Каким способом получают силикатные стеновые материалы

Подробное описание процесса производства силикатного кирпича

Силикатный кирпич – это строительный материал прямоугольной формы, который часто используется при возведении и отделки стен. От других строительных материалов его отличает широкий ассортимент, экологическая чистота, различие окрасок и неприхотливость в уходе.

Современный производственные линии позволяют сделать кирпич прочным и морозостойким и доступным по цене. Далее рассмотрим процесс производства.

Что понадобится

Получить кирпич можно двумя способами: смешанным и централизованным.

• Первый способ в основном используют небольшие предприятия. Здесь сырье подается отдельно на каждый аппарат.
• На крупных кирпичных заводах применяют централизованный метод, когда сырьевая масса направляется одним потоком в смесители, а после идет одновременно на несколько прессов.

Для начала поговорим про материалы и вещества, используемые для производства силикатного кирпича.

Сырье

Итак, что является сырьем для производства силикатного кирпича? Его изготавливается из недорогих компонентных материалов, а именно: известь, кварцевый песок и обычная вода. В процессе производства также используется краситель (если продукт требует окраски) и компоненты, которые помогают смеси затвердеть.

• Львиную массу продукта (92%) составляет песок. Поэтому кирпичные заводы стараются располагать рядом с богатыми месторождениями этого сыпучего материала. Форма зерен песка влияет на протекание реакции с известью, на формирование готовой смеси и ее последующую прочность. Перед закладкой в процесс производства песок обязательно обрабатывают. Готовый вариант не должен содержать посторонних предметов, камней, веток, комочков глины и листьев. Указанные примеси приведут к серьезной поломке оборудования и браку продукции.
• Процент содержание извести в продукте составляет 8%. Известь должна иметь свойство быстро гаситься и быть пережженной.
• Воду в процессе производства кирпича применяют на всех стадиях. К ней также предъявляют серьезные требования по жесткости. Жесткая вода образует в промышленных котлах накипь и ломает оборудование.

Про оборудование для производства и раскалывания силикатного кирпича читайте далее.

Оборудование

Производственная линия силикатного кирпича включает следующее оборудование:

1. Щепковая дробилка – оборудование для дробления различного материала на мелкие и средние куски (как в случае с арболитом).
2. Нория – вертикальный транспортер.
3. Силос извести – это цилиндрический, стальной сосуд, в котором осуществляется процесс гашение извести.
4. Шаровая мельница – оборудование, которое используется для вторичного измельчения компонентов.
5. Песчаный силос – это цилиндрический, стальной сосуд, в котором находится песчано-известковая смесь.
6. Конвейер винтового типа – оборудование используемое для передвижения пылевидных материалов.
7. Дозатор – устройство, с помощью которого непрерывно дозируются сыпучие смеси.
8. Смеситель двухвалковый – устройство для перемешивания компонентов. В него подается сырой состав.
9. Бункер для гашения извести — емкость, в которой гашение извести проходит непрерывно.
10. Транспортер ленточного типа — механизм-передвижения.
11. Мельница бегунковая – оборудование для помола сырья.
12. Мост – оборудование по транспортировке и погрузке подготовленных сырых кирпичей в автоклав.
13. Пресс гидравлический – оборудование по формированию модульного кирпича.
14. Автоклав – оборудование для обработки сырого кирпича под давлением.
15. Кран — передвижная машина с функциями погрузки, разгрузки и транспортирования тяжелой продукции;
16. Погрузчик вилочного типа – это спецтехника для погрузки кирпичной продукции.

Технология производства силикатного кирпича с подробной схемой, его изготовление в домашних условиях — все это рассмотрено далее.

О том, каким критериям должен отвечать станок, а также другое оборудование для изготовления силикатного кирпича, расскажет специалист в видео ниже:

Производство силикатного кирпича

Производство силикатного кирпича – это трудоемкий и дорогостоящий процесс, который требует сложного оборудования и значительных материальных затрат. Однако окупаемость наступает достаточно быстро.

Основы изготовления

Производство силикатного кирпича проходит следующие этапы:

• Складирование сырья;
• Предварительная подготовка каждого компонента сырья;
• Получение известкового вещества;
• Приготовление песчано-известковой смеси;
• Гашение извести в полученной смеси;
• Формирование сырого кирпича;
• Обработка сырого продукта в автоклаве;
• Упаковка продукции складирование продукции.

Полная и подробная технологическая схема производства силикатного кирпича рассмотрена ниже.

Технологическая схема и способы

1. На первом этапе производства кирпичной массы проводят правильное дозирование. Доза компонентов может быть разной. Завершающим шагом в процессе дозирования считается добавление воды. Далее идет процесс перемешивания.
2. На втором этапе проходит формовка. Здесь смесь поступает в бункер пресса. В основном весь процесс проходит в автомате. Высота блоков регулируется в самом оборудовании. В последнюю очередь изделие выдерживается в автоклавах. Далее продукция поступает на склад и окончательному потребителю.

Силикатные кирпичи производят барабанным и силосным способом.

• При силосном способе компоненты перемешивают, увлажняют и направляют в емкость (силос). Там происходит процесс гашения извести. После выдержки в 12 часов, смесь еще раз увлажняют и прессуют. В заключение сырой продукт обрабатывают в автоклаве.
• При барабанном изготовлении применяют измельченную тонкомолотую известь. Из бункеров песок и известь направляются в специальный барабан, где компоненты перемешиваются. Там же происходит гашение извести. В заключение, вращая в герметической емкости, продукт производства обрабатывают паром.
• Можно изготовить кирпич в домашних условиях. Но это целесообразно, только если необходимо небольшое количество кирпичного материала. Процесс трудоемкий. Помощником в нем послужит неэлектрический станок, который сожмет подготовленную смесь. Прогрев и сушка изделия проходит в железной печи.

Процесс производства силикатного кирпича на заводе запечатлен в видео ниже:

Отходы производства

Во время производства, кирпича в окружающую среду выделятся пыль. Это происходит на этапах дозировании, перемешивания и измельчения. Пыль содержит вредный оксид кремния и большую дисперсность.

Пылевыделения из смеси извести и песка всегда превышает норму допустимости в 15 раз. В результате атмосферный воздух сильно загрязняется.

О том, как наладить и во сколько обойдется линия производства силикатного кирпича, расскажем ниже.

Как наладить линию по изготовлению

Процесс производства на вышеописанном оборудовании требует значительных материальных затрат. Обязательная потребуется рабочая сила. Процесс производства обязательно затребует немаленькую земельную площадь, построенное производственное здание и склад для сырья и готовой продукции.

На производство кирпича необходимо будет затратить:

• 19 666 000 рублей – разработка месторождения. В статью включены изыскательные работы, покупка автотранспорта, строительство дорог, приобретение вагонов и лесов.
• 115 000 000 рублей – строительство завода. В эту статью входит: возведение сооружений, зданий; приобретение оборудования; строительно-монтажные и исследовательские работы; прочие расходы).
• 1 555 000 рублей – оборотные средства.

Как видно из сметы весь процесс производства крутится около больших денежных вложений. Если предприниматель не обладает такими возможностями, то можно закупить минимальный комплект или начать производство в домашних условиях. При таких обстоятельствах потребуется 10 млн. рублей. Производительность составит около 4 млн. штук в год. По подсчетам окупаемость наступит примерно через 2 года.

О том, что собой представляет линия по изготовлению силикатного кирпича, расскажет данное видео:

Про заводы силикатного кирпича расскажем ниже.

Известные заводы-производители

Пятерку лидеров кирпичных заводов России составляют следующие предприятия:

• ООО «Казанский завод силикатных стеновых материалов». Этот завод функционирует в Татарстане. В год предприятие изготавливает и выпускает 230 млн. единиц продукции. Главная гордость завода это современный пресс от немецкого производителя. Он позволяет выпускать продукцию с четкими гранями, точными геометрическими размерами, хорошей прочностью и морозостойкостью. Завод может производить силикатные кирпичи увеличенного размера 498х70х249мм., которые хорошо подходят для строительства перегородок.
• ЗАО «Воронежский комбинат строительных материалов». Предприятие обладает большой площадью земли, которая в дальнейшем планируется использовать для расширения производства. Завод выпускает в год 144 млн. единиц продукции. Его продукция отличается высокоэффективными показателями и улучшенными характеристиками.
• ООО «Инвест-Силикат-Стройсервис». Предприятие функционирует в Урало-Сибирском регионе. Это одно из самых взрослых предприятий. Ему более 50 лет. Количество выпускаемой продукции в год равно 140 млн. единиц. Для производства кирпича завод применяет известь собственного производства. Песок получают с помощью природного намывания. На предприятии существует широкая линия цветовых оттенков. Это позволяет использовать продукцию в разнообразных архитектурных идеях.
• ООО «Силикат». Предприятие находится в Ульяновской области в Новоспасском районе. Завод производит строительную известь и силикатный кирпич. Производственная мощность предприятия составляет 100 млн. штук в год. ООО «Силикат» имеет возможность доставлять свою продукции в любой регион России. Работниками завода была разработана правильная схема укладки готовой продукции на поддоны. Благодаря этому кирпич доставляется потребителю без повреждений.
• ОАО «Липецкий комбинат силикатных изделий». Это лидер строительного производства в России. Его продукцией пользуется не только жители Липецкой области, но и Тульской, Московской, Тамбовской и Рязанской. Продукция завода имеет сертификат соответствия и санитарное заключение. Предприятие постоянно занимается модернизацией производства. Мощность предприятия оставляет 110 млн. штук в год.

Источник

Производство силикатных материалов

Силикатными материалами называются материалы из смесей или сплавов силикатов, полисиликатов и алюмосиликатов. Это твердые кристаллические или аморфные материалы, и к силикатам иногда относятся материалы, не содержащие в своем составе оксидов кремния.

Силикаты — это соединения различных элементов с кремнеземом (оксидом кремния), в которых он играет роль кислоты. Структурным элементом силикатов является тетраэдрическая ортогруппа [SiO₄] -4 с атомом кремния Si +4 в центре и атомами кислорода O -2 в вершинах тетраэдра. Тетраэдры в силикатах соединены через общие кислородные вершины в кремнекислородные комплексы различной сложности в виде замкнутых колец, цепочек, сеток и слоев. В алюмосиликатах, помимо силикатных тетраэдров, содержатся тетраэдры состава [А1О₄] -5 с атомами алюминия А1 +3 , образующие с силикатными тетраэдрами алюминий-кремнийкислородные комплексы.

Цепи, ленты и слои связаны между собой расположенными между ними катионами. В зависимости от типа оксосиликатных анионов силикаты имеют волокнистую (асбест), слоистую (слюда) структуру.

Кроме силикатов в природе широко распространены алюмосиликаты, в образовании которых наряду с тетраэдрами SiO₄ принимают участие тетраэдры АlO₄.

В состав сложных силикатов помимо иона Si +4 входят:

катионы: Na + , K + , Са ++ , Mg ++ , Mn ++ , В +3 , Сг +3 , Fe +3 , A1+ 3 , Ti +4 и анионы: О₂ -2 , ОН – , F – , Сl — , SO₄ 2- , а также вода. Последняя может находиться в составе силикатов в виде конституционной, входящей в кристаллическую решетку в форме ОН — , кристаллизационной Н₂О и физической, абсорбированной силикатом.

Свойства силикатов зависят от их состава, строения кристаллической решетки, природы сил, действующих между ионами, и, в значительной степени определяются высоким значением энергии связи между атомами кремния и кислорода, которая составляет 450—490 кДж/моль. (Для связи С-O энергия составляет 314 кДж/моль). Большинство силикатов отличаются тугоплавкостью и огнеупорностью, температура плавления их колеблется от 770 до 2130 °С. Твердость силикатов лежит в пределах от 1 до 6—7 ед. по шкале Мооса. Большинство силикатов малогигроскопичны и стойки к кислотам, что широко используется в различных областях техники и строительства.

Химический состав силикатов принято выражать в виде формул, составленных из символов элементов в порядке возрастания их валентности, или из формул их оксидов в том же порядке. Например, полевой шпат K₂Al₂Si₆O₁₆ может быть представлен как KAlSi₃O₈ или К₂О×А1₂О₃×6SiO₂.

Силикатные материалы насчитывают большое количество различных видов, представляют крупномасштабный продукт химического производства, используются во многих областях техники и промышленности.

На рис. 11.1 приведена классификация силикатов.

Рис. 11.1. Производство силикатных материалов

Все силикаты подразделяются на природные (минералы) и синтетические (силикатные материалы). Силикаты — самые распространенные химические соединения в коре и мантии Земли, составляя 82% их массы, а также в лунных породах и метеоритах. Общее число природных известных силикатов превышает 1500. По происхождению они делятся на кристаллизационные (изверженные) породы и осадочные породы. Природные силикаты используются как сырье в различных областях народного хозяйства:

— в технологических процессах, основанных на обжиге и плавке (глины, кварцит, полевой шпат и др.);

—в процессах гидротермальной обработки (асбест, слюда и др.);

—в металлургических процессах.

Силикатные материалы насчитывают большое количество различных видов, представляют крупномасштабный продукт химического производства и используются во многих областях народного хозяйства.

Сырьём для их производства служат:

– природные минералы (кварцевый песок, глины, полевой шпат, известняк),

– промышленные продукты (карбонат натрия, бура, сульфат натрия, оксиды и соли различных металлов)

– отходы (шлаки, шламы, зола).

По масштабам производства силикатные материалы занимают одно из первых мест.

11.1 Типовые процессы технологии силикатных материалов

В производстве силикатных материалов используются типовые технологические процессы, что обусловлено близостью физико-химических основ их получения.

В самом общем виде производство любого силикатного материала состоит из следующих последовательных стадий (рис. 11.2):

Рис. 11.2. Принципиальная схема производства силикатных материалов

Первая стадия – подготовка шихты.

Эта стадия включает в себя механические операции подготовки твёрдого сырья: измельчения, (иногда — фракционирование), сушки, смешения компонентов.

Вторая стадия – стадия формования.

. Операция формования должна обеспечить изготовление изделия заданной формы и размеров, с учётом изменения их на последующих операциях сушки и высокотемпературной обработки.

а) увлажнение материала (шихты);

б) брикетирование или придания материалу определённой формы в зависимости от назначения изделия.

Третья стадия – сушка изделия.

. Сушка изделия проводится для сохранения изделием приданной ему формы перед и во время операции высокотемпературной обработки.

Четвёртая стадия — высокотемпературная обработка изделия или шихты.

1) На этой стадии происходит синтез из компонентов шихты минералов определённой природы и состава.

2) В зависимости от назначения и свойств получаемого материала высокотемпературная обработка заключается в обжиге изделия или варке шихты.

В процессе высокотемпературной обработки в шихте при повышении температуры последовательно протекают следующие процессы:

— удаление воды, сначала физической, затем кристаллизационной;

— кальцинация компонентов шихты, т.е. выделение из них конституционной воды (входящей в кристаллическую решётку в виде ионов OH — ) и оксида углерода (IV);

— полимерные превращения в компонентах шихты и перестройка их кристаллической решётки;

— образование новых химических соединений в виде твёрдых растворов.

На этой стадии компоненты шихты — карбонаты металлов, гидроксиды металлов и алюмосиликаты превращаются в кислотные оксиды: SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Fe₂O₃ и основные оксиды: Na₂O, K₂O, CaO, MgO, которые вступают в реакцию с друг с другом;

— спекание компонентов шихты.

Спекание может протекать:

в твёрдой фазе при температуре ниже температуры плавления компонентов;

или в жидкой фазе, при температуре выше их плавления.

— охлаждения массы с образованием жидкой и аморфной фаз.

11.2 Керамические изделия

Керамическими материалами или керамикой называют поликристаллические материалы и изделия из них, полученные спеканием природных глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов металлов и других тугоплавких соединений.

Керамические изделия весьма разнообразны и могут быть классифицированы по нескольким признакам.

-строительные (кирпич, черепица);

-тонкая керамика (фарфор, фаянс);

По структуре и степени спекания: — пористые или грубозернистые (кирпич, огнеупоры, фаянс);

— спекшиеся или мелкозернистые (фарфор, специальная керамика).

По состоянию поверхности: глазурованные и неглазурованные.

В качестве сырья для производства силикатных керамических материалов используют вещества, обладающие свойством спекаемости.

Спекаемость – свойство свободно насыпанного или уплотнённого (сформованного в изделие) порошкообразного материала образовывать при нагревании до определенной температуры поликристаллическое тело – черепок.

Таким сырьём являются:

— пластичные материалы (глины);

— непластичные и отощающие добавки (кварцевый песок);

— плавни и минерализаторы (карбонаты кальция и магния).

Наиболее важными и крупнотоннажными керамическими материалами являются: строительный кирпич и огнеупоры.

11.2.2 Производство строительного кирпича

Сырьё. Сырьём для производства строительного кирпича служат легкоплавкие глины состава Al₂O₃∙nSiO₂∙mH₂O, песок и оксиды железа (III).

. Добавка кварцевого песка исключает появление трещин, вследствие усадки материала, при сушке и обжиге и позволяет получить более качественную продукцию.

Технологический процесс производства кирпича может осуществляться в двух вариантах:

— пластическим методом, при котором смесь подготовленных компонентов сырья превращается в пластическую массу, содержащую до 25% воды;

— полусухим методом, при котором компоненты сырья увлажняются паром (до 10%), что обеспечивает необходимую пластичность массы.

Фактически, оба метода отличаются по количеству воды и методом подачи воды.

Технологическая схема производства строительного кирпича

1) Подготовленная тем или иным методом шихта, содержащая
40 – 45% глины, до 50% песка и до 5% оксида железа, поступает на прессование в ленточный пресс при пластичном методе, или и механический пресс, работающий под давлением 10-25 МПа при полусухом методе. На рис. 11.3 приведена принципиальная схема производства строительного кирпича полусухим способом.

Рис. 11.3. Ленточный пресс: 1 — загрузочная воронка; 2 – вальцы; 3 – шнек; 4- мундштук пресса; 5 – увлажнитель; 6 – глинистая масса в виде ленты; 7 – опорные ролики.

2) Сформованный кирпич отправляется на сушку в туннельную сушилку непрерывного действия и затем на обжиг при температуре 900 — 1100 ºС. Для ускорения сушки в глину добавляют электролит.

11.2.3. Производство огнеупоров

Огнеупорными материалами (огнеупорами) называют неметаллические материалы, характеризующиеся повышенной огнеупорностью, то есть способностью противостоять, не расплываясь, воздействию высоких температур.

— в промышленном строительстве для кладки металлургических печей, футеровки аппаратуры, работающей при высоких температурах;

— изготовления термостойких изделий и деталей (тигли, стержни поглотителей нейтронов в атомных реакторах, обтекатели ракет).

К материалам, используемым в качестве огнеупоров, предъявляются следующие требования:

— термическая стойкость, то есть свойство сохранять механические характеристики и структуру при одно- и многократных термических воздействиях;

— малый коэффициент термического расширения;

— высокая механическая прочность при температурной эксплуатации;

— устойчивость к действию расплавленных сред (металлов, шлака).

Ассортимент огнеупоров весьма широк. В зависимости от состава они делятся на несколько групп.

На рис. 11.4 представлена классификация огнеупорных материалов по их составу:

Рис. 11.4. Классификация огнеупоров по составу

1. Алюмосиликатные огнеупоры – относятся к числу наиболее распространенных огнеупоров.

В их основе лежит система «Al₂O₃-SiO₂» с различным соотношением оксидов алюминия и кремния, от чего в значительной степени зависят их свойства, в частности, стойкость к расплавам различной кислотности.

2. Динасовые огнеупоры содержат 95 % оксида кремния с примесью оксида кальция. Они стойки к кислым шлакам, огнеупорны до 1730 ºС.

Применяются для коксовых и стекловаренных печей. Получаются из кварцита и оксида кальция обжигом при 1500 ºС.

3. Полукислые огнеупоры содержат до 70-80 % оксида кремния и 15-20 % оксида алюминия. Они относительно стойкие к кислым шлакам и силикатным расплавам и используются в металлургических печах и теплоэнергетических установках.

4. Шамотные огнеупоры содержат 50-70 % оксида кремния и до 45 % оксида алюминия. Они стойки к действию как основных так и кислых шлаков, огнеупорны до 1750 ºС и термически устойчивы. Получаются по схеме (рис. 11.5):

Рис. 11.5. Получение шамотных огнеупоров.

При обжиге каолина протекают реакции:

5. Магнезитовые огнеупоры содержат в качестве основы оксид магния. Например, доломитовые огнеупоры состоят из 30% оксида магния, 45% оксида кальция и 15% оксидов кремния.

Все виды магнезитовых огнеупоров устойчивы к действию основных шлаков, огнеупорны до 2500 ºС, однако термическая стойкость их невелика.

Применяются для облицовки сталеплавильных конвертеров, в электрических индукционных и мартеновских печах.

Получаются обжигом природных минералов, например, доломита:

CaCO₃∙MgCO₃ = MgO + CaO + CO₂; (MgO + CaO – огнеупор).

6. Корундовые огнеупоры состоят в основном из оксида алюминия. Они огнеупорны до 2050 ºС и применяются в устройствах для нагрева и плавления тугоплавких материалов в радиотехнике и квантовой электронике.

7. Карборундовые огнеупоры состоят из карбида кремния (карборунда) SiC. Они устойчивы к действию кислых шлаков, обладают высокой механической прочностью и термостойкостью.

Применяются для футеровки металлургических печей, изготовления литейных форм, чехлов термопар.

8. Углеродистые огнеупоры содержат от 30 до 92 % углерода и изготавливаются:

— обжигом смеси графита, глины и шамота (графитовые огнеупорные материалы);

— обжигом смеси кокса, каменноугольного пёка, антраценовой фракции каменноугольной смолы и битума (коксовые огнеупоры).

Углеродистые огнеупоры применяются для облицовки горнов доменных печей, печей цветной металлургии, электролизёров, аппаратуры в производстве коррозионно-активных веществ.

11.3. Производство вяжущих материалов

Вяжущими материалами называются одно- и многокомпонентные порошкообразные минеральные вещества, образующие при смешении с водой пластичную формующуюся массу, затвердевающую при выдержке в прочное камневидное тело.

В зависимости от состава и свойств вяжущие вещества подразделяются на три группы (рис. 11.6):

Рис. 11.6. Классификация вяжущих материалов

1. Воздушными вяжущими материалами называют материалы, которые после смешивания с водой (затворения) твердеют и длительное время сохраняют прочность только на воздухе.

2. Гидравлическими вяжущими материалами называют материалы, которые после затворения водой и предварительного затвердевания на воздухе продолжают твердеть в воде. Другими словами, сохраняют прочность как на воздухе, так и в воде.

3. К кислотостойким вяжущим материалам относятся такие, которые после затвердевания на воздухе сохраняют прочность при воздействии на них минеральных кислот.

Это достигается тем, что для их затворения используют водные растворы силиката натрия, а в массу материала вводят кислостойкие наполнители (диабаз[1], андезит[2] и др.).

Сырьём для производства силикатных материалов, используемых в качестве вяжущих, служат:

— природные материалы – гипсовыё камень, известняк, мел, глины, кварцевый песок;

— промышленные отходы – металлургические шлаки, огарок колчедана, шламы переработки нефелина.

Применение. Вяжущие материалы в строительстве применяются в форме:

— цементного теста (вяжущий материал + вода);

— строительного раствора (вяжущий материал + песок + вода).

Действие вяжущего материала может быть разбито на три последовательные стадии:

— затворение (добавление воды) или образование пластической массы в виде теста или раствора смешением вяжущего вещества с соответствующим количеством воды или силикатного раствора;

— схватывание или первоначальное загустевание и уплотнение теста с потерей текучести и переходом в плотное, но непрочное соединение;

— твердение или постепенное увеличение механической прочности в процессе образования камневидного тела.

Важнейшими видами вяжущих материалов являются: портландцемент (гидравлический цемент) и воздушная (строительная) известь.

11.3.1 Производство портланд-цемента

Портландцементом называется гидравлический вяжущий материал, состоящий из силикатов и алюмосиликатов кальция разного состава.

Основными компонентами портландцемента являются следующие соединения:

Характеристикой портландцемента является «марка».

Маркой цемента называется предел прочности на сжатие образца цемента после затвердевания его в течение 28 суток, выражаемый в кг/см 2 . Чем больше марка цемента, тем выше его качество.

Существуют марки 400, 500 и 600.

Производство портландцемента складывается из двух стадий: получения клинкера и его измельчения.

11.3.1.1 Получение клинкера

Получение клинкера может осуществляться двумя способами – мокрым и сухим, которые различаются методом приготовления сырьевой смеси для обжига.

Мокрый метод. По мокрому методу сырьё измельчают в присутствии большого количества воды. При этом образуется пульпа, содержащая до 45% воды.

В этом методе обеспечивается:

высокая однородность смеси;

снижается запыленность;

но увеличиваются затраты энергии на испарение воды.

Сухой метод. По сухому методу компоненты сырья сушат, измельчают и смешивают в сухом виде.

Такая технология является энергосберегающей, поэтому удельный вес производства цемента по сухому методу непрерывно возрастает.

На рис. 11.7 представлена схема производства портландцемента мокрым способом:

Рис. 11.7. Принципиальная схема производства портланд-цемента.

Производство клинкера включает операции:

— дробления, размола, корректировки состава сырья;

— последующую высокотемпературную обработку полученной шихты – обжиг.

Сырьё. Сырьём в производстве портландцемента служат:

— различные известковые породы – известняк, мел, доломит;

— мергели – представляющие собой однородные тонкодисперсные смеси известняка и глины.

При обжиге шихты последовательно протекают следующие процессы:

— испарение воды (100 ºС);

— дегидратация кристаллогидратов и выгорание органических веществ:

термическая диссоциация карбонатов:

— взаимодействие основных и кислотных оксидов с образованием силикатов, алюминатов и алюмоферритов кальция:

Процесс заканчивается при температуре 1450ºС, после чего клинкер поступает на охлаждение.

Состав образовавшегося после обжига продукта следующий: алит
40-60 %; белит 15-30 %; трикальцийалюминат 5-14 %.

Для обжига шихты используются барабанные вращающиеся печи диаметром 3,5-5,0 м и длиной до 185 м (рис. 11.8):

Рис. 11.8. Вращающаяся печь для получения цементного клинкера:
1 – вращающая печь; 2 – бандажи; 3 – опорные ролики; 4 – электромоторы;
5 – шестерни; 6 – шнековый питатель; 7— холодильник; 8 — дымоход

Компоненты сырья, поступающие в печь, последовательно проходят в ней зоны сушки, подогрева, кальцинации, экзотермических реакций образования силикатов, спекания и охлаждения.

Выходящий из печи клинкер охлаждается в барабанных холодильниках, а нагретый воздух используют для нагрева воздуха и газообразного топлива, поступающего в печь.

11.3.1.2 Измельчение клинкера

Для измельчения охлаждённый клинкер:

— выдерживается на складе в течение 10-15 суток для гидратации свободного оксида кальция влагой воздуха;

— смешивается с добавками и измельчается в дробилках и многокамерных мельницах до частиц 0,1 мм и меньше.

Затвердевание портландцемента основано на реакциях гидратации, входящих в его состав силикатов и алюмосиликатов, образованием кристаллогидратов различного состава:

При смешении порошка цемента с водой (затворении) масса затвердевает.

Для придания цементу определённых свойств в него вводят добавки:

— гидравлические, повышающие водостойкость за счёт связывания содержащегося в цементе гидроксида кальция:

— пластифицирующие, повышающие эластичность массы;

— кислотостойкие, придающие цементу коррозийную стойкость к кислым средам (гранит);

— инертные, для удешевления продукции (песок);

— регулирующие время схватывания массы (гипс).

Основная масса портландцемента используется для изготовления бетона и изделий из него.

Бетоном называется искусственный камень, получаемый при затвердевании затворённой водой смеси цемента, песка и заполнителя.

В качестве заполнителей используют:

— в обыкновенных бетонах – песок, гравий, щебень;

— в легких бетонах – различные пористые материалы – пемза, шлак;

— в ячеистых бетонах – замкнутые поры, образующиеся в бетоне при разложении вводимых в бетонную смесь газо- и пенообразователей;

— в огнеупорных бетонах – шамотовый порошок;

— в железобетоне – металлическая арматура.

11.3.2 Производство воздушной извести

Воздушной или строительной известью называется бессиликатный вяжущий материал, на основе оксида и гидроксида кальция.

Различают три вида воздушной извести:

— кипелка (негашёная известь) – оксид кальция CaO;

— пушонка (гашёная известь) – гидроксид кальция Ca(OH)₂;

— известковое тесто – получаемое затворением пушонки избытком воды, состава Ca(OH)₂∙nH₂O.

Сырьё. Сырьём для производства воздушной извести служат кальциево-магниевые карбонатные породы: мел, известняк, доломит.

Технологический процесс производства извести состоит из операций:

— гашения продукта обжига — кипелки;

— утилизация выделяющегося при обжиге оксида углерода (IV).

Первая стадия- обжиг карбонатного сырья — процесс термического разложения карбоната кальция, описываемого уравнением:

Это обратимый, гетерогенный, протекающий с поглощением тепла процесс.

Скорость реакции зависит от:

— парциального давления газа;

— скорости отвода газообразных продуктов из зоны реакции;

— интенсивности подачи тепла.

На практике обжиг ведут при температуре около 1200 ºС.

Для обжига карбонатного сырья используются печи различной конструкции:

— шахтные, в которых сырьё смешивается с твёрдым топливом;

— кипящего слоя, обогреваемые сжиганием газообразного топлива.

Производительность печей различна и может достигать от 600 до 1000 тонн в сутки.

Вторая стадия – гашение кипелки – является гетерогенным экзотермическим процессом, протекающим по уравнению:

В зависимости от соотношения оксида кальция и воды могут быть получены два продукта гашения:

при n = 1 – гидроксид кальция (пушонка);

при n > 1- известковое тесто.

Для гашения извести используются в этом случае известегасильные агрегаты – гидрататоры барабанного типа периодического и непрерывного действия.

Третья стадия – утилизация оксида углерода (IV) — в производстве воздушной извести экономически целесообразна потому, что газ обжиговых печей содержит до 30% оксида углерода, который после высушивания используют в газообразном, жидком и твёрдом состоянии.

11.4 Производство стекла

Стёклами называются переохлаждённые расплавы смесей оксидов и бескислородных соединений с высокой вязкостью, обладающие после охлаждения механическими свойствами твёрдого тела.

Структура стекла. В структуре стекла существуют аморфная и кристаллическая фазы, находящиеся в состоянии неустойчивого равновесия.

Вследствие высокой вязкости стеклянного расплава скорость кристаллизации его очень низкая и равновесие сдвинуто в сторону аморфной фазы.

Другими словами, стекло имеет преимущественно аморфную структуру.

Поэтому стёклам присущи свойства, характерные для аморфных тел:

— отсутствие чёткой температуры плавления;

— переход из жидкого состояния в твёрдое в некотором интервале температур.

Этот интервал температур характеризуется определённой температурой размягчения стекла.

Состав силикатных стёкол можно выразить следующеё формулой:

где n,m,p,q – переменные величины, а

RO – оксиды щелочноземельных и других двухвалентных металлов CaO, BaO, MgO, PbO, ZnO, FeO;

RO₂ — оксид кремния (SiO₂), составляющий до 75% массы.

Все стёкла характеризуются рядом общих свойств: прозрачность, низкая теплопроводность, диэлектрические свойства, высокая химическая стойкость к кислотным реагентам.

Свойства стёкол зависят от:

— соотношения основных и кислотных окислов.

1. Оксиды металлов снижают вязкость, температуру размягчения, механическую прочность и твёрдость стёкол.

2. Оксиды щелочноземельных металлов позволяют регулировать вязкость стеклянных расплавов в заданных приделах.

3. Кислотные оксиды повышают механическую прочность, термическую и химическую стойкость стёкол.

По назначению стёкла делятся на строительное, тарное, бытовое, художественное (хрусталь, цветное стекло), химическое, оптическое и стёкла специального назначения.

Состав стёкол. Простейшее силикатное стекло имеет состав, описываемый формулой:

В таблице 1 приведен состав некоторых сортов стёкол:

Сырьё. Сырьём для производства стёкол служат разнообразные природные и синтетические материалы.

По их роли в образовании стекла, они делятся на пять групп:

1. Стеклообразователи, создающие основу стекла: оксиды кремния и свинца (II), карбонаты калия, натрия и кальция, сульфаты натрия и бария, борная кислота, бура (натрий тетраборнокислый), оксид алюминия.

2. Красители, придающие стеклу необходимый цвет: оксиды и соли металлов, образующие в стекле коллоидные растворы: меди (I), железа (II), кобальта (II), хрома (III), хлорида золота, сульфата меди и др.

3. Глушители, делающие стекло матовым и молочным: оксиды мышьяка (III), олова (IV), сульфид олова (II) и др.

4. Обесцвечиватели, устраняющие жёлтую и зеленоватую окраску стекла: оксид марганца (IV) и др.

5. Осветлители, устраняющие из стекломассы газовые включения: нитрат натрия, хлорид аммония, оксид мышьяка (III) и др.

Дата добавления: 2014-08-09 ; просмотров: 2194 ; Нарушение авторских прав

Источник