Воздушная известь: получение, свойства и применение

1.Воздушная известь: получение, свойства и применение.

Получение и гашение  воздушной извести

Воздушная известь — продукт  умеренного обжига кальциево-магниевых  карбонатных горных пород: мела, известняка, доломитизированного известняка, доломита с содержанием глины не более 6%.

Основной составляющей известняка является карбонат кальция (СаСОз). Обжигают известняк при температуре 900 — 1200°С до возможно более полного удаления С02 по реакции СаСОз = СаО + + С02. Продукт обжига содержит кроме СаО (основной составной части) также и некоторое количество окиси магния, образовавшейся в результате термической диссоциации карбоната магния: MgC03==MgO + C02.

Чем выше содержание основных окислов (CaO + MgO) в извести, тем пластичнее известковое тесто и тем выше ее сорт. Содержание непогасившихся частиц, к которым относятся частицы недожога и пережога, снижает качество извести. Недожогом называют оставшиеся зерна сырья — известняка, которые отощают известковое тесто, ухудшают его пластичность и пескоемкость. Пережог представляет собой остеклованную трудногасящуюся окись кальция, уплотненную при высокой температуре. Частицы пережога гидратируются очень медленно с увеличением своего объема, что может вызвать растрескивание штукатурки, известковых изделий.

Обжиг известняка чаще всего производят в шахтных печах, в которые  известняк поступает в виде кусков размером 8 — 20 см; обжиг мелких кусков известняка может производиться  во вращающихся печах. При обжиге известняка удаляется углекислый газ, составляющий 44% от массы СаС03, поэтому  комовая негашеная известь получается в виде пористых кусков, активно  взаимодействующих с водой.

Гашение воздушной извести заключается в гидратации окиси кальция при действии воды на комовую негашеную известь: СаО + Н20 = Са(ОН)2. Гашение сопровождается разогревом массы вследствие выделения значительного количества тепла — 950 кДж/кг. В процессе гашения куски негашеной извести самопроизвольно диспергируются, распадаясь на тонкие частицы Са(ОН)2 размером в несколько микронов (тоньше, чем у цемента). Воздушная известь является единственным вяжущим веществом, которое превращается в тонкодисперсное состояние химическим диспергированием. Громадная удельная поверхность частиц Са(ОН)2 обусловливает большую водоудерживающую способность и пластичность известкового теста. После отстаивания известковое тесто содержит около 50% твердых частиц Са(ОН)2 и 50% воды. Каждая частица окружена тонким слоем адсорбированной воды, играющей роль своеобразной гидродинамической смазки. Высокая пластичность известкового теста в смеси с песком — это то свойство, которое так ценится при изготовлении строительных растворов.

Гашение комовой извести в тесто  на специализированных растворных заводах  производят в известегасильных машинах. Механизированное гашение ускоряет процесс, повышает качество известкового теста. На небольших стройках комовую  известь сначала гасят в творилах, и известковое тесто через  сетку сливают в известегасильную яму, в которой завершается гашение. Известковое тесто выдерживают  в яме не менее двух недель. Нельзя применять известковое тесто, в  котором осталась непогасившаяся известь, так как ее гашение в штукатурке и кладке вызовет растрескивание затвердевшего известкового раствора.

В зависимости от количества воды, добавляемой к комовой извести, можно получить известковое тесто  или гидратную известь (пушонку). Гашение извести в пушонку осуществляют в гидраторах непрерывного действия, в которых выделяющееся тепло и водяные пары используются для превращения комовой извести в тончайший рыхлый порошок объемной массой 400 — 450 кг/м3. При гашении в пушонку известь увеличивается в объеме в 2 — 3,5 раза; в большей степени «распушивается» высокоактивная известь с высоким содержанием СаО.

Свойства и технические  характеристики.

Строительную известь изготавливают  в соответствии с требованиями государственного стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке. В производстве строительной извести используются следующие материалы: карбонатные породы, минеральные добавки (гранулированные доменные или электротермофосфорные шлаки, активные минеральные добавки, кварцевые пески). Они должны удовлетворять требованиям соответствующих действующих нормативных документов.

Воздушная негашеная известь без  добавок подразделяется на три сорта: 1, 2 и 3; негашеная порошкообразная  с добавками — на два сорта: 1 и 2; гидратная (гашеная) без добавок и с добавками на два сорта: 1 и 2.

Требования к воздушной извести.

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

 Примечания:

1. В скобках указано содержание  МgO для доломитовой извести.

2. СО2 в извести с добавками определяют газообъемным методом.

3. Для кальциевой извести 3-го  сорта, используемой для технологических  целей, допускается по согласованию  с потребителями содержание непогасившихся зерен не более 20 %.

Влажность гидратной извести не должна быть более 5 %.Сортность извести определяют по величине показателя, соответствующего низшему сорту, если по отдельным показателям она соответствует разным сортам.

Требования к химическому составу  гидравлической извести.

Химический состав	Норма для извести, %, по массе
	слабогидравлической	сильногидравлической
Активные СаО + МgО:
не более	65	40
не менее	40	5
Активный МgO, не более	б	6
СО2, не более	6	5

Предел прочности образцов, МПа (кгс/см2), через 28 сут. твердения должен быть не менее:

а) при изгибе:

0,4 (4,0) - для слабогидравлической извести;

1,0 (10) - для сильногидравлической извести;

б) при сжатии:

1,7 (17) - для слабогидравлической извести;

5,0 (50) - для сильногидравлической извести.

Вид гидравлической извести определяют по пределу прочности при сжатии, если по отдельным показателям она относится к разным видам.

Содержание гидратной воды в негашеной извести не должно быть более 2 %.

Степень дисперсности порошкообразной  воздушной и гидравлической извести  должна быть такой, чтобы при просеивании  пробы извести сквозь сито с сетками  № 02 и №008 по ГОСТ 6613 проходило соответственно не менее 98,5 и 85 % массы просеиваемой пробы. Максимальный размер кусков дробленой  извести должен быть не более 20мм.

Воздушная и гидравлическая известь  должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема.

Области применения

Область применения извести многогранна  и важна. Наиболее крупными потребителями  данной продукции являются черная металлургия, строительная индустрия, целлюлозно-бумажная промышленность, химическая промышленность, сахарная промышленность и сельское хозяйство. Также в значительных объемах известь используется для  охраны окружающей среды (нейтрализация  сточных вод и дымовых газов).

Охрана окружающей среды: Известь используется при очистке дымовых газов от оксида серы. Известь смягчает воду, осаждает органические вещества, находящиеся в воде, а также производит нейтрализацию кислых природных и отбросных сточных вод.

Сельское хозяйство: При внесении извести в почву устраняется вредная для сельскохозяйственных растений кислотность. Почва обогащается кальцием, улучшается обрабатываемость земли, ускоряется гниение гумуса, при этом заметно снижается потребность во внесении больших доз азотных удобрений. Известняк используется для улучшения качественной характеристики почвы, например, в сельском хозяйстве. Воздействием извести раскисляется почва, пополняется запас кальция в коллоидном комплексе почвы, повышается доступность фосфора для растений, улучшает физические свойства почвы, её водный и воздушный режим. В сельском хозяйстве известь используется для известкования - дезинфекции животноводческих ферм, бытовых помещений. В животноводстве и птицеводстве гидратная известь используется для подкормки с целью устранения дефицита кальция в рационе животных, а также для общего улучшения санитарных условий содержания скота.

Металлургия: Неоценимо значение применения извести в горнодобывающей и перерабатывающей металлургической промышленности. Известь - необходимый компонент в технологическом процессе обогащения полиметаллических и железистых руд горно-обогатительных комбинатов.

Химическая промышленность: Перспективно применение гидратной извести и известковых сорбентов для получения химически осажденного высокодисперсного карбоната кальция, используемого при изготовлении высших сортов мелованной бумаги и как наполнителя в электронной, электротехнической, кабельной, резинотехнической, лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической промышленности. А так же известь используется для получения гипохлорита кальция, для получения фторида кальция.

В нефтехимической промышленности известь используется как нейтрализатор кислых гудронов.А так же в качестве реагента в основном органическом и неорганическом синтезе.

Строительство: Известь - один из самых экологически чистых строительных материалов. Строительную известь применяют для приготовления строительных растворов, в производстве известково-пуццолановых вяжущих, в производстве термоизоляционных материалов,  для изготовления искусственных каменных материалов — силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, газобетона (газосиликата), а также в качестве покрасочных составов, в производстве сухих строительных смесей: штукатурных, клеевых, композиций для заделки межплиточных швов, кладочных составов, шпатлевок.

Пищевая и кожевенная промышленность: Известь применяется в основном как омылитель жиров.

Текстильная промышленность: Известь применяется при обработке тканей в процессе крашения.

2.Свойства тяжелого цементного бетона.

Тяжелый бетон — типичный представитель  искусственных строительных конгломератов. В нем отвердевшее цементное  тесто, или цементный камень, полно­стью окружает каждую частицу мелкого и крупного заполнителя и, кроме того, заполняет пространство между этими частицами, составляя, таким образом, непрерывную пространственную сетку, или матрицу. В процессе отвердевания цементного теста частицы заполнителя оказались сцементированными в общий монолит. В монолите 20—30% его объема занимает цементный камень, а на долю за­полнителя приходится, следовательно, 70—80% объема. В пределах объема тяжелого бетона имеется также капиллярно-поровая часть, которая образуется в результате испарения свободной воды, недоуплотнения смеси и усадочных явлений. Поры имеются также в частицах заполнителя, а микропоры характерны для цементного кам­ня. Нередко воздушные поры (1—2%) равномерно распределены в объеме бетона, возникая в процессе перемешивания бетонной смеси со специальной воздухововлекающей добавкой, что обычно повышает морозостойкость бетона. Поры цементного камня можно разделить условно на особо тонкие, например, диаметром до 1000 А, ; называемые гелевыми, и более грубые диаметром, например, от ; 1000 А до 10 мкм, называемые капиллярными, поскольку многие из них взаимосвязаны, образуя своеобразную систему «микроканалов», доступных к проникновению и движению по ним внешней водной среды, понижающей морозостойкость бетона.

Непременной структурной частью бетона, подобно другим конгломератам, являются контактные зоны (обычно шириной до 50—65 мкм), микроструктура цементного камня  в которых несколько отлична  от такой же структуры в объемном цементном камне по­вышенной концентрацией кристаллической фазы и пониженным содержанием микропор. Контактный слой может также отличаться химическим составом его кристаллической фазы. Такова в общих чертах структура и микроструктура тяжелого цементного бетона.

В значительной мере структура по свойствам неоднородна, как неоднородны  составляющие ее компоненты (щебень, песок, цементный камень). Она не свободна от многих дефектов, связанных с  технологическим и эксплуатационным периодами, что отражается на уровне показателей механических свойств  и долговечности бетона.

Для тяжелых бетонов характерным  является не только высокое значение средней плотности, но и высокая  прочность. Значения средней плотности  находятся в пределах 1800—2500 кг/м3, а прочность по сжатию — от 5 до 80 МПа. Проектные марки его по пределу прочности при сжатии: М50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700 и 800.