Производство молотой негашеной извести

Раньше считали, что высококачественную известь можно получать только из чистых известняков с малым содержанием  примесей (до 2—3%). Новые исследования показали, что из известняков со значительным количеством примесей глины и тонкодисперсного кварцевого песка (до 5—7%), равномерно распределенных в общей массе, при правильном ведении обжига также можно получать известь, дающую при гашении высокий  выход пластичного теста. При  этом лучшую по качеству известь получают из пород, в которых равномерно распределенные примеси присутствуют в виде частичек размером до 1 мкм.

Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около 0,5—1% гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирита), которые уже при  температурах 1200° С и более  вызывают образование в процессе обжига легкоплавких эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов окиси кальция, медленно реагирующих  с водой при гашении извести  и вызывающих явления, связанные  с понятием «пережог».

 

Таблица 2. Примерная классификация сырья для производства известковых

вяжущих веществ

    

Сырье	Содержание, %			Получаемая известь
	СаСО3	MgCO3	Глинистые примеси
Известняк:Чистый	95 – 100	0 – 3	0 – 2,5	Маломагнезиальная жирная
Обычный	87 – 95	0 – 3	3 – 8	Маломагнезиальная тощая
Мергелистый	75 – 90	0 – 5	8 – 25	Гидравлическая
Доломитизированный	75 – 90	5 – 20	0 – 8	Магнезиальная
Доломит	55 – 75	25 – 45	0 – 8	Доломитовая
Доломитизированный мергелистый  известняк	50 - 70	5 - 25	8 – 30	Магнезиальная гидравлическая

 

Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии извести.

Для обжига в высоких шахтных  печах пригодны лишь те породы, которые  характеризуются значительной механической прочностью (прочность на сжатие не менее 20—30 МПа); куски породы должны быть однородными, неслоистыми; они  не должны рассыпаться и распадаться  на более мелкие части во время  нагревания, обжига и охлаждения.

Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические  известняки, состоящие из кристаллов кальцита размерами 1—3 мм. Мягкие разновидности  известково-магнезиальных пород (мел  и т. п.) надо обжигать в печах, в  которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).

Известково-магнезиальные  породы в зависимости от их химического  состава являются сырьем для производства не только воздушной, но и гидравлической извести, а также портландцемента. В табл. 2 приведена примерная классификация известково-магнезиальных горных пород, применяемых для производства воздушной и гидравлической извести, а также их разновидностей.

По ГОСТ 21-27-76 в зависимости  от химического состава карбонатные  породы делят на семь классов: А, Б, В, Г, Д, Е, Ж (табл. 2).

 

   Таблица  3. Требования к химическому составу известняков для производства

известковых вяжущих

    

Компоненты		Содержание, %
		А		Б		В		Г		Д		Е		Ж
СаСО3, не менее		92		86		77		72		52		47		72
MgCO3, не более		5		6		20		20		45		45		8
Глинистые примеси (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3), не более		3		8		3		8		3		8		20

 

Для производства воздушной  извести применяют следующие  виды известково-магнезиальных карбонатных  пород: зернисто-кристаллический мраморовидный  известняк; плотный кристаллический  известняк; землисто-рыхлый известняк (или мел); известковый туф; известняк-ракушечник; оолитовый известняк; доломитизированный известняк; доломит.

Мрамор по химическому  составу (СаСО₃ или СаСО₃ + MgCO₃) — наиболее чистое сырье, однако в связи с высокими декоративными свойствами он используется в качестве отделочного материала, и поэтому в производстве извести, за редким исключением, не применяется.

Плотные известняки имеют  мелкозернистую кристаллическую структуру, содержат обычно небольшое количество примесей и отличаются высокой прочностью. Плотные известняки наиболее широко используются для получения извести.

Мел — мягкая рыхлая горная порода, легко рассыпающаяся на мелкие куски. Его обычно обжигают лишь во вращающихся печах, так как при  обжиге в шахтных печах он легко  крошится, что нарушает процесс обжига.

Известняковый туф отличается ноздреватым строением и большой  пористостью; иногда его используют для производства извести во вращающихся  и шахтных печах(в зависимости от прочности).

Известняк-ракушечник состоит  из раковин, сцементированных углекислым кальцием. Представляет собой малопрочную  горную породу, поэтому редко применяется  для изготовления извести.

Оолитовый известняк —  горная порода, состоящая из отдельных  шариков карбоната кальция, сцементированных тем же веществом.

Доломитизированные известняки и доломиты по своим физико-механическим свойствам сходны с плотными известняками. Иногда доломиты залегают в природе  в виде рыхлых   скоплений.

Объемная масса плотных  известняков составляет 2400— 2800, мела — 1400—2400 кг/м³. Влажность известняков колеблется в пределах 3—10, а мела —15—25%.

Широкое распространение  карбонатных горных пород способствует развитию производства извести почти  во всех экономических районах страны.

 

Сырьем для производства воздушной извести могут служить  не только специально добываемые для  этой цели карбонатные породы, но и  отходы при добыче известняков для  нужд металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности. Наконец, для этой цели в ряде случаев  используются побочные продукты в виде дисперсного карбоната кальция  или гидрата окиси кальция (карбонатные  отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.).

 

 

 

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Производство извести

 

Производство молотой  негашеной извести состоит из следующих основных операций: добычи и подготовки известняка, обжига и  последующего помола известняка.

Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах после  удаления верхних покрывающих непродуктивных слоев. Плотные известково-магнезиальные  породы взрывают. Полученную массу  известняка в виде крупных и мелких кусков погружают в транспортные средства обычно одноковшовым экскаватором. В зависимости от расстояния между  карьером и заводом известняк  доставляют на завод ленточными конвейерами, автосамосвалами, железнодорожным  и водным транспортом.

Так как размеры глыб добытой  горной породы нередко достигают 500 – 800 мм  и более, то возникает  необходимость дробления их и  сортировки всей полученной после дробления  массы на нужные фракции. Это осуществляется на дробильно-сортировочных установках, работающих по открытому или замкнутому циклу с использованием щековых, молотковых и другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк  целесообразно непосредственно  на карьере и доставлять на завод  лишь рабочие фракции.

 

Обжиг является основной технологической  операцией в производстве воздушной  извести. При этом протекает ряд  сложных физико-химических процессов, определяющих качество продукта. Целью  обжига являются:

    1)   возможно  полное разложение СаСО₃ и MgCO₃ ^. CaCO₃ на СаО, MgO и СО₂;

     2)   получение  высококачественного продукта с  оптимальной микроструктурой частичек  м их пор.

Обжигают известняк в  различных печах: шахтных, вращающихся  и кипящего слоя; используют также  установки для обжига известняка во взвешенном состоянии и т.д.

Наибольшее распространение  получили шахтные известеобжигательные печи. В зависимости от вида применяемого топлива и способа его сжигания различают шахтные печи, работающие:

1)на короткопламенном  твердом топливе, вводимом обычно  в шахту перемежающимися с  известняком слоями, такой способ  обжига называют пересыпным, а  сами печи – пересыпными;

2)на любом твердом  топливе, газифицируемом или сжигаемом  ввыносных топках;

3)на жидком топливе;

4)на газообразном топливе.

По характеру процессов, протекающих в шахтной печи, по её высоте различают три зоны. В  верхней части печи - зона подогрева  – материал подсушивается и подогревается  раскаленными дымовыми газами, и из него выгорают органические примеси. В  средней части печи располагается  зона обжига, где температура обжигаемого  материала изменяется в пределах 850 - 1200 - 900^о С;  здесь известняк разлагается и из него удаляется углекислый газ. В зоне охлаждения – нижней части печи – известь охлаждается с 900 до 50 – 100^оС поступающим снизу воздухом, который в свою очередь нагревается и попадает в зону обжига для поддержания горения.

Противоточное движение обжигаемого  материала и горячих газов  в шахтной печи

позволяет хорошо использовать тепло отходящих газов на подогрев сырья, а

тепло обожженного материала  – на подогрев воздуха, переходящего в зону

обжига. Поэтому пересыпные шахтные печи экономичны по расходу  топлива, однако

известь в них загрязняется золой топлива. Обжиг на природном  газе или жидком

топливе позволяет значительно  улучшить качество извести, однако конструкции

шахтных печей, использующих эти виды топлива, требуют усовершенствования,

особенно в отношении  подачи топлива в печь.

     Вращающиеся печи для обжига извести позволяют получать мягкообожженную известь высокого качества из известняка и мягких карбонатных пород ( мела, туфа, ракушечника ) в виде мелких кусков. В них можно механизировать и автоматизировать процессы обжига, применять все виды топлива – пылевидное, твердое, жидкое и газообразное, но они отличаются большим расходом топлива, повышенными капиталовложениями и расходом электроэнергии.

Весма эффективным является обжиг в «кипящем» слое, обеспечивающий

быструю передачу большого количества тепла от газа к обжигаемому  материалу.

Обжигают известь в  кипящем слое в реакторе, представляющим собой металлическую

шахту, разделенную по высоте на 3 – 5 зон. По периферии реактора расположены горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топлива. Применение в известковой промышленности установок для обжига карбонатных пород в кипящем слое позволяет  рационально использовать большое количество мелких фракций сырья, образующихся обычно на карьерах и заводах, шахтными и даже вращающимися печами.

Обжиг измельченного известняка во взвешенном состоянии осуществляют в