Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технология производства вяжущего гипса

Введение

Гипсовые вяжущие — группа воздушных вяжущих веществ, в затвердевшем состоянии состоящих из двуводного сульфата кальция (CaS04 * 2Н20), включает в себя собственно гипсовые вяжущие (далее для краткости — гипс) и ангидритовые вяжущие (ангидритовый цемент и эстрихгипс).

Гипс (в строительной практике иногда используют устаревший термин «алебастр» — от греч. alebastros — белый) — быстротвердеющее воздушное вяжущее, состоящее из полуводного сульфата кальция CaS04 * 0,5Н2О, получаемого низкотемпературной (< 200 °С) термообработкой гипсового сырья. В зависимости от режима обработки может быть получен обычный гипс (Р-модификации) или высокопрочный гипс (а-модификации).

Основные понятия о минеральных вяжущих веществах, их значения для народного хозяйства. Существует значительное количество разнообразных вяжущих. Однако в строительстве применяется лишь часть их них. Их называют строительными вяжущими веществами.

Строительными минеральными вяжущими веществами называют порошковидные материалы, которые после смешивания с водой образуют массу, постепенно затвердевавшую и переходящую в камневидное состояние. Строительные материалы делят на две группы: неорганические (минеральные), главнейшие из которых - портландцемент и его разновидности, известь гипс и другие, и органические, из которых больше всего используют продукты перегонки нефти и каменного угля (битумы, дегти), называемые черными вяжущими.

Строительные материалы сыграли большую роль в развитии культуры и техники. Без них невозможно было бы возведение зданий и сооружений. Одно из первых мест среди строительных материалов занимают вяжущие вещества, которые являются основой современного строительства.

Производство вяжущих веществ представляет собой комплекс химических и физико-механических воздействий на исходные материалы, осуществляемых в определенной последовательности.

Вяжущие вещества - основа современного строительства. Их широко применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, а также разнообразных бетонов (тяжелых и легких). Из бетонов изготовляют все возможные строительные изделия и конструкции, в том числе армирование сталью (железобетонные, армосиликатные и др.) Из бетонов на вяжущих веществах возводят отдельные части зданий и целые сооружения (мосты, плотины и т.п.).

Примерно за 4-3 тыс. лет до н.э. появились вяжущие вещества получаемые искусственно – путем обжига. Первым из них был – строительный гипс, получаемый обжигом гипсового камня при сравнительно невысокой температуре 413-463К.

Гипсовыми вяжущими веществами называют порошковидные материалы, состоящие из полуводного гипса и получаемое обычно тепловой обработкой двуводного гипса в пределах 105-2000С.Гипс по условиям тепловой обработки, скорости схватывания и твердения делят на 2 группы: низкообжиговые и высокообжиговые.

Низкообжиговые вяжущие быстро схватываются и твердеют; состоят они главным образом из полуводного гипса, полученного тепловой обработкой гипсового камня при t 383-4530С. К ним относятся строительный (алебастр) формовочный высокопрочный (технический) и медицинский гипс, а также гипсовые вяжущие из гипсосодержащих материалов.

Высокообжиговые медленно схватываются и твердеют, состоят преимущественно из безводного сульфата кальция, полученного обжигом при температуре 873-1173К. К ним относятся ангидритовое вяжущее (ангидритовый цемент), высокообжиговый гипс (эстрих- гипс) и отделочный гипсовый цемент.

По разнообразии. Объектов применение одно из первых мест среди вяжущих занимает гипс. Применение гипсовых материалов и изделий способствует экономии топлива, цемента, снижению трудоемкости и стоимости строительства. Гипс применяется в качестве штукатурного материала, для изготовления орнаментальных украшений и при отделке зданий. Кроме того, используют для изготовления гипсобетонных прокатных перегородок и перегородочных плит.

Номенклатура

Гипсовые вяжущие (ГОСТ 125-79, СТСЭВ 826-77) получают термической обработкой гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция. Применяют для изготовления строительных изделий всех видов и при производстве строительных работ.

Марку гипсовых вяжущих от Г-2 до Г-25 характеризуют, по прочности при сжатии соответствующих марок меняется в пределах 2….25МПа, а при изгибе 1,2….8МПА.

В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие быстротвердеющие (А), нормальнотвердеющие (В), с началом схватывания соответственно не ранее 2, 6 и 20 мин и концом не позднее 15, 30.

В зависимости от степени помола различают вяжущие грубого (I), среднего (II), тонкого помола (III) с максимальным остатком на сите с размером ячеек 02 мм, соответственно не более 23,14 и 2%.

Марки гипса Г-2….Г-7, всех сроков твердения и степеней помола предназначены для изготовления гипсовых строительных изделий всех видов.

1.Характеристика выпускаемой продукции

Гипсовые вяжущие должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическим регламентам, утвержденным в порядке, установленном министерством-изготовителем.

Для производства вяжущих применяют гипсовый камень по ГОСТ 4013-82 или фосфогипс по действующей нормативно-технической документации.

В зависимости от предела прочности на сжатие различают следующие марки гипсовых вяжущих: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Минимальный предел прочности каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в табл.1

Таблица 1

МПа (кг/см2)

┌──────────────────────┬────────────────────────────────────────────────┐

│ Марка вяжущего │Предел прочности образцов-балочек размерами 40 x│

│ │ 40 x 160 мм в возрасте 2 ч, не менее │

│ ├────────────────────────┬───────────────────────┤

│ │ при сжатии │ при изгибе │

├──────────────────────┼────────────────────────┼───────────────────────┤

│ Г-2 │ 2(20) │ 1,2(12) │

│ Г-3 │ 3(30) │ 1,8(18) │

│ Г-4 │ 4(40) │ 2,0(20) │

│ Г-5 │ 5(50) │ 2,5(25) │

│ Г-6 │ 6(60) │ 3,0(30) │

│ Г-7 │ 7(70) │ 3,5(35) │

│ Г-10 │ 10(100) │ 4,5(45) │

│ Г-13 │ 13(130) │ 5,5(55) │

│ Г-16 │ 16(160) │ 6,0(60) │

│ Г-19 │ 19(190) │ 6,5(65) │

│ Г-22 │ 22(220) │ 7,0(70) │

│ Г-25 │ 25(250) │ 8,0(80) │

└──────────────────────┴────────────────────────┴───────────────────────┘

В зависимости от сроков схватывания различаются виды вяжущих, приведенные в табл.2.

Таблица 2

┌────────────────────────────┬───────────┬──────────────────────────────┐

│ Вид вяжущего │ Индекс │ Срок схватывания, мин │

│ │ сроков ├──────────┬───────────────────┤

│ │ твердения │начало, не│ конец, не позднее │

│ │ │ ранее │ │

├────────────────────────────┼───────────┼──────────┼───────────────────┤

│Быстротвердеющий │ А │ 2 │ 15 │

│Нормальнотвердеющий │ Б │ 6 │ 30 │

│Медленнотвердеющий │ В │ 20 │ Не нормируется │

└────────────────────────────┴───────────┴──────────┴───────────────────┘

Для фарфоро-фаянсовой и керамической промышленности изготавливают вяжущие со сроками схватывания, установленными для нормальнотвердеющего гипса.

В зависимости от степени помола различают виды вяжущих, приведенные в табл.3.

Таблица 3

┌──────────────────────┬────────────────────────┬───────────────────────┐

│ Вид вяжущего │ Индекс степени помола │Максимальный остаток на│

│ │ │сите с размерами ячеек │

│ │ │ в свету 0,2 мм, %, не │

│ │ │ более │

│Грубого помола │ I │ 23 │

│Среднего помола │ II │ 14 │

│Тонкого помола │ III │ 2 │

Для фарфоро-фаянсовой и керамической промышленности изготавливают вяжущие тонкого помола с максимальным остатком на сите с ячейками размером в свету 0,2 мм не более 1%.

Изготовитель должен определять удельную поверхность гипсового вяжущего тонкого помола не менее одного раза в месяц и указывать ее значение в документе установленной формы.

Вяжущие, применяемые в фарфоро-фаянсовой, керамической и других отраслях промышленности, должны соответствовать дополнительным требованиям, указанным в табл.4.

Таблица 4

┌──────────────────────────────────┬──────────────────┬─────────────────┐

│ Наименование показателя │ Вяжущие для │ Вяжущие для │

│ │фарфоро-фаянсовой │ других отраслей │

│ │ и керамической │ промышленности │

│ │ промышленности │ │

├──────────────────────────────────┼──────────────────┼─────────────────┤

│Объемное расширение, %, не более │ 0,15 │ 0,2 │

│Примеси, не растворимые в соляной│ │ │

│кислоте, %, не более │ 1,0 │ 1,0 │

│Содержание металлопримесей в 1 кг│ │ │

│гипса, мг, не более │ 8 │ 8 │

│Водопоглощение, %, не менее │ 30 │ - │

└──────────────────────────────────┴──────────────────┴─────────────────┘

Вяжущие высшей категории качества должны удовлетворять дополнительным требованиям, указанным в табл.5.

Таблица 5

┌───────────────────────────────────┬─────────────────┬─────────────────┐

│ Наименование показателя │ Вяжущие для │ Вяжущие для │

│ │ изготовления │фарфоро-фаянсовой│

│ │ строительных │ и керамической │

│ │ изделий и │ промышленности │

│ │ производства │ │

│ │ строительных │ │

│ │ работ │ │

├───────────────────────────────────┼─────────────────┼─────────────────┤

│Марка вяжущего, не ниже │ Г-5 │ Г-10 │

│Максимальный остаток на сите с│ │ │

│размером ячеек в свету 0,2 мм, %,│ │ │

│не более │ 12 │ 0,5 │

│Примеси, не растворимые в соляной│ │ │

│кислоте, %, не более │ - │ 0,5 │

└───────────────────────────────────┴─────────────────┴─────────────────┘

Пример условного обозначения гипсового вяжущего прочностью 5,2 МПа (52 кгс/см2) со сроками схватывания: начало - 5 мин, конец - 9 мин и остатком на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм 9%, т.е. вяжущего марки Г-5, быстротвердеющего, среднего помола: Г-5 А II

2.Выбор сырьевых (исходных) материалов и их характеристика

Сырьем для гипса служит в основном природный гипсовый камень, состоящий из двуводного сульфата кальция (CaS04 * 2Н20) и различных механических примесей (глины и др.). В качестве сырья могут использоваться также гипсосодержащие промышленные отходы, например фосфогипс, а также сульфат кальция, образующийся при химической очистке дымовых газов от оксидов серы с помощью известняка. Все это указывает на то, что проблем с сырьем для гипсовых вяжущих нет.

Получение гипса включает две операции: – термообработку гипсового камня на воздухе при 150… 160 °С; при этом он теряет часть химически связанной воды, превращаясь в полуводный сульфат кальция Р-модификации: CaS04 -2H20 -> CaS04 0,5Н2О + 1,5Н20 – тонкий размол продукта, который можно производить как до, так и после термообработки; гипс — мягкий минерал (твердость по шкале Мооса — 2), поэтому размалывается он очень легко.

При предварительном размоле гипс обжигают в гипсоварочных котлах. Таким способом производят обычный гипс р-модификации (далее просто «гипс»).

Доступность сырья, простота технологии и низкая энергоемкость производства (в 4…5 раз меньше, чем для получения портландцемента) делают гипс перспективным, дешевым и экологичным вяжущим.

Химизм твердения гипса заключается в переходе полуводного сульфата кальция при затворении его водой в двуводный:

CaSO40,5H2O+1,5H20 -> CaS04-2Н20

Внешне это выражается в превращении пластичного теста в твердую камнеподобную массу.

Причина такого поведения гипса заключается в том, что полуводный гипс растворяется в воде почти в 4 раза лучше, чем двуводный (растворимость соответственно 8 и 2 г/л в пересчете на CaS04). При смешивании с водой полуводный гипс растворяется до образования насыщенного раствора и тут же гидратируется, образуя двугидрат, по отношению к которому раствор оказывается пересыщенным. Кристаллы двуводного гипса выпадают в осадок, а полуводный гипс вновь начинает растворяться и т. д. В дальнейшем процесс может идти по пути непосредственной гидратации гипса в твердой фазе.

Конечной стадией твердения, заканчивающегося через 1…2 ч, является образование кристаллического сростка из достаточно крупных кристаллов двуводного гипса. Часть объема этого сростка занимает вода (точнее, насыщенный раствор CaS04 * 2Н20 в воде), не вступившая во взаимодействие с гипсом. Если высушить затвердевший гипс, то прочность его заметно (в 1,5. ..2 раза) повысится за счет дополнительной кристаллизации гипса из указанного выше раствора по местам контактов уже сформированных кристаллов. При повторном увлажнении процесс протекает в обратном порядке и гипс теряет более половины прочности. Поэтому гипс относят к воздушным вяжущим.

Гипсовый камень принимается по ГОСТ 4013-82. Гипсовый и гипсоангидритовый камень, используемый для производства вяжущих материалов, должен соответствовать требованиям настоящего стандарта. Добыча и переработка камня производится по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

Гипсовый камень по содержанию гипса и гипсоангидритовый камень по суммарному содержанию гипса и ангидрита в пересчете на гипс подразделяют на сорта, указанные в таблице.

Содержание гипса в гипсовом камне определяют по кристаллизационной воде, а в гипсоангидрнтовом камне - по серному ангидриту (SO3)

┌──────────┬───────────────────────────────┬────────────────────────────┐

│ Сорт │Содержание в гипсовом камне, % │ Содержание в │

│ │ не менее │гипсоангидритовом камне, %, │

│ │ │ не менее │

│ ├──────────────┬────────────────┼──────────────┬─────────────┤

│ │гипса CaSO4 x │кристаллизацион-│ гипса и │ серного │

│ │ 2H2O) │ ной воды │ ангидрита в │ ангидрита │

│ │ │ │ пересчете на │ (SO3) │

│ │ │ │ CaSO4 x 2H2O │ │

├──────────┼──────────────┼────────────────┼──────────────┼─────────────┤

│ 1 │ 95 │ 19,88 │ 95 │ 44,18 │

│ │ │ │ │ │

│ 2 │ 90 │ 18,83 │ 90 │ 41,85 │

│ │ │ │ │ │

│ 3 │ 80 │ 16,74 │ 80 │ 37,20 │

│ │ │ │ │ │

│ 4 │ 70 │ 14,64 │ - │ - │

└──────────┴──────────────┴────────────────┴──────────────┴─────────────┘

Для производства гипсовых вяжущих должны поставлять только гипсовый камень, а для производства цемента - гипсовый и гипсоангидритовый камень.

Для производства гипсовых вяжущих, применяемых в фарфоро-фаянсовой, керамической и медицинской промышленности, а также белого, декоративного и гипсоглиноземистого расширяющегося цемента должны поставлять только гипсовый камень 1-го сорта.

Гипсовый и гипсоангидритовый камень применяют в зависимости от размера фракции:

60 - 300 мм - гипсовый камень для производства гипсовых вяжущих;

0 - 60 мм - гипсоангидритовый и гипсовый камень для производства цемента.

По согласованию с потребителем допускается поставка камня других фракций с максимальным размером не более 300 мм.

Для фракции 60 - 300 мм содержание камня размером менее 60 мм не должно превышать 5%, а более 300 мм - 15%, при этом максимальный размер камня не должен превышать 350 мм.

Фракции размером 0 - 60 мм не должны содержать камня размером 0 - 5 мм более 30%.

В отдельных случаях по согласованию с потребителем доля содержания фракции размером 0 - 5 мм допускается более 30%, но не должна превышать 40%.

3.Выбор способа и описание технологического процесса

Производство строительного гипса из плотных гипсовых пород, складывается из трех основных операций.

Дробление гипсового камня.
Помола, сушки и обжига.

На завод гипсовый камень с карьера(1) где добыча и погрузка производится экскаватором(2) и погрузчиком, гипсовый камень доставляется с помощью автотранспорта(3) обычно попадает виде кусков размером 300-500 мм. , что вызывает необходимость его дробления. С начала гипсовый камень попадает в приемный бункер (4), из бункера гипсовый камень попадает на ленточный конвейер (5) который доставляет до щековой дробилки (6) в них осуществляют первичное дробление до кусков размером 30-50мм. После щековой дробилки, с помощью элеватора (7), гипсовый щебень попадает в расходный бункер (8), из него с помощью тарельчатого питателя (9) он поступает сушильный барабан (12) где происходит вторичное дробление и обжиг. Так как помол влажного гипсового камня затруднителен, то обычно эту операцию совмещают с сушкой. Вращающееся печи(сушильные барабаны) могут работать на твердом жидком и газообразном топливе, в схеме подача газа(11) и топка(10).

Гипсовый порошок из газа пылевой смеси с помощью газапровода(13) выделяют в пыле очистительные системы. От эффекта работы пылеосадительных устройств зависят санитарные условия и производственные потери. Поэтому на заводы ставят многоступенчатые системы очистки, в которые входят: циклон (15), рукавный фильтр (16), вентилятор (17).

После прохождения через пыле очистительные системы, гипс с помощью винтового конвейера (14) попадает в силос гипсового вяжущего (18).

При охлаждение происходит некоторое выравнивание модификационного состава обожженного продукта остывающий в ней двуводный гипс постепенно за счет физического тепла переходит в полуводный гипс, а полностью дегидратированные продукты снова обводняются и также превращаются в полугидрат.

№ п/п	Наименование оборудования	Тип	Ед. изм	Кол-во	Характеристика оборудования
1	Щековая дробилка	600*110	т/ч мм мм мм кВт	1	Ширина загрузочной щели 600900 Ширина разгрузочной щели 75200 Производительность 42-110 Мощность электродвигателя 75
2	Молотковая дробилка	СМ19А	т/ч мм мм т/ч	1	Размер загружаемых кусков 80-300 Размер кусков после дробления 0-25 Производительность 35-150
3	Вращающаяся печь		м	2	Размер барабана Диаметр 2,2 Длина 20 Число оборотов в 4-6 Производительность 20
8	Тарельчатый питатель	РЧН-120-1 15,5 АО-42-4	м³/ч об/мин об/мин т	1	Производительность до 15 Число оборотов тарелки Передаточное число I 5,5 Электродвигатель: Мощность 2,8 Число оборотов 1500 Общий вес 1,34
10	Силоса	h=25 V=1256м³8

4.Описание главного технологического оборудования.

5.Метод испытания готовой продукции.

Определение предела прочности на сжатие.

1. Сущность метода заключается в определении минимальных нагрузок, разрушающих образец.

2. Для проведения испытания применяют: чашку, изготовленную из коррозионностойкого материала; линейку длиной 250 мм; ручную мешалку (черт.1); мерный цилиндр вместимостью 1 л по ГОСТ 1770-74; весы по ГОСТ 24104-80 с погрешностью взвешивания не более 1 г; форму из коррозионностойкого материала для изготовления образцов-балочек размерами 40х40х160 мм.(черт.1)

Технология производства вяжущего гипса 📙 Реферат → 🆔 279812