Файл: Волженский А.В. Гипсовые вяжущие и изделия (технология, свойства, применение).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 2
бильных, молотковых и т. п.) мельницах материал за держивается короткое время и процесс дегидратации происходит в основном в трубах и пылеосадительных устройствах, в результате чего происходит неполная де гидратация двуводного гипса. Кроме того, кратковремен ное воздействие газов с высокой температурой создает предпосылки к получению полуводного гипса в виде
Рис. 11.9. Схема совмещенного помола и обжига гипса
1—приемный ' бункер; 2 и 4—ленточный транспортер; 3—дробилка щековая; 5г—магнитный сепаратор; 6—дробилка молотковая; 7—элеватор ленточный 8—весовой дозатор; 9—барабанный затвор; 10—мельница шаровая; 11^-шнек возврата материала; /2—сепаратор воздушный; 13—топка; 14—система пылеосаждения I ступени; 15—система пылеосаждения II ступени; 16—вентилятор высокого давления; 17—распределительный шнек; 18—бункер; 19—шнек; 2 0 -
элеватор цепной; 21—бункер готовой продукции
частичек с очень пористой структурой, а также с примесью растворимого ангидрита. Это обусловливает его большую водопотребность и быстрые сроки схватыва ния (2—4 мин).
Вяжущее надлежащего качества получают на уста новках с тихоходными шаровыми мельницами.
В зарубежной практике для обжига двуводного гип са применяют иногда подвижные решетки [161]-
11.2. ВЫСОКОПРОЧНЫЙ г и п с
Высокопрочным гипсом-называется вяжущее вещест во, состоящее в основном из а-модифпкащш полувод
53
ного сульфата кальция и получаемое термической обра боткой двуводного гипса в герметических аппаратах под давлением пара или нагреванием его в водных раст ворах некоторых солей с последующей сушкой и из мельчением продукта в тонкий порошок.
По ТУ 31-57 высокопрочный гипс должен характери зоваться прочностью на сжатие не менее 250— 300 кгс/см2.
Прочностные свойства высокопрочного гипса опре деляются водопотребностью, зерновым и модификацнонным составом его, а также условиями твердения. Водопотребность вяжущего зависит от формы и размеров его зерен. Так, известно, что при изменении формы зе рен от иглообразной до изометричной водопотребность вяжущего может уменьшаться от 60 до 30%. Получае мое вяжущее должно быть мономинеральным и состо ять из а-полугидрата. Особенно нежелательно появле ние в продукте вторичного двугидрата и растворимого ангидрита.
Возможность образования из двуводного гипса полуводного в водной среде при температурах 100° С и вы ше была известна еще в XIX в.
Так, в 1866 г. Хоппе Сейлером была описана [158] возможность дегидратации двуводного гипса и перехода его в полугидрат в водной среде при повышенных тем пературах. В 1899 г. Левинским [156] был получен а-полугидрат термообработкой паром двугидрата в ав токлаве при 100—150°С с последующей сушкой мате риала при температуре выше 80°С и его измельчением.
В СССР обширные опыты по получению полуводного гипса обработкой гипсового камня в крупных кусках паром под давлением 6—8 ат впервые были поставле ны С. Ф. Якшаровым в 1931 г. Он получил продукт с прочностью через 7 суток твердения при сжатии до 250 и при растяжении до 40 кгс/см2. Эти опыты, про водившиеся в заводских условиях, не получили даль нейшего развития, по-видимому, из-за колеблющегося качества продукции вследствие того, что полуводный гипс после автоклавной обработки подвергался измель чению в порошок без предварительной сушки. Остаточ ная же влага в материале приводила к образованию вторичного двугидрата, отрицательно влиявшего на свойства полуводното гипса (быстрое схватывание, по вышенная водопотребность и др.).
54
Опыты П. П. Будникова [14] с термообработкой двугидрата паром под давлением 8 аг в течение 2,5 ч также подтвердили возможность получения полуводного гипса с прочностью на сжатие через / суток твердения
280 кгс/см2 и выше.
Рендел и Дейлей (США) в 1933 г. показали, что вы сокопрочный гипс целесообразнее получать обработкой
двугидрата в виде щебенки паром |
низкого давления, |
так как переход даже от давления |
2,8 ат к давлению |
1 ат позволяет почти вдвое увеличить прочность продук та на сжатие (до 400 кгс/см2). Однако применение чрез мерно низкого давления сопряжено с повышенной дли тельностью термообработки. Авторы ввели также в свой способ сушку щебенки немедленно после выгрузки ее из автоклава, не допуская значительного охлаждения и регидратации мате1риала, и получили продукт с проч ностью на сжатие 280—530 кгс/см2, назвав его высоко прочным а-полугидратом.
В СССР опыты по получению высокопрочного гипса термообработкой паром низкого давления (1,8 ат изб.) были поставлены И. А. Передернем в 1938 г. [98]. В отличие от Рендела и Дейлея он рекомендует гипсо вую щебенку после пропаривания выгружать из авто клава и подвергать охлаждению примерно до 40°С, по лагая, что интенсивное испарение при этом влаги из продукта способствует значительной экономии топлива при последующей сушке в отдельной сушилке. По мне нию И. А. Передерия, при термообработке двуводного гипса паром в автоклаве вначале происходит полное его разложение на безводный сульфат кальция и свобод ную воду. Лишь в последующем идет присоединение воды и образование полугидрата в виде крупных плотных кри сталлов. Как известно, такой взгляд не нашел экспери ментального подтверждения.
В конце 30-х и начале 40-х годов началась интен сивная разработка технологии а-полуводного гипса ря
дом исследователей |
(П. П. Будников, |
П. И. |
Боженов, |
|||
А. С. Разоренов, Б. |
Г. Скрамтаев, |
Г. Г. Булычев, А. В. |
||||
Волженский и Р. |
К- |
Кбрдонская |
и др.). В |
1942 г. в |
||
г. Стерлитамаке |
был |
построен первый |
завод |
высоко |
прочного гипса, работавший по демпферному способу, предложенному Ф. Т. Садовским и А. С. Шкляром [140]. В дальнейшем во время Великой Отечественной войны было построено 10 заводов по этому способу.
55
В эти же годы было пущено |
несколько |
установок |
для производства высокопрочного |
гипса по |
способу |
«самозапаривания», разработанному Б. Г. Скрамтаевым и Г. Г. Булычевым.
Практика работы этих заводов и установок доказа ла возможность производства высокопрочного полуводного гипса термообработкой паром низкого давления (1,3—1,5 ат). Прочность на сжатие получаемого про дукта до 250—350 кгс/см2.
Автоклавные способы производства высокопрочного гипса с термообработкой в аппарате под давлением па ра можно разделить на две группы:
первая с дегидратацией гипсового камня в автокла ве и последующей сушкой продукта в отдельном сушиль ном аппарате;
вторая с дегидратацией и сушкой материала в од ном аппарате.
При одних способах в аппараты для разложения двугидрата пар может подаваться извне, а при других
он |
образуется |
в аппарате при испарении воды из гип |
|
са |
во время |
его термообработки |
(«самозапаривание» |
гипса). |
примеров получения |
гипса по схеме с |
|
|
Одним из |
пропариванием и сушкой гипса в различных аппаратах является способ Рендела и Дейлея. При этом тепловая обработка дробленого гипсового камня в кусках раз мером от 20 до 50 мм включает прогрев щебня до 50—55°С за счет вводимого в автоклав конденсата из другого последовательно работающего автоклава. Пос ле достижения материалом указанной температуры и выпуска использованного - конденсата дальнейшая тер мообработка осуществляется за счет подаваемого пара давлением 1,3—1,5 ат в течение 5—б ч. После термо обработки щебень выгружается из автоклава. С целью предотвращения охлаждения он разгружается на горя чий, омываемый топочными газами транспортер, по дающий его в сушильный барабан. По другому вариан ту гипсовый щебень запаривается в автоклаве в метал лических корзинах и в них же подается в сушилку. Это предотвращает резкое охлаждение щебня и возможный переход полугидрата в двугидрат.
Термообработка паром и сушка гипсового щебня в одном аппарате использована в способе Ф. Т. Садов ского и А. С. Шкляра (демпферный способ). По этому
56
способу гипсовый камень в виде щебня с размером кус ков 15—30 мм пропаривается под давлением 1,3 ат (температура 124°С) в герметическом аппарате — демп фере (рис. И. 10), а затем там же сушится горячим воз духом или дымовыми газами. Весь цикл обработки за нимает 10—12 ч. Высушенный материал „подвергается помолу в шаровых мельницах.
Рис. 11.10. Схема запарочиого автоклава
/—стальной резервуар; 2— люки для загрузки щебня; 3—люк с затвором для вы грузки щебня; 4—перфори рованная труба; 5—люк; 6— дырчатый кожух; 7—труба для подачи пара; 8 и 9—ме ханизм для открывания и
закрывания люков 3 и 5
Недостатками демпферных установок являются сни жение в них температуры материала при сбросе давле ния после пропаривания до 60—65°С, что приводит к образованию «вторичного» двугидрата, повышенный рас ход топлива, а также необходимость утилизации фрак ций меньше 15 мм.
При изготовлении гипса по методу «самозапаривания» (способ Б. Г. Скрамтаева и Г. Г. Булычева) не обходимый для перекристаллизации гипса насыщенный naip получается в начальный период тепловой обработ ки за счет испарения гигроскопической и части гидратной воды из гипса. Б: Г. Скрамтаевым и Г. Г. Булыче вым предложены два типа «самозапарника»: стационар ный вертикальный и вращающийся горизонтальный. Гип совый щебень с размерами кусков до 25 мм загружают в самозапарник. Затем подают топочные газы и в тече-
57
ние 0,5—0,75 ч прогревают материал в открытом бара бане. Далее запарник герметизируют, поднимают в нем давление до 1,3 ат и подвергают щебень термообработ ке в течение 5—5,5 ч, сбрасывая при этом излишки па ра. После запаривания в этом же аппарате сушат ще бень, снижая давление до 0,3 ат в течение 1,5 ч, а за тем до атмосферного. Постепенно повышая температуру до 150—160°С, осуществляют сушку материала в тече ние 6—7 ч. Общий цикл процесса около 12—14 ч. Ко нечным процессом изготовления вяжущего является тон кое измельчение полученного щебня в мельницах (обыч но шаровых).
/—вагонетка; 2—автоклав; 3 и 7—элеваторы; 4—бункер пропаренного и вы сушенного гипса; 5—питатель; 6—мельница; 8—бункер вяжущего; 9—фасо вочная машина; 10—транспортер; // —воздушный патрубок с клапаном; 12— отвод конденсата; 13—паропровод насыщенного пара; 14—паропровод пере гретого пара
Предложенный П. П. Будниковым, М. О. Юшкеви чем и Ф. Т. Садовским способ изготовления высокопроч ного гипса термообработкой порошка двуводного гипса в герметизированном варочном котле под давлением пара 1,3 ат не нашел практического осуществления.
В ГДР производство высокопрочного гипса осущест вляется в автоклавах, внутрь которых вводится пар. По другому способу автоклав обогревается снаружи (метод «самозапаривания»). В первом случае гипсовый камень в кусках размером до 300—400 мм загружается на по лочные вагонетки и подвергается пропариванию и суш ке (рис. II. 11); длительность цикла производства
58