Производство гидратной извести, типы гидратов

Гидратная известь, пушонка – это высокодисперсный продукт с размером частиц порядка 5мкм, получаемый гашением комовой негашеной извести водой, взятой в количестве, достаточном для перевода оксидов в гидроксиды. Гидратная известь состоит в основном из гидроксидов кальция и магния, содержит некоторое количество карбоната кальция и другие примеси. Получают гидратную известь, на специальных предприятиях, хотя её можно получить и непосредственно на строительной площадке.

Производство гидратной извести включает операции дробления, гашения, догашивания, отсева непогасившихся частиц и упаковку. Дробление производится в молотковых или ударно-центробежных дробилках, где куски кипелки измельчаются до частиц размером 5-10 мм, что сокращает длительность гашения. Гашение извести в пушонку производится в гасильных аппаратах — гидраторах периодического или непрерывного действия. Используются чашечные или барабанные гидраторы. Чашечный гидратор представляет собой вращающуюся чащу, внутри которой находятся неподвижные лопатки. При вращении чаши лопатки перемешивают известь. Процесс гашения длится 10-20 мин. Для непрерывного гашения извести используют барабанный гидратор, состоящий из семи расположенных друг над другом барабанов. Внутри барабанов находятся валы с лопастями, интенсивно перемешивающие и передвигающие известь. Барабаны соединяют патрубками. Измельченная известь подаётся в верхний барабан, смачивается водой, перемешивается и передвигается к патрубку, по которому поступает в следующий барабан, и т. д. Совершая зигзагообразное движение, известь достаточно гидратируеся. Производительность аппарата – 5т/ч.

Гидраты классифицируются в зависимости от расположения молекул воды в кристаллической решетке и, соответственно, строения решетки. Структурные типы гидратов определяются координацией молекул воды вокруг катионов, особенно вокруг небольших и сильно заряженных ионов.

По расположению молекул воды в кристаллических веществах Дж. Берналом предложена следующая их классификация: незогид-раты — содержат молекулы воды в изолированном виде или в виде небольших групп, координированных вокруг иона, иногидраты — молекулы воды расположены в виде цепочек, филогидраты — молекулы воды расположены слоями, тектогидраты — содержат решетки молекулы воды в виде каркаса, устойчивого при низких температурах.

По строению решетки встречаются три типа гидратов. Их называют гидратами I и II типа, а иногда структурами I и II. Третий тип гидратов, который называется тип Н (структура Н), встречается намного реже.

Самую простую структуру имеют гидраты I типа. Он образован ячейками с полостями двух видов: 1) в форме додекаэдра, т. е. двенадцатигранника, каждая грань которого имеет форму правильного пятиугольника; 2) в форме тетракаидекаэдра, т. е. четырнадцатигранника, имеющего 12 пентагональных и две гексагональные грани. В гидратах I типа каждая ячейка решетки состоит из 46 молекул воды.

Структура гидратов II типа сложнее, чем структура гидратов I типа. В гидратах II типа решетка также образована двумя видами ячеек. Структурные ячейки в гидратах II типа имеют форму: 1) додекаэдра; 2) гексакаидекаэдра – 16гранника, имеющего 12 пентагональных граней и четыре гексагональные грани. Ячейка решетки гидрата II типа образована 136 молекулами воды.

 Гидраты Н типа встречаются значительно реже, чем гидраты I и II типов. Для формирования гидратов этого типа требуются молекулы маленького размера, как, например, молекулы метана, и гидрообразователь типа Н. В структуре гидратов типа Н имеются полости трех видов: 1) додекаэдрические; 2) неправильной додекаэдрической формы – с тремя квадратными гранями, шестью пентагональными гранями и тремя гексагональными гранями; 3) неправильной икосаэдрической формы – 20гранники с 12 пентагональными гранями и восемью гексагональными гранями. Каждая структурная ячейка решетки состоит из трех додекаэдрических полостей (малых), двух неправильных додекаэдрических полостей (средних) и одной икосаэдрической полости (большой). Элементарная ячейка включает 34 молекулы воды.

Технология производства извести, схема производства извести. Твердение извести

Технологический процесс получения извести состоит из добычи известняка в карьерах, его подготовки (дробления и классификации) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь. Основным процессом при производстве извести является обжиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь. Диссоциация карбонатных пород сопровождается поглощением теплоты. Реакция разложения углекислого кальция обратима и зависит от температуры и парциального давления углекислого газа. Диссоциация углекислого кальция достигает заметной величины при температуре свыше 600°С. В заводских условиях температура обжига известняка зависит от плотности известняка, наличия примесей, типа печи и ряда других факторов и составляет обычно 1100-1200°С. При обжиге из известняка удаляется углекислый газ, составляющий до 44% его массы, объем же продукта уменьшается примерно на 10%, поэтому куски комовой извести имеют пористую структуру. Обжиг ведут в известеобжигательных печах - шахтных, вращающихся, кольцевых и напольных. Особенно распространены шахтные печи, которые в зависимости от вида применяемого топлива работают по пересыпному способу, с выносными топками и на газе. Вращающиеся печи ограниченно применяют в известковой промышленности, но по качеству обжига они превосходят печи шахтные. Напольные и кольцевые печи низкопроизводительны и расходуют много топлива, поэтому на вновь строящихся заводах печи такой конструкции не применяют.

Гашеная известь твердеет в результате испарения воды и кристаллизации гидроокиси кальция, а также процесса образования углекислого кальция на поверхности изделия.  Для твердения извести необходимо обеспечить благоприятные условия (положительная температура и низкая влажность окружающей среды). Твердеет гашеная известь очень медленно, и прочность известковых растворов невысокая.