

 

 

 

 

 

 

4 Добавки в сырьевую  смесь

 

Наряду  с глинистыми и кварцевыми примесями  мергелистые известняки обычно содержат минералы: доломит, слюду, пирит и  другие, которые в той или иной степени влияют на режим обжига и  свойства готового продукта. Химический состав некоторых мергелей, применяющихся  для производства гидравлической извести, приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Месторождение	Средний химический состав, %					Гидравлический  модуль
	SiO2	R2O3	CaO	MgO	П.п.п. %
Каменец-Подольское	13,97	2,33	33,05	11,36	38,5	2,01
Алексеевское	15,61	4,86	38,49	4,59	36,51	1,9
Феодосийское	15,33	2,8	45,73	0,65	35,74	2,5
Ворошиловградское	17,05	4,08	43,7	0,28	34,74	2,07
Амвросиевское	16,4	4,6	42,6	0,6	35,3	2,03

 

Равномерность распределения примесей также имеет  существенное значение, так как сырье  для производства гидравлической извести  не подвергается помолу и усреднению. Так как глина - это соединение кремнезема с водой и окисью алюминия, то сумма окислов SiO2+Аl2О3+Fe2О3 называется глинистыми примесями. В тех случаях, когда кремнезем равномерно распределяется по всему слою известняка, порода называется опокой. Обычно кремнезем образует в месторождении карбонатного сырья включения и прослойки или присутствует в виде песка различной крупности.

Мергелистые известняки, кроме глинистых примесей, обычно содержат включения 2 - 5% углекислого  магния (MgO) и некоторые другие примеси. Так как гидравлическую известь изготовляют из природного сырья без специальной переработки в искусственные смеси однородного состава, то для ее получения необходимо применять мергелистые известняки с возможно равномерным распределением в них глинистых и других включений. При этом также учитывают, в виде каких соединений находятся в известняке те или иные примеси, так как от этого в значительной мере зависит качество получаемого продукта. Чтобы определить пригодность сырья для производства гидравлической извести мало знать только его химический состав, необходимо провести еще и специальные технологические исследования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Возможное использование  отходов

 

Производство извести  сопряжено с существенным расходом энергии, это делает расходы на топливо  важнейшей составляющей цены продукции. Использование горючих отходов  позволяет производителям извести  снизить потребность в таких ископаемых видах топлива как газ и жидкое топливо и способствовать экономической жизнеспособности этого сектора производства в России.

Как и в случае смены  топлива и вследствие особых требований продукции и особенностей производственного процесса необходимо учитывать особые физические свойства горючих отходов и очень точно фиксировать их физическое состояние, теплотворную способность и химический состав. Такие высококалорийные отходы, как продукты пере-работки топлива, могут заменить в известеобжигательных печах первичное топливо. Поэтому важно постоянство качества отхода - соответствующая теплотворная способность, активность, низкая влажность, содержание металла, хлора и зольность. Кроме того, отходы должны быть приемлемы для горелочных устройств - многоканальных горелок.

Выбор подходящих горючих  отходов определяется также требуемым  качеством готовой продукции  и возможностью его подачи в конкретную печь. Их выбор ограничивается: физическими  и химическими свойствами, которые не отвечают физическим, химическим или специфическим особенностям процесса.

Горючие отходы должны быть доступны в достаточных количествах. Такое топливо не готовят на известковом  заводе. Обычно различные виды горючих  отходов или отходов с особенно высокой теплотворной способностью готовят на специальных установках таким образом, чтобы их можно  было без дополнительной обработки  сжечь в известеобжигательной печи. Исключение относится к фильтруемости жидкого топлива, это обусловлено необходимостью предотвращения засорения клапанов и горелок крупными кусками.

Разделения топлива на природное и отходы требует также  обеспечение необходимого качества продукции и специфических требований местных условий. По этой причине  для производства извести подходит лишь ограниченное число горючих  отходов.

Эти горючие  отходы обеспечивают лишь 4 % энергопотребления европейской известковой промышленности. В действительности в 2005 г. использование отходов в качестве топлива и/или сырьевых материалов осуществлялось лишь в семи странах, к которым относятся Чешская республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Швеция и Великобритания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Описание технологической схемы

Производительность  оборудования для производства извести 70 000 т/год.

Технологический процесс состоит из следующих  переходов:1) подача, подготовка сырья; 2) сушка мела; 3) обжиг мела; 4) охлаждение извести; 5) подача на склад готовой извести.

Мел (известняк), фракции 0-300 мм, с карьера автосамосвалами (или другими видами транспорта) привозится на крытый склад и вываливается в запасник сырья. Из запасника мел подается в приемный бункер питателя пластинчатого. Карьерный мел пластинчатым питателем направляется в щековую дробилку.

Дробленный мел, фракции 0-50 мм ленточным конвейером транспортируется на грохот инерционный на котором рассеивается на три фракции 5-20 мм, 20-40 мм, и менее 5 мм.

Фракции 5-20 мм и 20-40 мм раздельно подаются в  два промежуточных бункера, откуда при помощи транспортирующего оборудования подаются в подогреватели сырья, где подогреваются и через  переходные камеры попадают на обжиг  во вращающиеся печи. Фракция менее 5 мм не пригодна для обжига во вращающейся  печи и поэтому идет в бункер отходов.

Обжиг извести  осуществляется в короткой печи, оснащенной запечным подогревателем. После обжига известь поступает на охлаждение в барабанный холодильник, а затем  транспортирующим оборудованием на склад готовой продукции.

Осажденная  пыль из камер печи и холодильника, а также из сборников систем пылегазоочистки, при помощи конвейеров винтовых подается на конвейер готового материала.