Мелене негашене вапно

До недавнього часу повітряну вапно застосовували в будівництві тільки в гасінні вигляді. У 30-х роках І. В. Смирнов запропонував застосовувати вапно в тонкоподрібненому негашене вигляді. Він, а потім Б. В. Осип показали, що при певних умовах можливе гідратне твердіння негашеного вапна, т. Е. Твердіння при взаємодії з водою з утворенням гідроксиду кальцію подібно твердненню портландцементу або гіпсу при реакції з водою з виникненням гідратних новоутворень.

Тонкоподрібненого негашене вапно має ряд переваг при виготовленні розчинів і бетонів перед гідратної вапном у вигляді порошку або тесту. У цьому випадку немає відходів і всі компоненти тоікоізмельченной вапна раціонально використовуються під час твердіння (в тому числі силікати, алюмінати, ферити і карбонат кальцію) .Молотая негашене вапно характеризується меншою водопотребностью, ніж гашене вапно. Питома поверхня меленого негашеного вапна зазвичай значно менше питомої поверхні гідратного вапна, тому необхідну легкоукладальність розчинної або бетонної суміші на меленого негашеного вапна отримують при зниженій кількості води. Зниження ж водопотребности розчинних і бетонних сумішей сприяє збільшенню їх міцності при твердінні. Крім того, негашене вапно, гидратируясь в уже укладених в справу розчинах і бетонах, пов'язує велику кількість води, що переходить в тверду фазу. Як відомо, оксид кальцію при переході в гідрат пов'язує 32,13% води. Все це сприяє отриманню розчинів, бетонів і виробів на меленого негашеного вапна підвищеної щільності і міцності в порівнянні з одержуваними на гашеного вапна.

При гідратний твердінні меленого негашеного вапна виділяється значна кількість теплоти, тому вироби на такий вапна при температурах нижче нуля тверднуть спокійніше і мають кращі показники міцності, так як навколишні умови сприяють швидкому відведенню теплоти і зменшення термічних напружень.

Зазначені переваги меленої негашеного вапна сприяють її застосування у виробництві різних будівельних матеріалів і виробів.

Сприятливі результати при гідратний твердінні меленого негашеного вапна можна отримати лише за таких умов: застосування вапна тонкого пр'мо-ла; дотримання певного водоізвесткового відносини; відведення теплоти або використання інших прийомів, що не допускаюш.іх розігрівання твердіє розчину або бетону до температур, що викликають інтенсивне випаровування води (особливо при кипінні); припинення перемішування розчину або бетонної суміші на певному етапі гідратації вапна.

Негашене вапно слід подрібнювати до питомої поверхні 3500-5000 см2 / г, причому залишок иа ситі № 02 повинен бути близьким до нуля, а на ситі № 008 НЕ перевищувати 4-6%.

Кількість пережога в меленої негашеного вапна не повинно перевищувати 3-5% Твердіння негашеного вапна протікає нормально при вмісті води в розчинної або бетонної суміші в межах 100-150% по масі вапна. При малому вмісті води (60-80% по масі вапна) температура різко підвищується, розпушується структура, перешкоджаючи схоплювання і твердіння маси. При гідратації нормально обпаленої вапна практично протягом першої години після за-творіння її водою виділяється 1 160 кДж теплоти на 1 кг оксиду кальцію. Для попередження інтенсивного розігрівання суміші трохи збільшують витрата води, охолоджують її, частково гасять вапно перед застосуванням п т. П. Одним з простих способів є уповільнення швидкості гідратації, а отже, і інтенсивності тепловиділення за допомогою добавок гіпсу, сульфату натрію, СДБ і т. д. вводяться в воду для гасіння в кількості 0,2-1,5%.

Уповільнення швидкості гідратації при добавках 2--5% гіпсу по масі вапна пояснюють утворенням плівок гідрокснда і сульфату кальцію на поверхні ще не прореагували частинок оксиду кальцію.

У тих випадках, коли вапно, поряд з дуже активними частинками оксиду кальцію, містить повільно гасячи частинки пережога, доцільно відповідно с.рекомендаціямі Б. Н. Виноградова застосовувати комбіновану добавку, що складається з сповільнювач і прискорювача гасіння. Прискорювач в складі добавки діє переважно на перепалене частинки, значно прискорюючи їх гасіння та забезпечуючи їх перетворення в гідрат до твердіння системи. Так впливає, наприклад, суміш СДБ і хлористого кальцію. Необхідна кількість добавок потрібно встановлювати дослідним шляхом для кожної партії вапна з урахуванням її властивостей.

На практиці допомагає двоступенева перемішування розчинів або бетонних сумішей на меленого негашеного вапна, що полягає в наступному. Спочатку суміш вапна з наповнювачами та водою, взятої в кількості 80-90%, перемішують 2-3 хв і потім витримують 0,5-1 ч. При цьому гідратіруется найбільш активна частина вапна, що супроводжується інтенсивними об'ємними деформаціями. Після такої витримки, тривалість якої в залежності від вапна уточнюють досвідченим шляхом, суміш вдруге перемішують з рештою води і укладають у форми (при виготовленні виробів). У формах в спокійному стані і протікає твердіння бетону, обумовлює гидратацией ще не прореагувала частини оксиду кальцію. Виникаючі при цьому деформації вже не настільки інтенсивні і не руйнують вироби.

Мелене негашене вапно в чистому вигляді або з активними мінеральними добавками отримують за схемою, показаної на 19. Грудкове вапно, що подається зі складу, піддають дробленню, як правило, на ударно-відцентрових дробарках до частинок розміром не більше 5-10 мм і потім тонко подрібнюють без добавок або, що раціональніше, спільно з будь-якої активної мінеральної добавкою. Такими добавками служать доменні або паливні гранульовані шлаки, золи від пилоподібного спалювання палива, горілі породи, пуцолани вулканічного або осадового походження і т. П. При їх відсутності і використанні меленої вапна у виробництві автоклавних матеріалів можливий помел вапна з кварцовим піском. Одночасно для деякого уповільнення швидкості гасіння рекомендується вводити двуводіий гіпс (

3-5% по масі вапна).

Активні мінеральні добавки збільшують водостійкість розчинів і бетонів на змішаному в'язкому і сприяють значному підвищенню міцності при твердінні внаслідок утворення гідросилікатів, гідроалюмінатов і гідроферрітов кальцію. Добавки у вигляді шматків піддають дрібному дроблення. Якщо вони містять більше 4-5% вологи, то їх сушать до вологості 1-3% під час дроблення в молотковій або ударно-відцентрової дробарки. Міцні абразивні добавки сушать в обертових барабанах.

Питання тонкого подрібнення вапна, особливо з добавками різної твердості, розроблені ще недостатньо. При виборі млинів і схем для помелу негашеного вапна слід в першу чергу враховувати ступінь її випалу (м'яко, середньо- або сільнообожженний продукт), а також наявність недожога, пережога і твердих включень. Середньо- і сільнообожженную вапно переважно подрібнювати, впливаючи на її частки ударом і стиранням, що і відбувається в кульових млинах. Однак схильність таких частинок до агрегації, причому тим більша, чим м'якше обпечена вапно, вимагає, по-перше, коротких млинів; по-друге, швидкого виведення тонких фракцій із загальної маси матеріалу, що подрібнюється продукту і, по-третє, застосування способів, що зменшують агрегацію частинок.

У зв'язку з цим у виробництві меленої вапна застосовують зазвичай кульові млини з відношенням діаметра барабана до його довжини від 1. 1 до 1: 2 (останнє для сільнообожженних відомий). Такі млини працюють в замкнутому циклі з сепаратором, що виділяють частки необхідних розмірів. Іноді в помольних установках розміщують послідовно два сепаратора, що збільшує їх прізводітельность. Млини працюють зазвичай з коефіцієнтом заповнення кулями (розміром 60-30 мм) 25-30%. Ступінь же заповнення межшарового обсягу матеріалом досягає 45-65%. Млини діаметром 1,8 м і більше при подрібненні среднеобож-дені відомий працюють зазвичай при числі оборотів близько 0,7 критичного, коли проявляється переважно стирається дію куль на матеріал. Однак підбір куль за розмірами, ступінь заповнення млина тілами, що мелють, число оборотів барабана і інші чинники уточнюються дослідним шляхом з урахуванням властивостей матеріалу, що подрібнюється і виду млина.

Великий вплив на роботу помольної установки надає також вентиляція барабанів, призначення якої відводити утворюється в процесі помелу теплоту, запобігати вихід пилу з системи і замазування вихідних отворів. Температура матеріалу при помелі не повинна перевищувати 50-75 ° С.

Схильність тонких частинок вапна до агрегації сильно впливає на продуктивність млина. Частинки налипають на мелють тіла, що пов'язано з додатковими витратами енергії на руйнування агрегатів; погіршується і плинність матеріалу. Причини агрегації досі недостатньо з'ясовані. Найімовірніше це наслідок взаємодії частинок під впливом молекулярних сил. Уже при дотриманні вапна після випалу на складах протягом декількох діб здатність її до агрегації при помелі значно зменшується. Мабуть, в цей час поверхнева енергія найбільш активних ділянок на ній і внутрішньої поверхні частинок вапна витрачається на адсорбцію парів води, а почасти й вуглекислоти з повітря. Налипання вапна зменшується при добавці під час помелу невеликої кількості піску, шлаку і т. П.

При подрібненні вапна на нових поверхнях також утворюються активні ділянки з вільною поверхневою енергією, що сприяє агрегації частинок. У цьому випадку усунення небажаних явищ сприяє введення в млини певної кількості води в вигляді суміші її парів з повітрям або в тонко-розпиленому капельножидком стані. Спосіб подачі води і її кількість залежать від властивостей подрібнюваної вапна, а також від вологості і температури навколишнього середовища. При помелі високоактивних мягкообожженную відомий переважно вводити воду в млини в капелиюжідком стані. Подачу води потрібно точно регулювати щоб уникнути реакції її з оксидом кальцію і освіти гідрату, який вже при вмісті 3-4% викликає комкование матеріалу.

Впливати на активні ділянки частинок вапна з вільною поверхневою енергією доцільно також за допомогою поверхнево-активних гідрофобних добавок, що вводяться під час помелу.

Слід згадати і про іншу гіпотезу, за якою причиною агрегації частинок вапна є утворення на окремих точках їх поверхні електростатичних зарядів внаслідок тертя під час помелу. Адсорбція води на поверхні частинок, і поява струмопровідних розчинів гідроксиду кальцію сприяють усуненню цих зарядів і, отже, ліквідують причину агрегації. Не виключено, що агрегація частинок вапна виникає під впливом кількох причин.

Спільний помел вапна з добавками в кульових млинах, що працюють по замкнутому циклу, ефективний за умови близькості показників щільності і раз-маливаемості вапна і добавки. Якщо ці показники значно розрізняються, то більш м'який матеріал переізмельчается і навіть порушується необхідне співвідношення між ними. В цьому випадку доцільна організація роздільного помелу компонентів з подальшим їх ретельно зміщенням. Можливий також спільний помел в кульових млинах, що працюють по відкритому циклу «на прохід».

При необхідності отримати вапно дуже тонкого помелу (питома поверхня 5000-7000 см2 / г і більше) застосовують вібраційні млини. Вапно попередньо подрібнюють до крупки розміром не більше 2 мм.

Тонкість помелу характеризують зазвичай по залишкам на ситах № 02 і 008 і за значенням питомої поверхні. За ГОСТ 9179-77 допускаються залишки на зазначених ситах відповідно до 1 і 15%. Однак заводи випускають продукт, який характеризується залишком на ситі № 008 до 2-7%. Це відповідає питомої поверхні в межах 3500-5000 см2 / г, яка визначається на приладах Гіпроцемент, ПСХ-2 та ін. Мягкообожженную вапна мають більш високі показники питомої поверхні. Слід зазначити, що наявність в меленої негашеного вапна навіть відносно невеликих кількостей гідроксиду кальцію (більше 3-4%) вже спотворює дані про питому поверхні, яка визначається за допомогою зазначених приладів.

Насипна щільність меленої вапна коливається зазвичай в межах 800-1200 кг / м3. Чим м'якше обпечена вапно і чим тонше подрібнена, тим вона менше.

Сучасні помольні установки характеризуються самої різної продуктивністю: від 3-5 до 20- 30 т / год і більше. Загальний витрата електроенергії на помел до питомої поверхні 3500-5000 см2 / г залежно від ступеня випалювання вапна дорівнює 15-25 кВт-год на 1 т продукту. На власне подрібнення в млинах витрачається 12-20 кВт-год, на приведення в рух елеваторів, сепаратор і інших механізмів - 3-5 кВт-год.

Мелене негашене вапно зберігають на складах з механізованим завантаженням і розвантаженням продукту. Тривалість зберігання не повинна перевищувати 5 - 10 діб, щоб уникнути значної гідратації і карбонізації оксиду кальцію. Вапно відправляють споживачеві в битуминизированная мішках, контейнерах або в спеціально обладнаних вагонах, а також в автоцементовозах. Для упаковки в мішки слід використовувати сучасні пакувальні машини зі струшувати пристроями. Зберігати негашене вапно в мішках потрібно не більше 15 діб, так як триває гідратація вапна зі збільшенням обсягу матеріалу може привести до розриву тари.