| 8. Механизмы для гашения извести
Для гашения извести в порошок применяют гасильные барабаны-гидраторы, работающие под давлением пара, и различные механические известегасители, работающие при обычном давлении. Схема гасильного барабана, работающего под давлением пара 4 ати, приводится на рис. 26.
После загрузки барабана негашеной известью и введения воды повышается давление пара. При бурном гашении извести давление пара может повышаться быстро, поэтому для быстрого снижения давления пара труба выпуска пара и имеющиеся на ней вентили должны иметь достаточный диаметр. В Германии и др. странах были случаи взрыва гасильных барабанов, поэтому для их эксплуатации введены государственные нормы. В качестве примера на рис. 27 приводится схема подводки воды и пара к гасильному барабану, отвечающая требованиям норм эксплуатации сосудов, работающих под давлением, действующих в Германии.
Допускаемое рабочее давление в барабане при этом должно составлять не менее 10 ати. Барабан должен быть испытан гидравлическим способом под давлением воды, превышающим рабочее давление по меньшей мере на 5 ати.
Манометр и предохранительный клапан должны быть соединены с трубой выпуска и защищены от проникновения в них пыли особой отводящей трубой. Входящая в барабан труба должна иметь диаметр 80 мм при объеме барабана до 6 м3 и не менее 100 мм при объеме барабана свыше 6 м3. Имеется еще ряд специальных требований, предъявляемых к установке и взаимному расположению предохранительного клапана, вентилю выпуска пара и манометру.
Гидраторы непрерывного и периодического действия, работающие при атмосферном давлении, применяются только в случае, если они обеспечивают достаточно полное гашение извести, необходимое для запаривания изделий в автоклаве. Схема такого гидратора периодического действия показана на рис. 28.
Он состоит из большого вращающего диска 1 с бортом 2 и системы лопаток или скребков 3. Последние укреплены на вертикальном валу 4 в центре диска. Сверху над гасителем имеется колпак 5 с трубой для отвода пыли, увлекаемой парами воды. Загрузка извести производится из бункера 6.
До гашения известь-кипелка дробится на куски величиной 10—15 мм, а при употреблении магнезиальной извести 3—5 мм. Измельченная известь-кипелка и вода, в точно дозированных количествах, поступают в гаситель; при гашении жирной извести сначала подают воду, а затем известь, что предохраняет пушонку от перегорания. При менее жирной извести в гаситель сначала подают измельченную известь-кипелку, а затем воду. Количество воды для гашения обычно в 2—3 раза превышает теоретически необходимое. Через 4—5 мин. после соприкосновения извести с водой, в гасителе вследствие реакции гашения начинается выделение тепла. При вращении диска гасящаяся масса перемешивается лопатками и скребками.
Вследствие излишка воды по отношению к погасившейся части извести в гасителе образуется некоторое количество известкового теста, обволакивающего куски гасящейся извести. Постепенно излишек воды испаряется, выделяющийся пар разрыхляет известь, и в гасителе образуется тонкий порошок гидратной извести, причем температура ее достигает примерно 95°. Процесс гашения длится 15—20 мин., после чего поворотом лопаток пушонка направляется к центру диска, откуда через люк выгружается в силосы. Они служат одновременно складом и местом для догашивания извести оставшейся в ней влагой. В зависимости от жирности извести производительность гасителя составляет 1—5 т пушонки за 1 цикл гашения.
После выдерживания в силосах пушонку отсеивают на ситах или сепараторах для отделения от нее непогасившихся частиц.
На рис. 29—32 показаны принципиальные схемы нескольких известных типов гидраторов. Детальные описания режимов работы этих гидраторов приведены в специальных трудах.
На рис. 33 показан известегаситель непрерывного действия. Он состоит из ряда дисков с бортами 1, расположенными один над другим, с системой вращающихся скребков и лопаток 2. При гашении известь постепенно перемещают сверху вниз, с одного диска на другой. Пары воды вместе с уносимой пылью удаляются через вытяжную трубу 3, которая снабжена пылеуловителем и специальным устройством для конденсирования паров воды. Это предохраняет рабочее помещение от пыли и влаги.
До последнего времени на заводах известково-песчаных изделий известковое тесто и молоко не применялись. Плохая смешиваемость влажной извести, известкового теста и молока с водой в обычных смесительных механизмах являлась причиной применения на заводах силикатного кирпича способа гашения извести в сухой порошок. С появлением дезинтеграторного способа приготовления известково-песчаных смесей стало возможным успешно применять известковое тесто и молоко. В последнее время многие предприятия, выпускающие силикальцит, перешли на приготовление в дезинтеграторе влажных смесей.
Гомогенность смесей значительно улучшилась. Если в дезинтеграторе приготовить силикальцитную смесь с 10% СаО из жидкой гашеной извести, содержащей 2,5 л воды на 1 кг СаО и песка влажностью 5%, то влажность будет около 30%, такая смесь хорошо формуется литьем. Поэтому на заводах силикальцитных изделий, гашение извести может производиться не только в пушонку, но и в тесто.
Представляет интерес известегаситель системы А. М. Кузнецова. Он состоит из трех вертикальных барабанов (рис. 34). Первый внутренний барабан 1 вращается со скоростью 32 об/мин, а два остальных барабана 2 и 3 — неподвижные. Первый барабан имеет три наклонные решетки 4 с отверстиями в 60, 35 и 6 мм, считая сверху вниз. Решетки вращаются вместе с внутренним цилиндром. На центральном валу укреплены находящиеся над решетками неподвижные лопасти 5, а также зонты 6. Для протирания известкового теста через отверстия нижней решетки к нижним лопастям приделаны стальные щетки 7.
Куски известки-кипелки размерами 12—15 см загружаются через воронку 8 в заполненный водой внутренний барабан, в котором поддерживается постоянный уровень воды. Известь-кипелка, попав на первую вращающуюся наклонную решетку, измельчается лопастями и проваливается на вторую решетку. Здесь она вновь измельчается лопастями и проваливается на нижнюю решетку, где окончательно перетирается стальными щетками и превращается в пульпу. Последняя проходит нижнюю решетку и увлекается течением воды в пространство между барабанами 1 и 2, а затем через ряд крупных отверстий, имеющихся в стейке барабана 2, попадает в пространство между барабанами 2 и 3, после чего пульпа через патрубок 9 выпускается из гасителя.
Известь, поступающая из аппарата гашения, содержит 70—80% воды. Вследствие медленного движения известкового молока в гасителе непогасившиеся тяжелые частицы извести успевают осесть на решетках и зонтах, откуда периодически удаляются при опускании зонтов. В этом гасителе механическим путем осуществляется, дробление известки-кипелки, гашение ее водой и просев через несколько решеток с последовательно уменьшающимися отверстиями. Из гасителя известковое молоко поступает в отстойники, где оно превращается в тесто. Производительность гасителя 600—700 кг извести-кипелки в час.
Имеется много других типов механизмов для гашения извести в тесто и молоко. Все оии представляют собой агрегаты для смешивания и сепарации. Пригодность их для гашения извести различного качества рекомендуется определить экспериментальным путем. Однако наиболее совершенной конструкции будет такой гидратор, который, производя гашение извести, сможет также регулировать в нужном направлении физико-химические процессы.
9. Помол извести
В производстве силикатного кирпича и других видов силикатных изделий известь употребляется в молотом виде и гасится в смеси с песком в силосах или смесительных барабанах. В производстве известково-песчаных изделий применяется молотая известь, которая после смешения с песком и водой и разливки известково-песчаного раствора по формам продолжает гаситься и в формах. В производстве пено- и газосиликальцитных изделий применяется гашеная известь, но для того, чтобы раствор загустевал в формах до запаривания, в смесь добавляется молотая негашеная известь.
В производстве силикатных изделий основным агрегатом для помола извести является шаровая мельница.
В начальном периоде развития силикальцитного производства для помола извести также применялась шаровая мельница, рекомендовалось применять и вибромельницу. Для изготовления силикатного кирпича и силикатных изделий требуется известь тонкого помола, других требований к гранулометрическому составу извести не предъявляется.
В производстве смесей для пеносиликальцитных изделий в обычных мешалках периодического действия слишком высокая тонкость помола извести не только не требуется, но ее употребление отрицательно влияет на качество изделий. При добавлении в силикальцитный раствор слишком мелкой извести-кипелки образуются комки диаметром в несколько сантиметров, что аналогично комкованию муки при ее замешивании в воду. При перемешивании раствора в мешалке эти комки не разрушаются, они снижают прочность и морозостойкость изделий, вызывают перерасход извести.
На Опытном заводе в начале производства пеносиликальцита помол негашеной извести производился в вибромельнице периодического действия (рис. 35).
При этом в пеноизделиях имелось большое количество отдельных комков и крупных известковых гнезд.
В дальнейшем на заводе для помола извести была установлена шаровая мельница непрерывного действия фирмы «Zemag-Zeitz» (рис. 36). Длина корпуса мельницы 260 см, диаметр 93 см. Число оборотов корпуса — 32 об/мин. Мощность мотора 14 кет. Диаметр шаров 7,0 см. Общий вес шаров 1,5 т. .Мельница заполнялась известью, размельченной на куски величиной до 2-х см. Производительность шаровой мельницы — 1,0 т/час.
С применением извести-кипелки, молотой в шаровой мельнице, уменьшались количество и размер кусков извести, попадавшихся в изделиях, улучшилась структура изделий, повысилась прочность на сжатие и снизился процент брака.
Рассматривая молотую в шаровой мельнице известь под микроскопом, можно видеть большое количество тонких сплющенных чешуек (рис. 37). Образование таких частичек является специфическим явлением как бы вторичного образования при помоле в шаровой мельнице такого мягкого материала, как известь. Под давлением и ударами шаров молотая известь частично уплотняется тонким слоем на стенках мельницы и на поверхности шаров, а затем вновь измельчается в более крупные зерна, которые входят в состав общей массы молотой извести. Детальное исследование помола извести, в шаровой мельнице произвел Г. Хюттиг.
Помол извести в дезинтеграторе исключает возможность комкования или флоккулирования измельчения.
В дезинтеграторе при вращении корзин под действием ударов стальных пальцев в первую очередь размельчаются более крупные и непрочные куски извести. Мелкие и легкие частицы извести движутся в дезинтеграторе вместе с воздушными течениями и вихрями и больше не размельчаются и не соединяются между собой.
В извести, молотой в вибромельнице, содержится наибольшее количество крупных зерен (табл. 12). Но в ней имеется и большое количество очень мелких частиц, на что указывает величина удельной поверхности (3300 смг\г). Именно такие частицы и способствуют образованию комков при замешивании негашеной извести в смесь. Известь, молотая в шаровой мельнице, содержит большое количество тонких чешуек. Все фракции более 0,1 мм, в основном, состоят из частиц с двумя параллельными поверхностями.
Гранулометрический состав известей, молотых в вибромельнице, шаровой мельнице и дезинтеграторе, приводится на рис. 38 и в таблице 12.
Гранулометрический состав извести, молотой в дезинтеграторе, значительно отличается от известей, молотых в шаровой мельнице и вибромельнице. Объемный вес дезинтегрированной извести в сыпучем состоянии оказался на 14% меньше объемного веса такой же извести, молотой в шаровой мельнице.
Известь, молотая в дезинтеграторе, содержит значительно меньшее количество крупных фракции. Относительно небольшая удельная поверхность указывает на незначительное содержание в извести очень мелких частиц.
Для сравнения технологических свойств извести, молотой в дезинтеграторе при одинаковом режиме работы обеих корзин (1420 об/мин), эту же известь мололи и в шаровой мельнице.
Молотая в дезинтеграторе и шаровой мельнице известь использовалась таллинским Опытным заводом для изготовления пеносиликальцитных стеновых блоков. По объему известь дозировалась в равных количествах, поэтому расход дезинтегрированной извести был на 14% меньше, чем извести, молотой в шаровой мельнице. Известь, молотая в дезинтеграторе, смешивалась с песком лучше, чем молотая в шаровой мельнице. По внешнему виду пеноизделия из смеси с дезинтегрированной известью не отличались от пеноизделий, изготовленных из смеси с известью, молотой в шаровой мельнице.
Были изготовлены также образцы-кубики из пеносмеси различных объемных весов на базе извести, молотой в дезинтеграторе и шаровой мельнице. Образцы запаривались вместе с изделиями, изготовлявшимися на заводе в производственном автоклаве. Прочность образцов, изготовленных из извести, молотой в дезинтеграторе, при всех равных объемных весах оказалась, примерно, на 25 кг/см2 большей, чем у образцов, изготовленных из извести, молотой в шаровой мельнице (рис. 39). Структура пеносиликальцита из дезинтегрированной извести оказалась более однородной и почти не содержала видимых простым глазом склеившихся кусочков извести.
Влияние помола извести-кипелки на загустевание пеносмеси определялось следующим образом. В пеносмесь 30% влажности замешивали известь, молотую в шаровой мельнице и в дезинтеграторе, в количестве 10% от общего веса сухой смеси. Загустевание определялось через равные промежутки времени при помощи прибора Вика.
При употреблении извести, молотой в шаровой мельнице, загустевание раствора начинается несколько раньше, чем раствора с известью, молотой в дезинтеграторе. Объясняется это большим содержанием мелких частиц извести и поэтому более быстрым связыванием воды в начальный период реакции.
При употреблении извести, молотой в дезинтеграторе, загустевание начинается несколько позже, но проходит равномернее и полнее вследствие более однородного состава дезинтегрированной извести.
Производственная практика и данные исследований показывают, что качество молотой извести зависит не только от тонкости помола, но и от однородности состава ее зерен. Помол извести в дезинтеграторе в сравнении с помолом в других механизмах позволил получить молотую негашеную известь более высокого качества.
Однако для помола извести в дезинтеграторе требуется сконструировать пыленепроницаемый дезинтегратор. Износ пальцев дезинтегратора при помоле извести оказался незначительным в сравнении с износом пальцев при помоле песка. В производстве пеносиликальцитных изделии вместо предварительного помола извести в дезинтеграторе и последующего ее перемешивания с песком и пеной в пеномешалке удобным и экономичным оказалось приготовление смесей в дезинтеграторе путем одновременной подачи в него комовой извести, песка и необходимого для формования количества воды.
Производство извести и ее применение при изготовлении известково-песчаных изделий
И. А. Хинт |
