Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Производство извести. 2

Содержание

Введение 3

I. Технология производства 6

I.I Сырье и его свойства 6

I.II Материал и требования к нему 10

I.III Производство извести 12

I.IV Технологическая схема 14

II. Фонды рабочего времени 15

III. Материальный баланс 17

VI. Выбор технологического оборудования 18

V. Расчет бункеров и склада 20

VI. Расчет расхода энергоресурсов технологического оборудования 21

VII. Охрана труда на известковых заводах 22

VIII. Заключение 23

IX. Библиографический список 24

Введение

Минеральные вяжущие вещества известны человечеству долгое время. Издавна, люди использовали известь для строительства домов и укреплений. Со временем расширялись представления и познания человека, что естественным путем повлияло на совершенствование технологий, которыми человек воздействовал на сырье. С тех пор первенство конструкционных материалов занимают практически безальтернативные минеральные вяжущие материалы. Ведь богатство минеральных сырьевых ресурсов нашего региона, и в частности нашей страны, относительно несложная технология получения и высокие строительно-технические свойства минеральных вяжущих веществ обеспечивают им неограниченный масштаб применения в строительстве, в отделочных работах, для приготовления штукатурных растворов и других работ. Применением изделий из минеральных вяжущих удается большей частью решить проблемы задания необходимых потребительских свойств, таких как прочность, влагостойкость, теплоизоляция, звукоизоляция и др.

Минеральные вяжущие материалы - это перспектива изготовления качественных изделий и конструкций, которые будут постоянно востребованы при проведении строительных работ. И будут расти «миры стекла и бетона»…

Вяжущие — вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна песка, гравия, щебня. Это свойство вяжущих используется для изготовления: бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов; строительных растворов — кладочных, штукатурных и специальных.

Строительные неорганические вяжущие вещества в зависимости от состава, основных свойств и области применения делятся на три основные группы: воздушные, гидравлические и кислотостойкие.

Минеральные вяжущие вещества - порошкообразные вещества, обладающие способностью при затворении (смешении с водой или водными растворами других веществ) образовывать пластичную массу, затвердевающую в прочное камневидное тело. В зависимости от состава, основные свойств и области применения минеральные вяжущие подразделяют на гидравлические, воздушные и кислотостойкие.

Гидравлические вяжущие после смешения с водой и предварительного затвердевания на воздухе продолжают сохранять и наращивать свою прочность в воде; их можно применять как в надземных, так и подземных гидротехнических и других сооружениях. К гидравлическим вяжущим относятся различные цементы: портландцемент и его разновидности (быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, тампонажный, сульфатостойкий, белый и др.), пуццолановые цементы (пуццолановый портландцемент, известково-пуццолановый цемент и др.), шлаковые цементы (шлакопортландцемент, известково-шлаковый цемент, сульфатно-шлаковый цемент и др.), глинозёмистый и расширяющийся цементы, романцемент, гидравлическая известь и др. Для интенсификации процессов твердения некоторых гидравлических вяжущих (известково-кремнезёмистых, известково-шлаковых, известково-нефелиновых и др.) применяют обработку паром в автоклавах при давлении 0,9-1,6 Мн/м2 (9-16 кгс/см2) в течение 6-10 ч.

Воздушные вяжущие после затворения могут затвердевать и длительно сохранять свою прочность только на воздухе; их применяют лишь для возведения надземных сооружений, не подвергающихся действию воды. В эту группу материалов входят гипсовые вяжущие (строительный гипс, ангидритовое вяжущее, высокообжиговый гипс и др.), магнезиальные вяжущие (каустические магнезит и доломит), воздушная известь.

Кислотостойкие вяжущие после затвердевания на воздухе могут длительно сохранять свою прочность при воздействии кислот; их используют для создания кислотоупорных покрытий. К таким вяжущим относятся кислотоупорные цементы, изготовляемые на основе растворимого стекла (силиката натрия), кислотоупорных микронаполнителей и ускорителей твердения. Для улучшения некоторых свойств вяжущих в их состав вводят различные добавки.

Органические вяжущие - вещества органического происхождения, обладающие способностью под влиянием физических или химических процессов переходить из пластичного состояния в твёрдое или малопластичное (см. асфальт, битумы, дёготь, поливинилацетат, фурановые смолы)

Различают также вяжущие вещества автоклавного твердения, эффективно твердеющие только при автоклавной обработке под давлением насыщенного пара в 8—16 атм и более при температуре 170— 200° С и выше. В группу вяжущих веществ автоклавного твердения входят: известково-кремнеземистые, состоящие из извести и кварцевого песка, маршалита и других кремнеземистых материалов; известково-нефелиновые, состоящие из извести и нефелинового шлама; песчаные портландцемента, которые хотя и могут твердеть в других условиях, но дают значительно более высокий прирост прочности при автоклавном режиме твердения.

Процесс производства извести гидратной гашенной

Известь гидратную гашенную (пушонка) получают из комовой или молотой извести путем гашения ее водой. Если количество воды составляет 60-80% от массы извести, комки распадаются на тонкодисперсные частицы и образуется известь пушонка. При дальнейшем разбавлении водой получают соответственно известковое тесто и известковое молоко.

Область применения

Применяется для приготовления кладочных и штукатурных растворов, а также в бетонах невысоких марок, используемых в сухих условиях. Известь гидратная гашенная используется для приготовления сухих строительных смесей, в качестве вяжущего вещества в приготовлении растворных и бетонных смесей. В химической промышленности гидратную известь применяют при производстве химических продуктов: кальцинированной соды, в производстве карбида кальция, хлорной извести, бертолетовой соли, синтетического каучука и т.д. В сахарной промышленности известь применяют при очистке сока сахарной свеклы.

Приготовленные на основе гидратной извести известковые растворы отличаются пластичностью.

Показатели гидратной гашеной извести сорт 1 гост 9179-77

№	Показатели	Содержание
1	Содержание активных CaO+MgO, в %	70-72
2	Содержание Ca(OH)2, в %	92
3	Содержание СО2 , в %	3-4
4	Влажность, в %	0,4-0,7
5	Остаток на сите № 02, в% не более	0,006
6	Остаток на сите № 008, в% не более	0,05
7	Активный MgO в %, не более	1,5

I. Технология производства

I.I Сырье и его свойства

Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСОз и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).

Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО₂. Он встречается в виде двух минералов — кальцита и арагонита.

Кальцит или известковый шпат кристаллизуется в гексагональной системе. Его кристаллы имеют форму ромбоэдров. Плотность кальцита 2,6—2,8 г/см³; твердость по десятибалльной шкале (шкала Мооса) — 3. Кальцит хорошо растворяется при обычной температуре в слабой соляной кислоте с выделением углекислого газа. Доломит при таких условиях не разлагается (этим пользуются при определении вида горных пород).

Арагонит — менее распространенный минерал, кристаллизуется в ромбической системе. Его плотность 2,9—З г/см³, твердость 3,5—4. При нагревании до температуры 300— 400° С арагонит превращается в кальцит, рассыпаясь в порошок.

В доломитизированных известняках в качестве примеси присутствует доломит СаСОз • MgCOe. Теоретически доломит состоит из 54,27% СаСОз и 45,73% MgCO₃ или 30,41% СаО, 21,87% MgO и 47,72% СО₂. Плотность доломита 2,85—2,95 г/см³. Доломитовые породы почти нацело слагаются минералом доломитом с тем или иным содержанием глинистых, песчаных, железистых и тому подобных примесей.

Чистые известково-магнезиальные породы — белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями окислов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями — в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.

Обычно чистые и плотные известняки обжигаются при температурах до 1100—1250° С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900—1150° С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.

Раньше считали, что высококачественную известь можно получать только из чистых известняков с малым содержанием примесей (до 2—3%). Новые исследования показали, что из известняков со значительным количеством примесей глины и тонкодисперсного кварцевого песка (до 5—7%), равномерно распределенных в общей массе, при правильном ведении обжига также можно получать известь, дающую при гашении высокий выход пластичного теста. При этом лучшую по качеству известь получают из пород, в которых равномерно распределенные примеси присутствуют в виде частичек размером до 1 мкм.

Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5—1% гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирита), которые уже при температурах 1200° С и более вызывают образование в процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов окиси кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».

Таблица 1. Примерная классификация сырья для производства известковых вяжущих веществ

Сырье	Содержание, %			Получаемая известь
	СаСО₃	MgCO₃	Глинистые примеси
Известняк: Чистый Обычный Мергелистый Доломитизированный Доломит Доломитизированный мергелистый известняк	95 – 100 87 – 95 75 – 90 75 – 90 55 – 75 50 - 70	0 – 3 0 – 3 0 – 5 5 – 20 25 – 45 5 - 25	0 – 2,5 3 – 8 8 – 25 0 – 8 0 – 8 8 – 30	Маломагнезиальная жирная Маломагнезиальная тощая Гидравлическая Магнезиальная Доломитовая Магнезиальная гидравлическая

Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20—30 МПа); куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.

Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размерами 1—3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).

Известково-магнезиальные породы в зависимости от их химического состава являются сырьем для производства не только воздушной, но и гидравлической извести, а также портландцемента. В табл. 1 приведена примерная классификация известково-магнезиальных горных пород, применяемых для производства воздушной и гидравлической извести, а также их разновидностей.

По ГОСТ 21-27-76 в зависимости от химического состава карбонатные породы делят на семь классов: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (табл. 2).

Таблица 2. Требования к химическому составу известняков для производства известковых вяжущих

Компоненты

Содержание, %

СаСО₃, не менее

MgCO₃, не более

Глинистые примеси (SiO₂+ Al₂O₃ + Fe₂O₃), не более

Для производства воздушной извести применяют следующие виды известково-магнезиальных карбонатных пород: зернисто-кристаллический мраморовидный известняк; плотный кристаллический известняк; землисто-рыхлый известняк (или мел); известковый туф; известняк-ракушечник; оолитовый известняк; доломитизированный известняк; доломит.

Мрамор по химическому составу (СаСО₃ или СаСО₃ + MgCO₃) — наиболее чистое сырье, однако в связи с высокими декоративными свойствами он используется в качестве отделочного материала, и поэтому в производстве извести, за редким исключением, не применяется.

Плотные известняки имеют мелкозернистую кристаллическую структуру, содержат обычно небольшое количество примесей и отличаются высокой прочностью. Плотные известняки наиболее широко используются для получения извести.

Мел — мягкая рыхлая горная порода, легко рассыпающаяся на мелкие куски. Его обычно обжигают лишь во вращающихся печах, так как при обжиге в шахтных печах он легко крошится, что нарушает процесс обжига.

Известняковый туф отличается ноздреватым строением и большой пористостью; иногда его используют для производства извести во вращающихся и шахтных печах (в зависимости от прочности).

Известняк-ракушечник состоит из раковин, сцементированных углекислым кальцием. Представляет собой малопрочную горную породу, поэтому редко применяется для изготовления извести.

Оолитовый известняк — горная порода, состоящая из отдельных шариков карбоната кальция, сцементированных тем же веществом.

Доломитизированные известняки и доломиты по своим физико-механическим свойствам сходны с плотными известняками. Иногда доломиты залегают в природе в виде рыхлых скоплений.

Объемная масса плотных известняков составляет 2400— 2800, мела — 1400—2400 кг/м⁸. Влажность известняков колеблется в пределах 3—10, а мела —15—25%.

Широкое распространение карбонатных горных пород способствует развитию производства извести почти во всех экономических районах страны.

Сырьем для производства воздушной извести могут служить не только специально добываемые для этой цели карбонатные породы, но и отходы при добыче известняков для нужд металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности. Наконец, для этой цели в ряде случаев используются побочные продукты в виде дисперсного карбоната кальция или гидрата окиси кальция (карбонатные отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.).

I.II Материал и требования к нему

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция. Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. д. в карбонатных породах не должно превышать 6 - 8 %. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь.

Воздушная известь относится к классу воздушных вяжущих: при обычных температурах и без добавок пуццолановых веществ она твердеет лишь в воздушной среде.

Различают следующие виды воздушной извести: известь негашеную комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку); известковое тесто.

Известь негашеная комовая представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившийся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.

Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.

Гидратная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый гашением комовой или молотой негашеной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)₂, а также гидроксида магния Mg(OH)₂ и небольшого количества примесей (как правило карбоната кальция).

Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основым из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.

Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково - магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.), Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСО₃, и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).

Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО₂. Он встречается в виде двух минералов - кальцита и арагонита.

Чистые известково-магнезиальные породы - белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями оксидов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями - в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени отражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.

Обычно чистые и плотные известняки обжигают при 1100 - 1250 ˚С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900 - 1150 ˚С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.

Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5 - 1 % гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирит), которые уже при 1200˚С и более вызывают образование в, процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов оксида кальция, медленно реагирующих с водой при гашении извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».

Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы, которые характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20 - 30 МПа). Куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.

Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки, состоящие из кристаллов кальцита размером 1 - 3 мм. Мягкие разновидности известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).

I.III Производство извести

Гашение — специфический технологический процесс, используемый только в производстве извести. При гидратации извести происходит реакция СаО+ Н2О--Са(ОН)2, в результате которой выделяется значительное количество теплоты — 1160 кДж на 1 кгоксида кальция. Выделяющаяся теплота вызывает кипение воды, поэтому негашеную известь называют «кипелкой». Проникая вглубь зерен, вода вступает во взаимодействие с СаО, и теплота, выделяющаяся при этом, превращает воду в пар. Резкое увеличение объема пара по сравнению с объемом жидкости вызывает внутренние растягивающие напряжения в зернах извести и их диспергацию, в результате чего образуются частицы размером до 0,01 мм.

Процесс гашения замедляется вследствие образования на поверхности известковых частиц тестообразного слоя продуктов гидратации, который препятствует доступу воды к внутренним слоям исходного зерна. Для ускорения гашения рекомендуется предварительна измельчать известь, энергично перемешивать гaсящуюся массу, а также использовать подогретую воду. При перемешивании с поверхности зерен как бы «сдирается» гидратная пленка и открывается доступ к внутренним непрогасившимся слоям. Характер процесса гашения зависит также от наличия примесей. При гашении в пушонку зерна силикатов и алюминатов кальция, образовавшихся при обжиге, не гасятся и не превращаются в порошок, поэтому их необходимо отделять, отдельно доизмельчать, а затем смешивать с пушонкой для улучшения ее гидравлических свойств. К негасящейся части извести относятся также неразложившийся при обжиге известняк, пережженные частицы оксидов кальция и магния, остеклованные новообразования, получающиеся в пересыпных печах при взаимодействии извести с золой топлива.

Чем продолжительнее протекает процесс гашения, тем более качественным получается продукт. В промышленных масштабах
гашение производится механизированым способом. Выбор схемы зависит от того, какой продукт необходимо получить — известь-пушонку или известковое тесто. Большая часть извести гасится в пушонку.

Гашение в пушонку производят в гидраторах периодического или непрерывного действия. К периодически действующим гидраторам относятся гасильные барабаны цилиндрической или бочкообразной формы емкостью около 15 мз. Барабаны со скоростью вращения от 3 до 5 об/мин устанавливают горизонтально на катках. В барабаны загружают предварительно измельченную в молотковых или конусных дробилках известь с размером кусков 3 — 5 мм. Известь гасится паром, поступающим через пароподводящее устройство. Продолжительность гашения, включая загрузку и выгрузку продукта, составляет 30 — 40 мин. После отсева непрогасившихся частиц известь направляется в бункера или силоса для вылеживания (силосования), где процесс гашения продолжается, что ведет к повышению качества материала.

Заводское производство пушонки по сравнению с производством комовой извести имеет ряд преимуществ: непрогасившиеся частицы отделяются уже на заводе; транспортировка упакованной пушонки удобнее; такой продукт имеет более длительный период хранения. Вместе с тем себестоимость пушонки выше, так как ее выпуск требует организации гидратного цеха и упаковочного узла.

Процесс гашения в тесто более длителен и сложен. Он применяется, если известь предназначена к использованию на месте производства или на объектах, находящихся поблизости (например, в виде строительных растворов). Качество известкового теста выше, чем у теста из пушонки, полученной из такой же комовой извести.

При механизированном гашении извести в тесто кипелку предварительно измельчают в щековой дробилке до кусков с размером не более 5 см и орошают на виброгрохоте горячей водой. Затем материал поступает в гасильный бункер, где выдерживается 2 часа. Окончательное гашение происходит в гасителе, куда поступает вода, подогретая до 40 — 50'С. Из гасителя материал в виде известкового молока выливается на виброгрохот. Крупные частицы поступают в бункер отходов, а известковое молоко перекачивается для отстоя в железобетонные чаны, которые имеют по 4 вертикальных фильтра — оцинкованных трубы с отверстиями по всей высоте, заполненных крупным песком и проходящих через днище чана. За время пребывания в чанах (примерно 15 — 16 часов) избыточная вода уходит через фильтры, а материал приобретает сметанообразную консистенцию с влажностью 75%. Отстоявшаяся вода возвращается в технологию и вновь применяется для гашения извести.

I.IV Технологическая схема

Комовая негашеная

известь

Дробление

(молотковая дробилка)

Гашение

(гидратор)

Силосование продукта гашения

(вылеживание в бункерах или силосах)

Непрогасившаяся часть

Отсев непрогасившихся частиц

Помол (Шаровая мельница)

Прогасившаяся

часть

Гашеная известь

Смешение извести и молотой непрогасившейся извести