Воздушная известь
Сырьевые материалы для производства воздушной извести должны состоять в основном из углекислого кальция (известняк, мел, мрамор и т. д.), однако известковые породы, как правило, содержат примеси глинистых веществ, углекислого магния, кварца и др.
Обжиг извести производится в шахтных или во вращающихся печах при температуре 900… 1 300°С. В зоне обжига происходит диссоциация СаС03 и MgC03 по следующим реакциям:
СаС03 -» СаО + С02 MgC03 -» MgO + С02
Глинистые вещества, обычно присутствующие в известняках, участвуют в твердофазовых реакциях с образованием силикатов, алюминатов и ферритов кальция, присутствие которых замедляет и делает менее полным гашение извести.
Гашение извести — это процесс ее взаимодействия с водой по реакции СаО + Н20 = Са(ОН)2, которая протекает с выделением большого количества теплоты и увеличением в объеме твердой фазы в 2 — 3,5 раза. Температура при гашении достигает 100 °С, вызывая кипение воды, поэтому негашеную известь называют кипелкой. Воздействие паров кипящей воды и увеличение объема продуктов реакции приводит к распаду комьев извести на частицы тонкого порошка. При производстве строительной извести процесс гашения заменяет помол.
Примеси глинистых минералов и кварца, с одной стороны, уменьшают способность извести к гашению, а с другой стороны — сообщают извести гидравлические свойства. Если содержание этих примесей в известняке превышает 6 %, то продукт обжига является гидравлической известью. Примесь MgC03, дающая в результате обжига магнезию MgO, также снижает скорость гашения. Воздушную известь в зависимости от содержания MgO подразделяют на кальциевую (до 5 %); магнезиальную (5 …20 %); доломитовую (свыше 20 до 40 %). При гашении извести, регулируя количество добавленной воды, можно получить два продукта: сухой порошок — пушонку (около 75 % воды) или тесто (около 250 %).
Помол извести применяют, когда в сырье содержится значительное количество глинистых и магнезиальных примесей. При этом не образуется отходов, неизбежных при гашении извести. Присутствие в извести измельченных силикатов и алюминатов не только не ухудшает качества извести, но и придает ей некоторую водостойкость. Растворы из молотой негашеной извести твердеют быстрее и достигают более высокой прочности, чем растворы из пушонки.
Гидрокарбонатное твердение известковых растворов происходит на воздухе и складывается из двух одновременно протекающих процессов: 1) испарения воды и постепенной кристаллизации гидрата оксида кальция из насыщенного раствора; 2) карбонизации Са(ОН)2 углекислотой воздуха по уравнению Са(ОН)2 + + С02= СаС03 + Н20.
Твердение известкового раствора протекает очень медленно из — за образования на поверхности тонкого слоя СаС03, затрудняющего испарение воды из раствора и проникновение С02 внутрь.
Гидросиликатное твердение происходит при обработке известково-песчаных изделий в автоклавах (см. подразд. 12.1), где под воздействием пара повышенного давления 0,8… 1,6 МПа и температуры 170…200°С происходит взаимодействие между известью и кремнеземом песка с образованием гидросиликата кальция: СаО + Si02 + Н20 -» СаО ■ Si02 • Н20. Помол кварцевого песка приводит к ускорению этой реакции.
Прочность гашеной извести невысока; через 28 сут она составляет 0,5… 1,0 МПа. Прочность молотой негашеной извести примерно в 2 — 3 раза выше. Воздушная известь дает при твердении высокую усадку, которую снижают добавлением большого количества песка.
Испытания воздушной извести включают в себя определение степени дисперсности, определение времени гашения, определение содержания непогасившихся зерен, определение влажности гашеной извести.
Таблица 8.4
|
Оценка качества воздушной извести основана на ее химическом составе и пластических свойствах, а не на прочности. Поэтому магнезиальная известь, дающая более прочные растворы, расценивается ниже кальциевой извести, а доломитовая — ниже магнезиальной.
В зависимости от активности (суммарного содержания оксидов кальция и магния) известь подразделяются на три сорта (табл. 8.4).