Содержание:

1. Введение

2. Номенклатура продукции

3. Технологическая часть

3.1. Описание производства и его схема

3.2. Описание технологического процесса

3.3. Режим работы цеха

3.4. Расчет грузопотоков цеха

3.5. Подбор основного технологического и транспортного оборудования

3.6. Расчет потребности в энергетических ресурсах

4. Контроль сырья и производства продукции

5. Охрана труда и окружающей среды

6. Список используемой литературы

Введение

Строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

Почти все минеральные вяжущие вещества получают путем грубого и тонкого измельчения исходных материалов и полупродуктов с последующей термической обработкой. В этих условиях протекают разнообразные физико - химические процессы, обеспечивающие получение продукта с требуемыми свойствами.

Минеральные вяжущие используются в подавляющем большинстве случаев в смеси с водой и с так называемыми заполнителями, которые представляют собой минеральные (а иногда и органические) материалы, состоящие из отдельных зерен, кусков, волокон разных размеров.

Строительные изделия на основе вяжущих бывают различной формы и размеров, начиная от набольших плиток и кончая крупными элементами сборных железобетонных конструкций.

2.Номенклатура продукции.

Сырье и его свойства

Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций СаСОз и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).

Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО₂. Он встречается в виде двух минералов — кальцита и арагонита.

Кальцит или известковый шпат кристаллизуется в гексагональной системе. Его кристаллы имеют форму ромбоэдров. Плотность кальцита 2,6—2,8 г/см³; твердость по десятибалльной шкале (шкала Мооса) — 3. Кальцит хо­рошо растворяется при обычной температуре в слабой со­ляной кислоте с выделением углекислого газа. Доломит при таких условиях не разлагается (этим пользуются при определении вида горных пород).

Арагонит — менее распространенный минерал, кристал­лизуется в ромбической системе. Его плотность 2,9—З г/см³, твердость 3,5—4. При нагревании до температуры 300— 400° С арагонит превращается в кальцит, рассыпаясь в по­рошок.

В доломитизированных известняках в качестве примеси присутствует доломит СаСОз • MgCOe. Теоретически доломит состоит из 54,27% СаСОз и 45,73% MgCO₃ или 30,41% СаО, 21,87% MgO и 47,72% СО₂. Плотность доломита 2,85—2,95 г/см³. Доломитовые породы почти нацело слагаются минералом доломитом с тем или иным содержанием глинистых, песчаных, железистых и тому подобных при­месей.

Чистые известково-магнезиальные породы — белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями окислов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями — в серые и даже черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам, размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в основной массе в большой степени от­ражаются на технологии производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.

Обычно чистые и плотные известняки обжигаются при температурах до 1100—1250° С. Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900—1150° С) для получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.

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 1. Примерная классификация сырья для производства известковых вяжущих веществ

Сырье	Содержание, %			Получаемая известь
	СаСО3	MgCO3	Глинистые примеси
Известняк: Чистый Обычный Мергелистый Доломитизированный Доломит Доломитизированный мергелистый известняк	95 – 100 87 – 95 75 – 90 75 – 90 55 – 75 50 - 70	0 – 3 0 – 3 0 – 5 5 – 20 25 – 45 5 - 25	0 – 2,5 3 – 8 8 – 25 0 – 8 0 – 8 8 – 30	Маломагнезиальная жирная Маломагнезиальная тощая Гидравлическая Магнезиальная Доломитовая 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. 1 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 2. Требования к химическому составу известняков для производства известковых вяжущих

Компоненты	Содержание, %
	А	Б	В	Г	Д	Е	Ж
СаСО3, не менее MgCO3, не более Глинистые примеси (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3), не более	92 5 3	86 6 8	77 20 3	72 20 8	52 45 3	47 45 8	72 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/м⁸. 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.).

Материал и требования к нему

К основным свойствам строительной воздушной извести, нормируемым ГОСТ 9179-77 [12], относятся следующие:

– активность – процентное содержание оксидов, способных гаситься;

– количество непогасившихся зерен (недожог, пережог, примеси);

– время гашения.

Воздушную негашеную известь в зависимости от содержания в ней оксидов кальция и магния подразделяют на кальциевую (MgO  5%), магнезиальную (MgO = 5...20%) и доломитовую (MgO = 20...40%).

Воздушная известь разделяется на негашеную и гидратную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести.

По фракционному составу известь делят на комовую и порошкообразную.

Порошкообразную известь, получаемую путем помола и гашения (гидратации) комовой, подразделяют на известь без добавок и с добавками.

В зависимости от скорости гашения извести всех сортов различают: быстрогасящуюся (со временем гашения не более 8 мин.), среднегасящуюся (не более 25 мин.) и медленногасящуюся (более 25 мин.).

Согласно [12], воздушная известь должна соответствовать требованиям, указанным в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Технические требования к строительной воздушной извести

Наименование показателя	Норма для извести, % по массе
	негашеной						гидратной
	кальциевой			магнезиальной и доломитовой
	сорт
	1	2	3	1	2	3	1	2
Активные СаО + MgO, не менее:
– без добавок;	90	80	70	85	75	65	67	60
– с добавками	65	55	—	60	50	—	50	40
Активная MgO, не более	5	5	5	20(40)	20(40)	20(40)	—	—
Непогасившиеся зерна, не более	7	11	14	10	15	20	—	—
СО2, не более:
– без добавок;	3	5	7	5	8	11	3	5
– с добавками	4	6	—	6	9	—	2	4

Примечания:

1. В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести;

2. СО₂ в извести с добавками определяется газообъемным методом.

Кроме того, влажность гидратной извести не должна быть более 5%, а содержание гидратной воды в негашеной извести – не более 2%.

К порошкообразной извести всех видов предъявляются также требования к степени дисперсности: при просеивании пробы извести сквозь сито с сетками № 02 и 008 должно проходить соответственно не менее 98,5 и 85 % массы пробы.

Строительная известь должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема.

Плотность (вещества) негашеной извести колеблется в пределах 3,1...3,3 г/см³ и зависит главным образом от температуры обжига, наличия примесей, недожога и пережога.

Плотность (вещества) гидратной извести зависит от степени ее кристаллизации и равна для Са(ОН)₂, кристаллизованной в форме гексагональных пластинок, 2,23; аморфной – 2,08 г/см³.

Средняя плотность (материала) комовой негашеной извести в куске в большей мере зависит от температуры обжига и возрастает с 1,6 г/см³ (обжиг при t = 800 °С) до 2,9 г/см³ (длительный обжиг при t = 1300°С).

Насыпная плотность для молотой негашеной извести в рыхлонасыпанном состоянии 900...1100, в уплотненном – 1100...1300 кг/м³; для гидратной извести (пушонки) – 400...500 и 600...700 кг/м³ соответственно.

Плотность известкового теста обычно 1300...1400 кг/м3.

Известь отличается очень высокой пластичностью, обусловленной большой водоудерживающей способностью. Тонкодисперсные частички гидроксида кальция, адсорбционно удерживая на своей поверхности значительное количество воды, создают своеобразную смазку для зерен заполнителей в смеси, уменьшая трение между ними. Вследствие этого известковые растворы обладают высокой удобоукладываемостью, легко и равномерно распределяются тонким слоем по поверхности кирпича или бетона, хорошо сцепляются с ними, отличаются водоудерживающей способностью даже при нанесении на кирпичные и другие пористые основания.

Все это благоприятно отражается на производительности труда при кладочных и штукатурных работах, на их качестве, на долговечности кладки и штукатурки, так как разрушение отвердевших растворов, прежде всего, начинается в тех местах, где имеются неплотности, каверны, крупные поры, обусловленные, в частности, неудобообрабатываемостью смеси в момент укладки.

По этой причине известь до сих пор является одним из основных материалов для изготовления как чисто известковых, так и сложных (известково-цементных, известково-гипсовых и т.п. строительных растворов).

Чем активнее известь и полнее она гасится, чем больше выход известкового теста, тем дисперснее частички извести, тем больше ее пластичность.

Поэтому важным показателем строительных свойств извести может служить выход теста, получаемого при гашении 1 кг извести. Высококачественная жирная известь характеризуется выходом теста 2,5...3,5 л/кг и более, а тощая – 1,8...2,5 л/кг.

Водопотребность извести высокая и зависит от ее вида и дисперсности частиц. На 1 м³ известковых растворов расходуется обычно 300...350 л воды. При применении молотой негашеной извести водопотребность снижается, а при применении теста или пушонки – увеличивается.

При твердении растворов и бетонов, изготовленных на строительной воздушной извести, возможны объемные изменения в основном трех видов:

1) неравномерное изменение объема вследствие замедленной гидратации частичек пережога;

2) усадка и набухание;

3) температурные деформации.

Неравномерные изменения объема весьма опасны для сохранности растворов, бетонов и изделий из них, так как пережженные частицы СаО и MgO гидратируются с увеличением объема в уже затвердевшем камне. Возникающие при этом напряжения достигают критических значений и вызывают растрескивание изделий, деформации кладки и т.п.

Поэтому стандарт [12] ограничивает содержание в извести негасящихся зерен, среди которых обычно присутствует пережог (см. табл. 3.1). При значительном содержании в извести негасящихся зерен (но не более допускаемого ГОСТ 9179-77) ее целесообразно перед употреблением тонко измельчать, а при гашении применять наиболее совершенные способы и аппараты или гасить известь в барабанах под давлением пара.

При твердении на воздухе известковые растворы и бетоны, особенно изготовленные на гашеной извести, дают значительную усадку. Это объясняется тем, что при испарении воды уплотняется известковый раствор: в нем образуется сетка пор и тончайшие капилляры, частично заполненные водой, в которых возникают силы капиллярного давления, стягивающие частички вяжущего вещества и заполнителей. Чем выше содержание вяжущего и воды в растворах и бетонах, тем больше их усадка при высыхании в воздушной среде.

При длительном действии воды растворы и бетоны на извести набухают и теряют прочность.

Температурные деформации в начальный период схватывания и твердения наиболее характерны для бетонов и растворов на молотой негашеной извести. При ее взаимодействии с водой происходит интенсивное тепловыделение, в результате которого в ряде случаев изделия разогреваются до t = 60...70 °С и более. Благодаря лучшим условиям для рассеивания тепла на наружных поверхностях в изделии неизбежно возникает перепад температуры, вызывающий неравномерные температурные деформации. Наружные слои, как более холодные, стремятся сжаться. В результате они оказываются в растянутом напряженном состоянии, что сопровождается зачастую появлением трещин.

Интенсивность тепловыделения и температурных деформаций возрастает с увеличением тонкости помола извести, снижением водоизвесткового отношения и, наоборот, уменьшается при введении в смесь добавок, замедляющих скорость гидратации СаО.

Скорость твердения и прочность растворов и бетонов на строительной воздушной извести, прежде всего, зависят от условий ее твердения.

Медленно схватываются и твердеют при обычных температурах (t = 10–20 °С) и через месяц набирают небольшую прочность на сжатие (0,5...1,5 МПа) растворы на гашеной извести.

Гидратное твердение растворов на негашеной извести обеспечивает схватывание через 15...60 мин. и дает возможность через 28 суток воздушного твердения получать их с прочностью до 2...3 МПа.

При автоклавном (гидросиликатном) твердении можно изготовлять плотные известково-песчаные бетоны с прочностью 30...40 МПа и более.

Прочность материалов на строительной извести возрастает также с увеличением ее активности и уменьшением до некоторого предела водоизвесткового отношения.

Долговечность известковых растворов и бетонов зависит от вида извести и условий ее твердения.

В воздушно-сухих условиях они являются воздухостойкими и долговечными вследствие карбонизации гидроксида кальция углекислотой воздуха.

Во влажных условиях материалы на основе воздушной извести, отвердевшие при обычной температуре, постепенно теряют прочность и разрушаются, особенно быстро при замораживании и оттаивании.

Чем активнее в растворах и бетонах прошли процессы карбонизации извести, тем они более водостойки и морозостойки, о чем свидетельствует длительная сохранность известковой штукатурки многих фасадов зданий.

Известково-песчаные бетоны и изделия автоклавного твердения, особенно изготовленные на молотой кипелке, характеризуются высокой водо- и морозостойкостью. В этом отношении они приближаются к изделиям из бетонов на цементах.