Производство строительного гипса.
Строительным гипсом называется воздушное вяжущее вещество, состоящее преимущественно из полуводного гипса и получаемое путем термической обработки гипсового камня при температуре 150—160° С. При этом CaSOi >2Н2О, содержащийся в гипсовом камне, дегидратируется по реакции: CaSO4 • 2Н2О -»- CaSOi • 0,5Н2О + 1,5Н2О — q.
Производство строительного гипса складывается из дробления, помола и тепловой обработки (дегидратации) гипсового камня
Имеется несколько технологических схем производства строительного гипса; по одним — предварительная сушка и помол сырья в порошок предшествует обжигу, по другим — помол производится после обжига, а по третьим помол и обжиг совмещаются в одном аппарате. Последний способ получил название обжига во взвешенном состоянии.
Тепловую обработку гипсового камня можно осуществлять в варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных или других мельницах. Выбор того или иного обжигательного аппарата зависит от масштабов производства, сырья, требуемого качества готовой продукции и ряда других факторов. Наиболее распространена технологическая схема с применением варочных котлов .
Гипсовый камень, поступающий на завод в крупных кусках, сначала дробят в щековых, конусных или молотковых дробилках, затем с одновременным подсушиванием измельчают в мельнице. Процесс сушки и помола целесообразно совмещать в одном аппарате, например в шахтной, аэродробильной или шаровой мельнице. Наибольшее распространение получила шахтная мельница (, состоящая из молотковой мельницы и расположенной над ней шахтой высотой 12—15 м. В нижней части шахты имеются каналы, подающие теплоноситель (горючие газы) с температурой 300—500° С из топок варочных котлов. Молотковая мельница размещена несколько ниже. Гипсовый камень в виде щебня размером 3—4 см подается в мельницу тарельчатым питателем через течку в верхней части камеры, встречает на своем пути быстро вращающиеся била мельницы и измельчается в тонкий порошок. В мельнице из гипса удаляется и некоторая часть кристаллизационной воды.
Варочный котел периодического действия (33) представляет собой обмурованный кирпичом стальной барабан / со сферическим днищем 2, обращенным выпуклой стороной внутрь цилиндра. Для перемешивания гипса в котле имеется мешалка 3, приводимая в движение электродвигателем 4. 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, причем выдержка 3—4 ч при 140—150° С способствует уменьшению водопотребности гипса -и повышению его прочности. Водопотребность значительно снижается при варке его с добавкой поваренной соли. Полученный полуводный гипс выпускают из котла через люк 6 в бункер выдерживания, где он охлаждается и несколько повышается его качество, а затем гипс поступает на склад готовой продукции. При варке в котле гипс не соприкасается с топочными газами, что . позволяет получать чистую продукцию, не загрязненную золой топлива. В сушильных барабанах вращающихся печей (34) гипс получают обжигом гипсового камня в виде щебня с размером зерен до 20 MAI..
Обжигательной частью сушильного барабана служит наклонный стальной цилиндр диаметром до 2,5 и длиной до 20 м, установленный на роликовые опоры и непрерывно вращающийся. Гипсовый щебень подается в барабан с его приподнятой стороны и при вращении барабана перемещается вниз. Из топки в барабан поступают раскаленные дымовые газы с температурой 600—700° С, которые вентилятором удаляются с противоположной стороны барабана с температурой около 100° С. При движении вдоль барабана газы встречают гипсовый камень и обжигают его. Обожженный гипс измельчают в одно- или двухкамерных шаровых мельницах, получая строительный гипс, который хранят обычно в круглых си-лосах диаметром 6—10 м.
При обжиге гипса во взвешенном состоянии совмещают две операции— измельчение и обжиг. По этой схеме (35) последовательность операций такая. Поступающий со склада гипсовый камень сначала дробят в щековой дробилке, а затем в молотковой до получения зерен размером 10—15 мм. Раздробленный материал элеватором через расходный бункер подается в шаровую мельницу, в которой осуществляется совместный помол и обжиг гипсового щебня. В шаровую мельницу из специальной топки поступают дымовые газы с температурой 600—700° С. Образующиеся в процессе измельчения частицы гипса увлекаются из мельницы потоком горячих дымовых газов, дегидратируются в этом потоке до полуводной модификации и попадают через сепаратор в пылеосадительные устройства. В сепараторе выделяются крупные зерна гипса, которые возвращаются в мельницу на дополнительное измельчение. В пылеосадительных устройствах обезвоженный гипс выделяется из газового потока и направляется в бункер готовой продукции, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу. Получение гипса при совмещенном помоле и обжиге отличается главным образом типами мельниц и дробилок, а также тем, что иногда мельницы работают с рециркуляцией газов, прошедших пылеосадительные аппараты.
Применяется строительный гипс для производства гипсовых и гип-собетонных строительных изделий для внутренних частей зданий:- перегородочных плит, панелей, сухой штукатурки, для приготовления гипсовых и смешанных растворов, а также производства декоративных и отделочных материалов, например искусственного мрамора
Магнезиальные вяжущие.
Разновидностями магнезиальных вяжущих веществ являются каустический магнезит и каустический доломит.
Каустический магнезит получают при обжиге горной породы магнезита MgCO3 в шахтных или вращающихся печах при 700—800° В результате магнезит разлагается по реакции MgCOe—^MgO + CO акция разложения MgCO3 обратимая, поэтому при обжиге магнезита необходимо интенсивно удалять из печи СО2 при помощи естественной или искусственной тяги. Оставшееся твердое вещество — окись магния — измельчают в тонкий порошок и упаковывают в металлические барабаны. Обожженный магнезит целесообразно размалывать в шаровой мельнице с сепаратором.
Каустический магнезит твердеет сравнительно быстро: схватывание его должно наступать не ранее 20 мин, а конец — не позднее 6 ч от момента затворения. Марки каустического магнезита по СНиП 1-В.2г62 по показаниям прочности при сжатии образцов-кубов из жесткого трамбованного раствора состава 1 : 3 по весу через 28 суток воздушного твердения установлены 400, 500 и 600.
Каустический доломит MgO • СаСО3 получают путем обжига при 650—750° С природного доломита MgCO3 • СаСО3 с последующим тонким измельчением продукта. При температуре обжига СаСО3 не разлагается и остается в инертном виде как балласт, что делает вяжущую активность каустического доломита ниже, чем каустического магнезита.
Каустический доломит содержит значительное количество углекислого кальция: в нем должно быть не менее 15% окиси магния и не более 2,5% окиси кальция, поэтому качество его ниже, чем каустического магнезита и марки его только 100—300.
\ Магнезиальные вяжущие затворяют не водой, а водными растворами солей сернокислого или хлористого магния. Наиболее распространенным затворителем является раствор хлористого магния MgCb, так как он обеспечивает большую прочность. Магнезиальные вяжущие слабо сопротивляются действию воды, и их можно использовать только при твердении на воздухе с относительной влажностью не более 60%. Каустический магнезит легко поглощает влагу и углекислоту из воздуха, в результате чего образуются гидрат окиси магния и углекислый магний. Поэтому хранить его надо в плотной герметической таре.
На основе магнезиальных вяжущих изготовляют ксилолит (смесь вяжущего с опилками), используемый для устройства полов, фибролит и другие теплоизоляционные материалы. Применяют магнезиальные вяжущие и при производстве изделий для внутренней облицовки помещений, изготовления пенобетона, оснований под чистые полы, скульптурных изделий.