Технология производства портландцемента. Различие понятий "минерал" и "горная порода"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Теоретические вопросы

1. Поясните различие понятий «минерал» и «горная порода»

2. Выветривание горных пород, меры защиты от выветривания камня в конструкциях

3. Что служит сырьем и какова технология производства портландцемента (мокрый способ)

4. Превращения, происходящие при нагревании в глине

5. Что является сырьем для производства гипса?

Задача 1

Задача 2

Задача 3

Список использованной литературы

Теоретические вопросы

1. Поясните различие понятий «минерал» и «горная порода»

Планета Земля состоит из минералов и горных пород. Они являются основой почв и определяют многие их свойства. Поэтому для почвоведения чрезвычайно важны знания о распространении, образовании минералов и горных пород, их свойствах и изменениях во времени. В данной главе рассмотрены в основном минералы и горные породы, образовавшиеся в земной коре и гидросфере. Наиболее распространенные минералы и горные породы, составляющие твердую фазу почв.

Минерал -- это природное химическое соединение, реже --самородный элемент. Минералы могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Наибольшее распространение получили минералы, содержащие кислород, кремний и алюминий.

В настоящее время известно более 3 тысяч минералов, однако большинство из них встречается крайне редко. Широкое распространение имеет всего несколько сотен минералов.

Минералы бывают аморфные и кристаллические. В аморфных минералах элементарные частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены беспорядочно, а в кристаллических они соединены закономерно в кристаллическую решетку.(Опал - аморфная разновидность кварца)

Иногда при одинаковом химическом составе минерала кристаллическая решетка может быть разной, при этом физические свойства минерала могут существенно меняться. Эта способность твердых веществ образовывать при одинаковом химическом составе иметь различные по строению кристаллические решетки называется полиморфизмом. Примером такого явления являются алмаз и графит, имеющие идентичный химический состав (чистый углерод), но различные по кристаллическому строению.

Горные породы - образования, состоящие из бесконечного числа зерен одного или нескольких минералов (мономинеральные из одного минерала: кварцит из кварца; полиминеральные из нескольких: гранит из кварца, полевого шпата, слюды.). Из горной породы отдельные минералы можно извлечь механическим путем.

Минералы, наиболее часто встречающиеся и образующие основу многих горных пород, называют породообразующими.

Минералы, образовавшиеся из компонентов магмы, называют первичными. В результате тектонических движений земной коры отдельные ее области в течение геологического времени поднимаются и происходит горообразование. Первичные минералы, оказавшись на дневной поверхности, подвергаются воздействию воды, кислорода, диоксида углерода, живых организмов. Совершающиеся сложные химические процессы приводят к образованию новых минералов, называемых вторичными.

Выделяют три группы процессов образования минералов и горных пород. минерал производство портландцемент глина

1. Эндогенные. (внутренние). Они связаны с магматическими очагами, в основном приуроченными к внутренним слоям земной коры. Здесь господствуют высокие температуры и давление. Все эти процессы протекают при остывании магмы внутри Земли - без участия кислорода

2. Экзогенные. (внешние) Для зоны экзогенных процессов характерны низкие температуры и низкое давление. В этой зоне различают несколько групп процессов образования минералов, среди них необходимо выделить выветривание. Под выветриванием понимают процессы изменения физического состояния и химического состава минералов и горных пород под влиянием Н₂0, 0₂, С0₂, температурных колебаний, живых организмов (растительных и животных), талых и дождевых вод, разрушительной деятельности моря, рек, ветра, ледников и ледниковых вод. Различают виды выветривания: химическое, биологическое и физическое (механическое), которые часто совершаются одновременно. В разных природных зонах и в разных экологических условиях те или иные виды выветривания преобладают.

· Процессы химического выветривания приводят к образованию вторичных минералов в экзогенной зоне под влиянием абиотических (не живых) факторов: воды, диоксида углерода и кислорода воздуха. Наиболее распространенные реакции при химическом выветривании: растворение, окисление (химический процесс, при котором происходит соединение какого-н. тела с кислородом), гидролиз (химическая реакция разложения вещества водой), гидратация (присоединение молекул воды к молекулам или ионам), оглинивание (образование глинных минералов).

При химическом выветривании первичных минералов из каждого минерала часто образуется несколько вторичных

В процессе химического выветривания изменяется первоначальная окраска минералов. Необходимо отметить, что кварц наиболее стоек к химическому выветриванию, поэтому широко распространен в осадочных обломочных породах и в почвах. Пример, оподзоливание.

· биологического выветривания, - механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Корни растений, лишайники, микроорганизмы выделяют диоксид углерода и органические кислоты, разрушающие минералы и высвобождающие минеральные элементы питания. Под воздействием этих кислот на труднорастворимые минералы образуются легкорастворимые в воде соединения, катионы или анионы которых легко усваиваются растениями и микроорганизмами.

· Физическое (механическое) выветривание протекает под влиянием колебаний температуры, вследствие чего минералы, слагающие породы, испытывают попеременно то сжатие, то расширение. Это приводит к образованию трещин и в конечном итоге к разрушению пород.

3. Метаморфические. В результате тектонических движений земной коры минералы (и горные породы), образовавшиеся в экзогенной и эндогенной зонах, могут оказаться в зоне метаморфизма и находиться под воздействием новых физических условий давления, температуры, а также новых химических условий, при которых они становятся неустойчивыми и превращаются в другие минералы. В зоне метаморфизма совершаются реакции образования минералов, обратные тем, которые происходят в верхних частях земной коры, например дегидратация.

Мы рассмотрели процессы происхождения первичных и вторичных минералов в породах и почвах и обращаю ваше внимание на то, что один и тот же минерал может иметь разное происхождение, например кварц -- магматическое, в результате химического выветривания и т. д.

Образование горных пород происходит в тех же зонах земной коры, в которых образуются минералы, так как горные породы состоят из минералов. Поэтому рассмотрение отдельно процессов образования горных пород от процессов образования минералов условно. В основу классификации горных пород положено их происхождение. В зависимости от зоны образования различают три генетических типа горных пород: магматические, осадочные и метаморфические.

I. Магматические (Изверженные) - первичные. Магматические образуются из остывающей магмы.

Магма (греч. - месиво, густая мазь) представляет собой природный, чаще всего силикатный, огненно-жидкий расплав, возникающий в коре или в верхней мантии и при остывании дающий магматические горные породы:

· Глубинные (интрузивные) - образовавшиеся при медленном остывании магмы в эндогенной зоне (граниты, сиениты). характерно яснокристаллическое строение

· Излившиеся (эффузивные) (effusion - излияние лат.) -- образовались при быстрым охлаждением магмы на поверхности Земли при извержении вулканов строение сктрытнокристаллическое (базальт), стекловидное. (обсидиант), пористое (пемза) и др.

Магматические породы различаются также по химическому составу. Химическая классификация магматических пород основывается на содержании в них SiO₂. Породы различают:

· ультракислые, содержание оксида кремния >75% (пегматит)

· кислые, содержание оксида кремния 65-75% (гранит -липарит)

· средние, содержание оксида кремния 52-65% (сиенит, порфирит)

· основные породы содержат оксида кремния 45-52% (габбро, базальт, лабрадорит)

· ультраосновные, содержат оксида кремния < 45% (Дунит, перидотит, пироксенит)

II. Осадочные - вторичные возникают из осадков, образующихся при выветривании. Осадки накапливаются в понижениях рельефа Земли (морские впадины, речные и межгорные долины, овраги, болота, озера.

Осадки представлены илами различного состава, останками животных и растений, обломками горных пород и минералов различной формы и величины. После накопления осадочного материала в отрицательных формах рельефа они уплотняются, обезвоживаются, цементируются и превращаются в горные породы, такие как глины, песчаники, яшмы, известняки, доломиты, мергели и др.

Их самыми характерными внешними признаками является наличие слоистой текстуры, остатков вымерших беспозвоночных животных и растений и сравнительно невысокая твердость.

По условиям образования (генезису) все осадочные породы разделяются на :

· хемогенные, возникшие в результате различных химических реакций(карбонатные - известняки, доломиты: кремнистые - кремнистый туф; железистые - бурый железняк; фосфатные - фосфорит, а также марганцевые, галоидные, сернокислые).; глины и гипсы

· обломочные - в результате физического выветривания (грубообломочные - глыбы. Щебень, дресва, валуны, галька, гравий, брекчия, конгломераты; песчаные породы; пылеватые - лессы, лессовидные суглинки, глинистые)

· биогенные - в результате жизнедеятельности растений и животных (яшмы, известняки - ракушники, уголь и нефть).

Осадочные породы имеют для почвоведения особое значение. Так как на них образовались почвы они называются почвообразующими или материнскими. Большинство почвообразующих пород образовалось в последнее геологическое время - четвертичный период, и поэтому называются четвертичными. Более древние породы, залегающие под четвертичными, в почвоведении относят к коренным породам, но при выходе их на поверхность они и продукты их разрушения тоже становятся почвообразующими.

2. Выветривание горных пород, меры защиты от выветривания камня в конструкциях

Выветривание - процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов.

По характеру среды, в которой происходит выветривание, различают атмосферное и подводное.

По роду воздействия выветривание на горные породы различают:

· физическое выветривание, ведущее только к механическому распаду породы на обломки;

· химическое выветривание, при котором изменяется химический состав горной породы с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности;

· органическое (биологическое) выветривание, сводящееся к механическому раздроблению или химическому изменению породы в результате жизнедеятельности организмов.

Своеобразным типом выветривание является почвообразование, при котором особенно активную роль играют биологические факторы.

Выветривание горных пород совершается под влиянием воды (атмосферные осадки и грунтовые воды), углекислоты и кислорода, водяных паров, атмосферного и грунтового воздуха, сезонных и суточных колебаний температуры, жизнедеятельности макро- и микроорганизмов и продуктов их разложения.

На скорость и степень выветривания, мощность продуктов выветривания и на их состав, кроме перечисленных агентов, влияют также рельеф и геологическое строение местности, состав и структура материнских пород. Подавляющая масса физических и химических процессов выветривания (окисление, сорбция, гидратация, коагуляция) происходит с выделением энергии. Обычно виды выветривания действуют одновременно, но в зависимости от климата тот или иной из них преобладает.

Физическое выветривание происходит главным образом в условиях сухого и жаркого климата и связано с резкими колебаниями температуры горных пород при нагревании солнечными лучами (инсоляция) и последующем ночном охлаждении; быстрое изменение объёма поверхностных частей пород ведёт при этом к их растрескиванию. В областях с частыми колебаниями температуры около 0°С механическое разрушение пород происходит под влиянием морозного выветривания; при замерзании воды, проникшей в трещины, объём ее увеличивается и порода разрывается. Химические и органические выветривания свойственны главным образом пластам с влажным климатом. Основные факторы химического выветривания - воздух и особенно вода, содержащая соли, кислоты и щелочи. Водные растворы, циркулирующие в толще пород, помимо простого растворения, способны производить также сложные химические изменения.

Выветривание горных пород - сложный процесс, в котором выделяется несколько форм его проявления:

· 1-я форма - механическое дробление горных пород и минералов без существенного изменения их химических свойств - называется механическим или физическим выветриванием.

· 2-я форма - химическое изменение вещества, приводящее к превращению исходных минералов в новые - называется химическим выветриванием.

· 3-я форма - органическое (биологохимическое) выветривание: минералы и горные породы физически и главным образом химически изменяются под воздействием жизнедеятельности организмов и органического вещества, образующегося при их разложении.

Меры защиты от выветривания камня в конструкциях:

Непременным условием длительной службы каменных материалов в сооружениях является правильный их выбор с учетом эксплуатационной среды, химико-минералогического состава и структуры материала. Однако даже самые прочные породы, из которых выполнен материал, под непрерывным механическим и химическим воздействием атмосферных факторов и различных микроорганизмов разрушаются.

Основные причины выветривания природных каменных материалов в сооружениях: замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутреннее напряжение; частое изменение температуры и влажности, вызывающее появление микротрещин; растворяющее действие воды и понижение прочности при водонасыщении; химическая коррозия под действием газов (О₂, СО₂ и др.), содержащихся в атмосфере, и веществ, растворенных в грунтовой или морской воде. Различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяясь в порах и трещинах камня, извлекают для своего питания щелочные соли и выделяют органические кислоты, вызывающие биологическое разрушение камня.

Стойкость материалов против выветривания тем выше, чем меньше их пористость и растворимость. Поэтому все мероприятия по защите каменных материалов от выветривания направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и химическими.

Конструктивно защиту конструкций от увлажнения осуществляют путем устройства надлежащих стоков воды, придания каменным материалам гладкой поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задерживается и не проникает внутрь материала.

К химическим мероприятиям относят создание на лицевой поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя или ее гидрофобизацию.

Одним из способов повышения поверхностной плотности является флюатирование, при котором карбонатные породы пропитывают солями кремнефтористоводородной кислоты (флюатами), например флюатами магния. В результате происходящей реакции:

2СаСО₃ + MgSiF= 2CaF₂ + MgF₂ + SiO₂ + 2CO₂

В поверхностных порах камня выделяются практически нерастворимые в воде фториды кальция и магния и кремнезем, уменьшая пористость и водопоглощение поверхностного слоя и несколько препятствуя загрязнению облицовки пылью.

Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием, а после просушки -- содой, затем флюатом.

Гидрофобизация, т. е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкивающими) составами, препятствующими проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против выветривания. Хорошие результаты дает пропитка кремнийорганическими жидкостями и другими полимерными материалами, а также, растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических растворителях (бензине, лаковом керосине и т.д.).

Долговечность пористого камня значительно увеличивает пропитка его поверхностного слоя раствором мономера с последующей полимеризацией мономера в порах камня при термокаталитической или радиационной обработке.

3. Что служит сырьем и какова технология производства портландцемента (мокрый способ)

В качестве сырья используют природные горные породы - мергели. В них содержатся необходимые для производства портландцементов количества карбонатных (75...78 %) и глинистых пород (25... 22 %). В большинстве случаев необходимое сочетание пород получается искусственным путем. В этом случае в качестве карбонатных пород используются известняки, мел, известковые ракушечники; в качестве глинистых - глины, глинистые сланцы, лёссы, доменные шлаки; кроме того, в состав сырьевой смеси вводятся различные корректирующие добавки, например гипс. Гипс необходим для регулирования сроков схватывания. С увеличением количества гипса увеличиваются (замедляются) сроки схватывания.

На цементных заводах, работающих по мокрому способу, в качестве сырьевых материалов для производства портландцементного клинкера обычно используют мягкий глинистый и твердый известняковый компоненты. В этом случае технологическая схема производства цемента выглядит следующим образом:



Начальной технологической операцией получения клинкера является измельчение сырьевых материалов. Необходимость тонкого измельчения сырьевых материалов определяется тем, что однородный по составу клинкер можно получить лишь из хорошо перемешанной сырьевой смеси, состоящей из мельчайших частичек ее компонентов. Куски исходных сырьевых материалов нередко имеют размеры до 1200 мм. Получить из таких кусков материал в виде мельчайших зерен можно только за несколько приемов. Вначале куски подвергаются грубому измельчению . дроблению, а затем тонкому . помолу. Для грубого измельчения материалов применяют различные дробилки, а тонкое измельчение в зависимости от свойств исходных материалов производят в мельницах или в болтушках в присутствии большого количества воды.

При использовании в качестве известкового компонента мела, его измельчают в болтушках. Если применяют твердый глинистый компонент, то после дробления его направляют в мельницу.

Из болтушки глиняный шлам перекачивают в мельницу, где измельчается известняк. Совместное измельчение двух компонентов позволяет получать более однородный по составу сырьевой шлам.

В сырьевую мельницу известняк и глиняный шлам подают в определенном соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера. Однако даже при самой тщательной дозировке исходных материалов не удается получить из мельницы шлам необходимого химического состава из-за колебаний химического состава сырья одного и того же месторождения. Чтобы получить шлам заданного химического состава, его корректируют в бассейнах. Для этого в одной или нескольких мельницах приготовляют шлам с заведомо низким или высоким содержанием CаCO3 (называемым титром) и этот шлам в определенной пропорции добавляют в корректирующий шламовый бассейн.

Приготовленный таким образом шлам, представляющий собой сметанообразную массу с содержанием воды до 35-45%, насосами подают в расходный бачок, откуда равномерно сливают в печь.

Для обжига клинкера при мокром способе производства используют вращающиеся печи. Они представляют собой стальной барабан длиной до 150-230 м и диаметром до 7 м, футерованный внутри огнеупорным кирпичом; производительность таких печей достигает 1000-3000 т клинкера в сутки.

Барабан печи устанавливают с уклоном 3-40 є, шлам подают с поднятой стороны печи . холодного конца, а топливо в виде газа, угольный пыли или мазута вдувают в печь с противоположной стороны (горячего конца). В результате вращения наклонного барабана находящиеся в нем материалы продвигаются по печи в сторону ее горячего конца. В области горения топлива развивается наиболее высокая температура: материала - до 1500 єС, газов - до 1700 єС, и завершаются химические реакции, приводящие к образованию клинкера.

Дымовые газы движутся вдоль барабана печи навстречу обжигаемому материалу. Встречая на пути холодные материалы, дымовые газы подогревают их, асами охлаждаются. В результате, начиная от зоны обжига, температура газа вдоль печи снижается с 1700 до 150-200 єС. Из печи клинкер поступает в холодильник, где охлаждается движущимся навстречу ему холодным воздухом.

Охлажденный клинкер отправляют на склад. В ряде случаев клинкер из холодильника направляют непосредственно на помол в цементные мельницы.

Перед помолом клинкер дробят до зерен размером 8-10 мм, чтобы облегчить работу мельниц. Измельчение клинкера производится совместно с гипсом, гидравлическими и другими добавками. Совместный помол обеспечивает тщательное перемешивание всех материалов, а высокая однородность цемента является одной из важных гарантий его качества.

Гидравлические добавки, будучи материалами сильно пористыми, имеют, как правило, высокую влажность (до 20-30% и более). Поэтому перед помолом их высушивают до влажности примерно 1%, предварительно раздробив до зерен крупностью 8-10 мм. Гипс только дробят, так как его вводят в незначительном количестве и содержащаяся в нем влага легко испаряется за счет тепла, выделяющегося в мельнице в результате соударений и истирания мелющих тел друг с другом и с размалываемым материалом.

Из мельницы цемент транспортируют на склад силосного типа, оборудованный механическим (элеваторы, винтовые конвейеры), пневматическим (пневматические насосы, аэрожелоба) или пневмомеханическим транспортом.

Отгружают цемент потребителю либо в таре - в многослойных бумажных мешках по 50 кг, либо навалом в контейнерах, автомобильных или железнодорожных цементовозах, в специально оборудованных судах. Каждая партия цемента снабжается паспортом.

4. Превращения, происходящие при нагревании в глине

При нагревании в глине происходит ряд физико-химических изменений. При высокой температуре, т. е. в процессе обжига, глина превращается в камневидный материал, не размокающий в воде. Последовательность процессов, происходящих в глине при нагревании, следующая.

Сначала испаряется свободная вода, затем удаляется вода, химически связанная каолинитом и другими минералами; попутно выгорают органические примеси, а далее из карбоната кальция, содержащегося обычно в глине, выделяется углекислый газ. Интенсивная потеря химически связанной воды начинается с 430 и заканчивается при температуре 750°. В результате глина теряет пластичность и приобретает максимальную пористость. Вследствие нагревания до 750° каолинит переходит в безводный каолинитовый ангидрид А1₂О₃ * 2SiO₂, а нагревание выше 900° вызывает распад его на свободные окислы Аl₂О₃ и SiO₂; при температуре выше 1000° они вновь соединяются, но уже в других соотношениях, образуя новые силикаты алюминия (силлиманит А1₂О₃ * SiO₂ и муллит ЗА1₂О₃ * 2SiO₂).

Если глину, которая приобрела максимальную пористость, продолжать нагревать, то легкоплавкие вещества начнут плавиться и связывать всю массу. Этот процесс называется спеканием глины. Большинство глин начинает спекаться при температуре не ниже 900°. При продолжающемся повышении температуры происходит полное спекание глины все промежутки заполняются расплавившимся материалом, однако масса еще способна выдерживать собственный вес, лишь незначительно деформируясь. При спекании глина уплотняется, и этим пользуются для получения плотных изделий.

Затем наступает размягчение, масса не выдерживает собственного веса и растекается.

5. Что является сырьем для производства гипса?

Гипсовые вяжущие вещества делят на две группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества получают при нагревании двухводного гипса CaSO₄-2H₂O до температуры 150...160°С с частичной дегидратацией двуводного гипса и переводом его в полуводный гипс CaSO4-5H2O.

Высокообжиговые (ангидритовые) вяжущие получают обжигом двуводного гипса при более высокой температуре до 700... 1000°С с полной потерей химически связанной воды и образованием безводного сульфата кальция -- ангидрита CaSO4. К низкообжиговым относится строительный, формовочный и высокопрочный гипс, а к высокообжиговым -- ангидритовый цемент и эстрихгипс.

Сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый камень и природный ангидрид CaSCu, а также отходы химической промышленности, содержащие двуводный или безводный сернокислый кальций, например фосфогипс. Возможно применение гипсосодержащего природного сырья в виде сажи и глиногипса.

Гипсовым вяжущим называют воздушное вяжущее вещество состоящее преимущественно из полуводного гипса и получаемо путем тепловой обработки гипсового камня при температур 150...160°С. При этом двуводный гипс CaSO₄-2H₂0, содержащийся в гипсовом камне, дегидратирует.

В этих условиях образуются мелкие кристаллы полуводного сернокислого кальция-модификации; такой гипс обладает повышенной водопотребностью (60...65% воды). Избыточная вода, т. е. сверхпотребная на гидратацию гипса (15%), испаряется, образуя поры, вследствие чего затвердевший гипс имеет высокую пористость (до 40%) и соответственно небольшую прочность. Производство гипса складывается из дробления, помола и тепловой обработки (дегидратации) гипсового камня. Имеется несколько технологических схем производства гипсового вяжущего: в одних помол предшествует обжигу, в других помол производится после обжига, а в третьих помол и обжиг совмещаются в одном аппарате. Последний способ получил название обжига гипса во взвешенном состоянии. Тепловую обработку гипсового камня производят в варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных или других мельницах.

Наиболее распространена схема производства гипсового вяжущего с применением варочных котлов. Гипсовый камень, поступающий на завод в крупных кусках, сначала дробят, затем измельчают в мельнице, одновременно подсушивая его. В порошкообразном виде камень направляют в варочный котел периодического или в установку непрерывного действия. Последняя имеет в 2...3 раза выше производительность, но еще находится в стадии практического освоения.

Варочный котел периодического действия представляет собой обмурованный кирпичом стальной котел со сферическим днищем, обращенным выпуклой стороной внутрь цилиндра. Для перемешивания гипса в котле имеется мешалка, приводимая в движение электродвигателем. Раскаленные топочные газы обогревают днище и стенки котла, а также проходят через жаровые трубы 5 внутри котла и в охлажденном состоянии удаляются по дымовой трубе. Продолжительность варки 90... 180 мин. При варке в котле гипс не соприкасается с топочными газами, что позволяет получать чистую продукцию, не загрязненную золой топлива.

Гипсовое вяжущее в сушильных барабанах получают путем обжига гипсового камня в виде щебня размером до 20 мм. В результате вращения наклонного барабана перемещается в сторону наклона. Из топки в барабан поступают раскаленные дымовые газы, которые при движении вдоль барабана обжигают гипсовый камень, а с противоположной стороны удаляются вентилятором. Далее гипсовый камень измельчают в мельницах. При обжиге гипса во взвешенном состоянии совмещают две операции: измельчение и обжиг. В мельницу (шахтную, шаровую или роликовую) подают гипсовый щебень и одновременно нагнетают горячие дымовые газы. Образующиеся при размоле мельчайшие зерна гипса товарной фракции увлекаются из мельницы потоком дымовых газов и в процессе транспортирования в раскаленном газовом потоке обжигаются. Пылевоздушная смесь поступает в циклоны и фильтры для осаждения гипса. Наибольшую производительность из рассмотренных схем имеет последняя, затем схема обжига в сушильных барабанах и, наконец, в варочных котлах. Однако первые две схемы существенно уступают по качеству продукции схеме с варкой гипса.

При затворении порошка гипса водой полуводный сернокислый кальций CaSO₄-0,5H₂O, содержащийся в нем, начинает растворяться до образования насыщенного раствора и одновременно гидратироваться. В результате образовавшийся насыщенный раствор полугидрата оказывается пересыщенным по отношению к двугидрату. Пересыщенный раствор в обычных условиях не может существовать -- из него выделяются мельчайшие частицы твердого вещества -- двуводного сернокислого кальция. По мере накопления этих частиц они склеиваются между собой, вызывая загустевание (схватывание) теста. Затем мельчайшие частицы гидрата начинают кристаллизоваться, определяя этим образование прочного гипсового камня. Дальнейшее увеличение прочности гипса происходит вследствие высыхания твердеющей массы и более полной кристаллизации при этом. Твердение гипса можно ускорить сушкой, но при температуре не выше 65°С во избежание обратной дегидратации двуводного гипса.

Быстрое схватывание гипса затрудняет в ряде случаев его использование и вызывает необходимость применения замедлителей схватывания (кератинового, известково-кератинового клея, сульфитно-дрожжевой бражки в количестве 0,1...0,3% от массы гипса). Замедлители схватывания уменьшают скорость растворения полуводного гипса и замедляют диффузионные процессы. При необходимости ускорить схватывание гипса к нему добавляют двуводный гипс, поваренную соль, серную кислоту. Одни из них повышают растворимость полуводного гипса, другие (двуводный гипс) образуют центры кристаллизации, вокруг которых быстро закристаллизовывается вся масса.

Применяется гипсовое вяжущее для производства гипсовых и гипсобетонных строительных изделий для внутренних частей зданий (перегородочных плит, панелей, сухой штукатурки, приготовления гипсовых и смешанных растворов, производства декоративных и отделочных материалов, например искусственного мрамора), а также для производства гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.

Высокопрочный гипс является разновидностью полуводного гипса. Этот полуводный гипс а-модификации, который имеет более крупные кристаллы, обусловливающие меньшую водопотребность гипса (40...45% воды), позволяет получать гипсовый камень с большей плотностью и прочностью. Получают его путем нагревания природного гипса паром под давлением 0,2...0,3 МПа с последующей сушкой при температуре 160...180°С. Прочность его за 7 суток достигает 15...40 МПа. Высокопрочный гипс выпускают пока в небольшом количестве и применяют в основном в металлургической промышленности для изготовления форм. Однако он успешно может заменить обыкновенное гипсовое вяжущее, обеспечив изделиям высокую прочность.

Формовочный гипс состоит в основном из кристаллов р-модификации и незначительного количества примесей. Он обладает повышенной водопотребностью, а будучи затвердевшим, имеет высокую пористость. Это свойство формовочного гипса успешно используется в керамической и фарфорофаянсовой промышленности для изготовления форм.

Задача 1

Масса сухого образца материала 76 г. После насыщения его водой масса составила 79 г. Определить среднюю плотность и пористость материала, если водопоглощение по объему его 8,2%, а истинная плотность 2,68г/см³.

Дано: Масса насыщенного образца, m₁=79г.;

Масса сухого образца, m₂ =76г.;

Водопоглощение по объему, W^п_o =8,2%;

Истинная плотность, с=2,68г/см³.

Решение:

Водопоглощение по массе материала:

Wⁿ_m= ( m₁- m₂)/ m₂*100%

Wⁿ_m= (79-76)/76*100%=3,9%.

Средняя плотность материала:

с_m = W^п_o/ Wⁿ_m

с_m=0,082/0,039=2,1г/см³.

Пористость материала: П =[ с- с_m ]*100%

[2,68-2,1]*100% = 58%.

Ответ. Средняя плотность материала 2,1г/см³; пористость материала 58%.

Задача 2

Определить выход сухой извести-кипелки из 20 т известняка, содержащего 6% глинистых примесей. Относительная атомная масса кальция - 40, кислорода - 16, углерода - 12.

Решение: Масса известняка без глинистых примесей составляет 20т - (20*0,06) = 18,8т.

CaCO₃ = CaO + Co₂^

Молекулярная масса веществ:

CaCO₃ = 100, CaO = 56, Co₂ = 44.

Масса извести, изготовленной из 1т. известняка:

И=1000 кг. *(56/100) = 560кг.

Масса негашеной комовой извести, полученной из 20 т. известняка:

И = 18800кг. *(56/100) = 10528кг.

Ответ. Выход сухой извести - кипелки составляет 10528 кг.

Задача 3

При проектировании состава цементного бетона средняя плотность его оказалась 2250 кг/м³, номинальный состав по массе был 1 : 2 : 4 при В/Ц = 0,5. Определить расход составляющих материалов на 1 м³ бетона, если в момент приготовления бетонной смеси влажность песка была 7 %, а щебня - 4 %.

Список использованной литературы

1. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия: Учеб. для инж. - экон. спец. строит. вузов. - 5-е изд.,перераб. и доп. - М.:Высшая школа,1988. - 527с.:ил.

2. Попов К.Н., Каддо М.Б. Строительные материалы и изделия: Учебник. - М.: Высшая школа, 2002. - 367с.: ил.

3. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: Учебное пособие для строительных спец. Вузов. - 2-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2004. - 701с.: ил.

Размещено на Allbest.ru

...