Теория процесса обжига известняков

Получение комовой извести

Сырьевые материалы

Воздушная известь

Лекция № 4

 

Воздушная известь – вяжущее, получаемое умеренным обжигом (не до спекания) известково-магнезиальных карбонатных пород (известняков, доломитов, мела и др.), которые содержат до 8% глинистых примесей.

Обожженная комовая известь является полупродуктом. Для применения в строительстве известь подвергают гашению, переводя ее в гидратную известь, или помолу для получения негашеной молотой извести.

 

 

Для производства извести применяются горные породы, состоящие преимущественно из карбонатов кальция и магния.

Основные карбонатные породы – известняки, доломиты, мел, мрамор.

Карбонат кальция СаСО3 встречается в природе в виде двух кристаллических разновидностей – кальцита и арагонита.

Кальцит (известковый шпат) – минерал, имеет твердость 3 по Моосу, плотность 2,7 г/см3.

Арагонит – минерал, имеет твердость 3,5-4; плотность 2,9-3,0 г/см3.

Теоретически карбонат кальция состоит из 56 % СаO, 44 % СО2.

В доломитизированных известняках в качестве примеси присутствует минерал доломит СаСО3 * MgСО3. Теоретически доломит состоит из 30,41 % СаO, 21,87 % MgO, 47,72 % СО2. Плотность доломита 2,9 г/см3.

Доломитовые породы слагаются минералом доломитом с примесями.

 

Известково-магнезиальные породы являются осадочными образованиями органогенного или химического происхождения.

 

Мел – слабосцементированная (мягкая, рыхлая) осадочная порода, сложенная почти целиком кальцитом (91-98,5 %).

В результате процессов метаморфизма из осадочных известняков образовался мрамор. Мрамор – наиболее чистое сырье, однако в связи с высокими декоративными свойствами он используется в качестве отделочного материала.

Цвет известковых пород зависит от примесей. Чистые известняки обычно белого цвета. Наиболее характерные примеси – карбонат магния, кремнезем, глинистые вещества, гипс, пирит. При содержании глинистых примесей от 8 до 25 % известняки называют мергелистыми, при содержании карбоната магния от 5 до 20% - доломитизированными и от 25 до 45 % - доломитами.

Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5-1% гипс сильно снижает пластичность известкового теста.

Все разновидности известняков, за исключением мрамора, применяют для производства извести.

Примеры химического состава известняков

Месторождение ППП SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Др.
Моск. обл. (известняк) 42,46 3,34 0,1 0,09 53,25 0,59 0,17
               

 

 

Основным технологическим процессом при получении извести является обжиг известняка.

 

СаСО3 ® СаО + СО2

МСаСО3=40,08+12,01+16*3=100,09

МСаО = 40,08 + 16 = 56,08

Таким образом, теоретический выход извести – 56% по массе.

 

Процесс диссоциации (распад молекулы) кальцита происходит с поглощением тепла (как и любая реакция разложения).

Так как процесс диссоциации (термической) кальцита – типичная обратимая реакция, то ее направление зависит от температуры и парциального давления СО2.

Диссоциация кальцита начинается уже при 600 0С; при 900 0С упругость паров СО2 достигает 1 ат и разложение происходит интенсивно.

При повышении температуры обжига происходит рост кристаллов СаО. Выше 1200 0С наступает спекание – пористость и удельная поверхность резко снижаются.

Влияние примесей на процесс диссоциации:

Кремнезем (содержится 2-5 %) уже при 800 0С реагирует с СаО, давая тугоплавкие силикаты кальция.

Полуторные оксиды (Al2O3, Fe2O3) образуют соответствующие алюминаты и ферриты кальция. Ферриты легкоплавки и являются плавнями. Снижение температуры плавления приводит к образованию крупнокристаллического малоактивного оксида кальция (отрицательное влияние).

Примеси карбоната магния существенно влияют на температуру обжига. Процесс разложения MgСО3 начинается значительно раньше, чем процесс разложения СаСО3. Полная диссоциация происходит уже при 600-650 0С.

Т.о., выбор температуры обжига известняка определяется многими факторами. В целом, чем выше плотность обжигаемого сырья и его чистота, чем выше должна быть температура обжига. На практике чистые и плотные известняки обжигают при 1200 0С. Известняки, содержащие значительное количество глинистых примесей, и мягкие известняки обжигают при 1050-1150 0С. Известняки, содержащие значительное количество магнезиальных примесей – при 900-1000 0С. Доломит обжигают даже при 800 0С. Время пребывания известняка в зоне обжига зависит от размера кусков и температуры обжига.