Технология производства высокопрочного гипса

Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Декабря 2012 в 13:38, реферат

Краткое описание

Гипс - природный камень, который образовался в результате испарения древнего океана. В недрах земли гипс присутствует в виде камня - породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. Он может быть на вид плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3
Производство высокопрочного технического гипса 3
Способы производства высокопрочного гипса: 5
Технология производства высокопрочного гипса в аппаратах самозапаривания 6
Производство высокопрочного гипса на основе фосфополугидрата 12
Заключение 15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

Файлы: 1 файл

реферат_стройиндустрия.doc

— 169.50 Кб (Скачать)
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт Управления Бизнес-процессами и Экономики

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ
Технология производства высокопрочного гипса

 

 

 

 

 

 

 

Студент ЭА 10-12                                                                            Ветцель Ю.К.

Преподаватель                                                                                 Шевченко В.А.

 

 

 

 

Красноярск, 2011

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Гипс - природный камень, который образовался в результате испарения древнего океана. В недрах земли гипс присутствует в виде камня - породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. Он может быть на вид плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры. Цвет породы - белый, желтоватый, светло-серый - зависит от наличия или отсутствия в породе различных примесей.

Высокопрочный  гипс  является  разновидностью  полуводного гипса. Этот полуводный гипс а-модификации, который имеет более крупные кристаллы, обуславливающие меньшую водопотребность гипса   (40-45% воды), позволяет получать гипсовый камень с большей плотностью и прочностью.

Производство высокопрочного технического гипса

Для получения гипса повышенной прочности, состоящего в основном из а-полугидрата, необходимо создать такие условия, чтобы кристаллизационная вода удалялась из двуводного гипса в капельно-жидком состоянии. Это достигается обезвоживанием гипсового камня либо в герметических аппаратах в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного, либо кипячением в водных растворах некоторых солей, температура кипения которых не ниже температуры дегидратации гипсового камня.

Распространение получило производство высокопрочного гипса  способом «самозапаривания», предусматривающим  создание избыточного давления за счет испарения из гипсового камня гидратной воды. Дробленый гипсовый камень загружают в герметически закрываемый вращающийся «самозапарник», куда подают топочные газы с температурой около 600°С. Проходя по находящимся внутри аппарата трубам, газы нагревают материал. Дегидратация гипса протекает в паровой среде при повышенном давлении 0,23 МПа в течение 5-5,5 часов. Излишки пара периодически сбрасываются. После запаривания материал сушат в этом же аппарате, снижая для этого давление в течение 1,5 часов до 0,13 МПа, а затем до атмосферного. Общая продолжительность цикла составляет 12—24 ч. Полученный материал тонко измельчают в мельницах. Невысокая производительность и длительность технологического цикла обусловливают достаточно высокую стоимость высокопрочного гипса.

Относительно низкая температура дегидратации двуводного гипса позволяет получать высокопрочный гипс и при атмосферном давлении — кипячением дробленого гипсового камня в растворах солей (СаС/2, MgCl2, MgS04, Na2C03 и др.), температура кипения которых превышает температуру дегидратации гипса. Длительность варки в зависимости от вида раствора и его концентрации — 45—90 мин. Полученный таким образом полуводный гипс, состоящий в основном из а-полугидрата, отцеживают или отделяют от жидкой среды центрифугированием, промывают до полного удаления солей, сушат при 70—80°С и размалывают в порошок. Такая технология позволяет получить продукт высокого качества и сократить длительность производственного цикла, однако необходимость отделения гипса от солевого раствора и сушки усложняет производственный процесс.

Способы производства высокопрочного гипса:

В зависимости от характера  тепловой обработки все известные  способы производства высокопрочного гипса разделяют на автоклавные, основанные на обезвоживании гипса  в среде насыщенного пара, под давлением выше атмосферного в герметических аппаратах, и на термообработку в жидких средах, когда гипс обезвоживается в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении.

При автоклавном способе  производства с тепловой обработкой сырья в автоклаве, а сушкой продукта в сушильном барабане природный гипсовый камень дробится в щебенку с размерами кусков 10-50 мм и загружается в автоклав, представляющий собой вертикально установленный стальной цилиндрический резервуар с термостойкой облицовкой для предотвращения потери тепла. В верхней части резервуара имеется герметически закрывающийся люк для загрузки гипсовой щебенки. Здесь же расположен патрубок для пара и штуцер для термометра. Внизу автоклава имеется сферическая открывающаяся крышка, на которой расположена решетка, на которой находится щебенка в процессе пропаривания. Под этой решеткой скапливается конденсат, выпускаемый из автоклава через штуцер. Автоклав с помощью кронштейнов может крепиться к перекрытию. Над автоклавом обычно располагают бункер с готовой гипсовой щебенкой, которая загружается в люк но специальной течке или матерчатому рукаву. После загрузки автоклав герметизируется и в него подается насыщенный пар для термообработки сырья под давлением 0,13 МПа при температуре 124°С. Тепловая обработка при таких параметрах пара и крупности гипсовой щебенки 10-50 мм длится в течение 5,5-6 час. В это время происходит дегидратация гипсового камня и выделение кристаллизационной воды и жидком состоянии. Образующийся полугидрат имеет вид хорошо оформленных крупных кристаллов. В процессе теплообработки конденсат периодически удаляется из автоклава по мере накопления, но так, чтобы горячая вода в известном количестве постоянно находилась в автоклаве под решеткой.

Технология производства высокопрочного гипса в аппаратах самозапаривания

Существовавшая до последнего времени технология производства полуводного гипса в напольных, камерных, шахтных и вращающихся печах, а также в варочных котлах не имела благоприятных перспектив для значительного повышения прочности полуводного гипса; поэтому исследовательская мысль была направлена на изыскание нового технологического процесса, обеспечивающего получение гипса высоких марок.

В результате проведенных  научно-исследовательских экспериментов появились два принципиально новых предложения:

    1. обрабатывать гипс насыщенным водяным паром при избыточном давлении
    2. получать полуводный гипс путем варки в жидких средах

Получение высокопрочного гипса путем пропаривания гипсовой щебенки при избыточном давлении заинтересовало технологов больше, нежели варка его в жидких средах; поэтому последовал целый ряд различных вариантов способа получения гипса при избыточном давлении.

Некоторые из этих вариантов  прошли проверку в производственных условиях и были оценены с точки зрения рекомендации их к внедрению в промышленность. Впервые в СССР опытная установка по предложению канд. техн. наук И. А. Передерия была сооружена в 1938 г. в Москве на Краснопресненском силикатном заводе. В феврале 1938 г. на этой установке, работавшей под руководством автора предложения, был получен полуводный гипс высокой активности, названный И. А. Передернем «высокопрочный гипс ГП». Данные об этом гипсе были опубликованы 10 февраля 1938 г. в московской газете «Строительный рабочий». Изучением опыта производства и строительных свойств гипса ГП занимались: экспериментальная станция Московского городского управления промышленности стройматериалов и научно-исследовательская и экспериментальная станция Моссовета.

Исследования подтвердили предложения И. А. Передерия о возможности получить гипс более высокой активности; одновременно было установлено, что гипс ГП обладает способностью сохранять литейные свойства при 35—40% воды затворения вместо обычных 55—70% для полуводного гипса. При 30% воды затворения гипсовые кубики в высушенном состоянии приобретали прочность на сжатие, доходящую до 250 кг/см2. Это было новостью, так как такой прочностью, получаемой обычными способами, полуводный гипс не обладал, если образцы изготовлялись из теста нормальной густоты.

Технологическая схема  производства высокопрочного гипса  ГП состоит из следующих операций:

    1. дробления гипсового камня до крупности 10—50 мм;
    2. пропаривания гипсового щебня насыщенным паром при давлении 1,3 ат (124°) в течение 6 часов;
    3. выгрузки из автоклава пропаренного гипсового щебня в бункер;
    4. сушки пропаренного продукта при t = 120° в течение 2—2,5 час.;
    5. помола высушенного продукта в порошок.

Тонкость помола характеризовалась 10%-ным остатком на сите 144 отв/см2.

При опытной проверке П. В. Лапшиным способа производства гипса ГП в технологическом процессе его изготовления был установлен один существенный дефект, отражающийся на качестве получаемого вяжущего. Дефект этот заключается в том, что Передерий предлагал после пропарки охлаждать гипсовый щебень, выгружая его из автоклава в бункер, с целью удаления из гипса влаги в процессе остывания щебня. Охлажденный гипсовый щебень затем вновь нагревался до t = 120°, при которой гипс высушивался до состояния полуводного гипса.

В 1941 г. Садовский и А. С. Шкляр предложили свой способ получения высокопрочного гипса. Способ этот впервые был проверен на опытной установке Наркомстроя в г. Стерлитамаке. Первая партия промышленного высокопрочного гипса ‘была получена 3 апреля 1942 г. Эта установка действует и по настоящее время. Продукция, получаемая этим способом, отличается непостоянным качеством. На действующих заводах по производству этого гипса не более 50% выпускаемой продукции соответствует требованиям Временных технических условий на гипс строительный — высокопрочный (ТУ 33-44) (Наркомстрой и НКПСМ). Гипс, удовлетворяющий этим техническим условиям, имеет следующие показатели:

Сроки схватывания начало 3—6 в мин.: конец 5—8

Нормальная густота - 38—45%

Прочность при растяжении - 24—40 кг/см3

Прочность при сжатии - 150—250 ,

Остальные 50% выпускаемого гипса характеризуются более  короткими сроками схватывания  и меньшей прочностью. Гипроиндустроем  Наркомжилгражданстроя УССР разработана  Временная инструкция по производству высокопрочного гипса (У-И-01-45), где установлена следующая технологическая схема:

    1. дробление гипсового камня до крупности 15—50 мм;
    2. пропаривание гипсового щебня при избыточном давлении 1,2—1,3 ат в течение 4,5—5,5 час. и при давлении в 1,6 ат— 1 час;
    3. сброс давления до атмосферного и сушка пропуском горячих газов непосредственно через гипсовый щебень.

Первые 30 мин. газ из топливника подается с температурой + 200° и  затем в последующие 3—3,5 час. с температурой 140—150°.

 Однако практика эксплуатации заводов показала в большинстве случаев более удлиненные сроки сушки. Основным дефектом способа производства высокопрочного гипса Садовского и Шкляра является снижение температуры гипсового щебня после пропарки в момент перехода к сушке, т. е. примерно то же самое, что и у способа, предложенного И. А. Передернем. Несмотря на то, что процессы пропаривания и сушки совершаются в одном и том же агрегате в непосредственной последовательности без перерыва, все же температура гипсового щебня в агрегате снижается до 35—40°. В этом случае образовавшаяся в процессе пропаривания полуводная модификация гипса вновь, гидратируется и переходит в двуводную, т. е. образуется двугидрат вторичного происхождения.

Таким образом, гипс Садовского—Шкляра  представляет собой смесь гипса следующих модификаций:

    1. растворимый ангидрит, получившийся из двугидрата вторичного происхождения;
    2. растворимый ангидрит из полугидрата первичного происхождения;
    3. полугидрат вторичного присхождения (регенерированный) в преобладающем количестве;
    4. полугидрат первичного происхождения в незначительном количестве;
    5. двугидрат вторичного происхождения.

Получаемая смесь различных  модификаций гипса не может обеспечить высокие качества продукции, так  как в этой смеси в преобладающем  количестве находится регенерированный полуводный гипс, имеющий всегда пониженную прочность; затем присутствует двуводный гипс вторичного происхождения, являющийся сильным ускорителем схватывания гипса. Растворимый ангидрит вторичного происхождения также имеет быстрые сроки схватывания. В гипсе, получаемом по способу Садовского—Шкляра, наличие отмеченных выше модификаций гипса является обязательным; количественно они могут меняться в зависимости от температуры и длительности сушки. В целях уменьшения в смеси двуводного гипса вторичного происхождения практически на заводах срок сушки стараются удлинять. Гипс ГП благодаря тому, что процесс запарки отделен от процесса сушки, может и не иметь двуводного гипса вторичного происхождения, но все же основной продукт—полуводный гипс, как правило, также вторичного происхождения. И. А. Передерий на опытной установке сушил после пропарки гипс в виде щебня. В своей книге он также предлагает после пропаривания гипсовый щебень охладить, а затем сушить его при температуре 120°.

Это предложение является нецелесообразным; продукт получится гораздо равномернее, и быстрее пойдет процесс высушивания, если охлажденный пропаренный гипсовый щебень размолоть до требуемой тонкости помола, а затем уже варить его в варочном котле или совместить помол с высушиванием в молотковых мельницах. Такой процесс производства целесообразнее, но от регенерации гипса он не спасает.

Предложенный автором  совместно с проф. Б. Г. Скрамтаевым  способ производства высокопрочного гипса  путем самозапаривания рассчитан на то, чтобы нагретый гипсовый щебень не охлаждался до тех пор, пока не будет закончен весь процесс тепловой его обработки. Тепловая обработка гипса, т. е. пропаривание и сушка производятся также в одном аппарате; но благодаря тому, что в аппарат подается тепло непрерывно (в процессе перехода от пропаривания к сушке при атмосферном давлении), никаких условий для гидратации гипса не создается. В этом случае возможно получить полуводный гипс и растворимый ангидрит только первичного происхождения; поэтому активность самозапарочного гипса должна быть выше, что и подтвердилось на практике производства этого гипса.

Информация о работе Технология производства высокопрочного гипса