| 5. Известь, применяемая в производстве известково-песчаных изделий
И. П. Гвоздарев считает. что известь, применяемая в производстве силикатного кирпича, должна быть жирной: содержание в ней свободной окиси кальция должно быть не менее 75%. содержание окиси магния не должно превышать 2%. Суммарное содержание окиси кальция и окиси магния в извести, прокаленной до постоянного веса, должно быть не ниже 96%. Известь должна быстро гаситься; конец гашения извести должен наступать не позднее 30 мин. с момента погружения ее в калориметре в воду. Высокие требования предъявляет к извести ОСТ-5810 «Известь для силикатного кирпича».
В целях получения лучшей извести для силикатного кирпича известняк рекомендуется промывать до обжига.
В производстве силикатного кирпича имеется опыт по применению различных магнезиальных и содержащих примеси известей. В 1901 г. проф. М. Глазенап обосновал возможность использования магнезиальных известей. По данным X. Зегера и Е. Крамера для изготовления силикатного кирпича лучшей оказалась известь мягкого обжига. Пережженная известь гасится трудно и при запаривании вызывает появление дефектов в изделиях. Общим показателем качества извести является ее способность гаситься. Чем лучше известь гасится, тем она более пригодна для производства силикатного кирпича. П. Бэссей придает химическому составу извести меньшее значение, чем ее способности гаситься. Высказывались мнения, что при высоких температурах обжига дефекты кристаллической решетки СаО уменьшаются и тем самым снижается реакционная способность и скорость гашения.
В 1900 годах в Голландии и Германии при производстве силикатного кирпича, изготовляемого на основе гидравлической извести, было отмечено, что он имел меньшую морозостойкость, чем кирпич, изготовляемый на основе кальциевой извести. Объясняли это тем, что в первом случае сырец начинал твердеть с поверхности еще до помещения его в автоклав. Предполагалось, что затвердевший до запаривания в автоклаве слой не соединяется с массой сырца и под действием атмосферных условий отслаивается. Такие утверждения были взяты под сомнение и позднейшие опыты их не подтвердили. Было выяснено, что сильно гидравлические извести, обожженные при специальных мягких режимах и тонко размолотые до гашения, вполне пригодны для изготовления силикатного кирпича. При применении гидравлической извести на поверхности силикатного кирпича образуется слой, твердеющий до запаривания. Он имеет меньшую паропроводимость, чем незатвердевшая масса. Поэтому, как показали наши исследования, если в начальный период запаривания в автоклаве будут допущены резкие колебания давления пара, в результате которых давление внутри изделий окажется выше давления в пространстве автоклава, в изделиях могут возникнуть поверхностные дефекты. При равномерном впуске пара и выдерживании давления пара без колебаний на поверхности изделий, изготовленных из гидравлических известей, не возникает дефектов, влияющих на их долговечность.
В производстве имеется некоторый опыт применения и карбидных известей. Смешение песка и извести в обычных смесительных механизмах представляет большие трудности. Именно поэтому до последнего времени, несмотря на низкую стоимость, карбидная известь почти не применялась в производстве силикатного кирпича. При дезинтеграторном способе изготовления известково-песчаных изделий, где достигается идеальное смешение песка с известью любой влажности, и даже известковым молоком, вновь стал актуальным вопрос применения карбидной извести.
В последнее время в производстве силикатного кирпича стали применять один из побочных продуктов производства синтетического каучука, так наз. буна-известь. Для этого порошок буна-извести перемешивается в барабане с песком, а затем для лучшего смешения масса дополнительно обрабатывается на бегунах. При дезинтеграторном способе перемешивания песка и извести в барабане и бегунах не требуется.
Хотя вопросами применения магнезиальных известей для производства известково-песчаных изделий занимаются давно,, использование их было очень ограничено, так как магнезиальные извести ни в силосах, ни в гасильных барабанах не гасятся до сохранения постоянства объема. Вопрос исследовался теоретически, и практически. Выяснилось, что при запаривании в автоклаве изделий, изготовленных из магнезиальных известен и песка, Mg(OH)2 и SiO2 соединяются между собой также, как Са(ОН)2 и SiO2. Прочность изделий при этом получается не ниже прочности изделий, изготовленных из кальциевых известей. Оказалось, что если замешивать в смесь добавки трепела, тонкоразмельченной глины или молотого боя глиняного кирпича, можно получить силикатный кирпич удовлетворительного качества и из известей с большим содержанием магния. При этом рекомендуется значительно повысить тонкость помола магнезиальной извести и увеличить давление пара в гасильном барабане до 8 ати. Следует обратить серьезное внимание на обжиг магнезиальной извести. Наблюдения показали, что жесткий краткосрочный обжиг доломитового известняка дает известь, которая быстро и полностью гасится при сравнительно умеренном режиме гашения. На заводе силикатного кирпича в Орше применяют магнезиальную известь для производства вибрированных изделий и пеносиликальцитных изделий с добавлением цемента.
Имеются некоторые предложения по применению в производстве силикатного кирпича вместо извести других щелочных соединений, например, производить частичную замену извести окисью цинка. Но это оказалось неэкономичным.
Соответствующими исследованиями показано, что окиси Fe2O3, Аl2O3, Сr2O3, МnO2, РbО2 при запаривании реагируют с SiO2. При этом для повышения основности этих окисей в смесь добавляется едкий натрий.
Делались попытки изготовить в автоклаве искусственный камень из смесей молотого известняка, песка и едкого натрия при формовке изделии прессованием. Однако из-за высокой стоимости едкого натрия этот способ не нашел промышленного применения. Неэкономичным оказалось также предложение частично заменять известь цементом в производстве силикатного кирпича. При этом качество кирпича не повышается.
Имеется ряд исследований, касающихся применения извести для изготовления силикатного кирпича, но до настоящего времени нет сравнительных данных исследований влияния отдельных видов извести на свойства силикатных материалов. Поэтому нет и единой точки зрения по вопросу, какими свойствами должна обладать известь для производства силикатных изделий.
Производственная практика показывает, что при изготовлении силикальцитных изделий дезинтеграторным способом возможно использование и низких сортов извести. Это подтверждается данными следующего опыта. Из одной и той же партии извести Раккеского, известкового завода (ЭССР) была отобрана крошка, содержавшая сланцевую золу и прочие примеси, оставшиеся в ней при обжиге (проба III), был взят также крупный кусок известняка, декарбонизированного лишь с поверхности на глубину около 15 мм. В последнем обожженную часть отделили от необожженной (сердцевины куска), получив соответственно пробы I и II. Данные активности и гашения этих проб по ГОСТу 9179-59 приводятся в таблице 2.
В ходе опыта было установлено, что на гашение пробы III в автоклаве под давлением пара 4 ати до постоянства объема было затрачено 2 часа. Постоянство же объема проб I и II было достигнуто при гашении в воле при обычной температуре. После гашения проб известей они были смешаны в лабораторном дезинтеграторе с песком карьера завода «Кварц».
Извести дозировались в таких пропорциях, чтобы все смеси содержали по возможности равные количества активной СаО. Из полученных трех смесей были приготовлены еще 4 смеси (табл. 3). Из семи полученных смесей были отформованы образцы с равным объемным весом 1.8 г/см3 и влажностью 8%. Запаривание производилось в промышленном автоклаве в течение 12-ти часов под давлением пара 8—9 ати, затем образцы испытывались на сжатие. Данные приведены в таблице 3.
В этой же таблице приведены расчетные прочности на сжатие, вычисленные по разработанной нами методике. Так как содержание активной извести в смесях значительно колебалось, то отношение расчетной и практически полученной прочности лучше характеризует качество применяемой извести, чем показатели прочности.
Наименьшие прочности даст плохо обожженная известь (11). Для получения одной и той же активности смеси ее расход составил 43,5% (табл. 3). Примерно аналогичные показатели имеет известь (III), содержащая сланцевую золу и другие примеси. При низкой активности смеси, инертный материал, содержащийся в извести и замешиваемый в смесь, не имеет равного с песком значения в образовании монолита, что является причиной снижения прочности образцов. Так как содержащиеся в золе разные кислотные окислы SiO2, А12О3 и др. в автоклаве при заларивании входят в соединение с известью и участвуют в образовании структуры монолита, то применение известен, богатых золой, не вызывает большого снижения относительной прочности. У недожженных известей инертная часть представляется, главным образом, в виде СаСО3, не являющейся активной по отношению к извести при запаривании. Применение таких известен обусловливает ухудшение структуры и снижение прочности изделий.
При дезинтеграторном способе производства, где в процессе подготовки смесей ее составляющие подвергаются специальной механической обработке и гомогенизируются во взвешенном состоянии, прочности изделий из малоактивных смесей с плохо обожженными известями, содержащими примеси, вполне удовлетворяют практическим требованиям. На Опытном заводе в течение последних лет были произведены исследования пригодности 67 разных известей для производства силикальцитных изделий. Содержание в них СаО колебалось в пределах 46,2÷97,5%,содержание Mgo — 0,4÷27,1%, содержание R2O3 — l,8÷13,5%. Скорость гашения составляла от двух минут до нескольких часов, температура гашения от 20 до 95°. Все эти извести оказались пригодными для изготовления литых, вибрированных и прессованных силикальцитных изделий, смеси для которых приготовлялись из гашеной извести. Плотные силикальцитные изделия хорошего качества изготовлялись даже из сланцевой золы пылевидного сжигания, в которой содержание активной СаО было ниже 20% [36,60]. При дезинтеграторном способе производства силикатных и силикальцитных изделий при применении малоактивных известей, содержащих примеси, следует обеспечить достаточность гашения извести с тем. чтобы смеси при запаривании сохранили постоянство объема.
При изготовлении пено- и газосиликальцитных изделии к качеству извести предъявляются более высокие требования. Кроме участия в образовании структуры монолита при запаривании, молотая известь должна гаситься в формах, благодаря чему уменьшается влажность сырца и он густеет, приобретая прочность, достаточную для запаривания.
Из числа 67 исследованных известей лишь 3 оказались не пригодными для изготовления ячеистых силикальцитных изделий. Они содержали более 20% MgO. скорость их гашения превышала 1 час. а температура гашения была ниже 40о.
Качество гашеной извести во многом зависит от работы гасильной установки и режима гашения. Пригодной является любая известь, если она загашена в мере, предотвращающей образование дефектов в изделии. Дефекты появляются вследствие изменения объема сырца при гашении извести в автоклаве (в особенности при изготовлении прессуемых и др. изделий, формуемых при небольшой влажности).
Широкая производственная практика показала, что применение высокоактивных известен для изготовления силикальцитных изделий более экономично, чем малоактивных.
Отметим, что силикальцитные изделия можно изготовлять из извести весьма невысокой активности (например, из сланцевой золы пылевидного сжигания). Но на образование структуры изделий требуется определенное количество активной СаО, поэтому при малоактивных известях количество расходуемой извести возрастает. Пригодность известей, имеющих активность ниже 50%, рекомендуется проверять технологическими испытаниями.
Некоторыми авторами высказывалось мнение, что при определении активности извести титрованием кислотой невозможно выявить действительное количество основного вещества, принимающего участие в реакции запаривания. Это подтверждает и производственная практика Опытного завода при использовании малоактивных известей или сланцевой золы пылевидного сжигания. При применении малоактивных известей общее количество СаО в смеси может быть несколько меньше, чем при чистых известях.
Производство извести и ее применение при изготовлении известково-песчаных изделий
И. А. Хинт |
