УДК 666.9.02 (075.8)

ББК 35.41я7

 

ISBN 978-985-434-822-3

ã УО «Белорусский государственный технологический университет», 2008 ã Кузьменков М. И., Хотянович О. Е., 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение………………………………………………………..……	…...7
Глава 1. Гипсовые вяжущие…………………………………….	…...9
1.1. Классификация гипсовых вяжущих веществ……………....	……9
1.2. Свойства гипсовых вяжущих веществ………………………	…..11
1.3. Сырье для производства гипсовых вяжущих……………….	…..21
1.4. Физико-химические основы процесса дегидратации CaSO4 · 2H2O…………………………………………………...	….26
1.4.1. Равновесие реакции дегидратации CaSO4 · 2H2O………..	…..27
1.4.2. Кинетика реакции дегидратации CaSO4 · 2H2O………….	.…31
1.4.3. Механизм процесса дегидратации CaSO4 · 2H2O………..	.…35
1.5. Технология производства неводостойких (воздушных) гипсовых вяжущих веществ………………………………...	.…39
1.5.1 Технология производства строительного гипса………...	.…40
1.5.2. Технология производства строительного гипса с использованием котлов непрерывного действия…….....	..…44
1.5.3. Технология производства строительного гипса с использованием барабанных дегидраторов…………….	…..46
1.5.4. Технология производства строительного гипса в аппаратах совмещенного помола и термообработки….	….48
1.5.5. Технология производства строительного гипса в котлах-дегидраторах кипящего слоя……………………	….50
1.5.6. Технология производства строительного гипса из фосфогипса………………………………………………	.…51
1.5.7. Технология производства строительного гипса из синтетического дигидрата сульфата кальция………..	….56
1.6. Производство высокопрочного гипса……………………….	….59
1.6.1. Технология производства высокопрочного гипса с дегидратацией и сушкой материала в раздельных аппаратах…………………………………………………..	….59
1.6.2. Технология производства высокопрочного гипса с применением горизонтального автоклава……………..	…62
1.6.3. Технология производства высокопрочного гипса из фосфогипса……………………………………………..	….63
1.6.4. Технология производства высокопрочного гипса в жидких средах…………………………………………...	….65
1.7. Производство высокообжиговых гипсовых вяжущих……..	…66

 

1.8.Получение гипсовых вяжущих веществ в лабораторных условиях……………………………………………………...	.…70
1.8.1. Исследование процесса получения строительного гипса………………………………………………………..	….70
1.8.2. Получение высокопрочного гипсового вяжущего……….	….72
1.8.3. Изучение условий получения высокообжиговых гипсовых вяжущих………………………………………...	….74
1.8.4. Изучение свойств гипсовых вяжущих. Стандарты……..	…75
Глава 2. Известковые вяжущие………………………………….	….86
2.1. Классификация известковых вяжущих……………………..	….87
2.2. Сырье для производства воздушной извести……………….	.…90
2.3. Физико-химические основы термического разложения карбонатного сырья…………………………………………..	.…93
2.3.1. Термодинамика диссоциации СаСО3……………………..	….93
2.3.2. Кинетика процесса диссоциации СаСО3………………..	….97
2.3.3. Механизм процесса диссоциации СаСО3………………...	.…99
2.3.4. Влияние примесей на процесс декарбонизации карбонатного сырья………………………………………	…103
2.3.5. Технология производства строительной извести в шахтных печах…………………………………………..	…107
2.3.6. Пути совершенствования производства строительной извести из известняка………………….………………….	…112
2.3.7. Производство строительной извести по мокрому способу из влажного мела…………………………………	…117
2.3.8. Технология производства строительной извести по сухому способу из влажного мела……………………..	…120
2.3.9. Технология производства извести из влажного мела в скоростном обжиговом агрегате……………………..	…122
2.3.10. Технология производства гидратной и молотой извести…………………………………………………….	…123
2.3.11. Магнезиальная известь и ее применение………………..	…128
2.4. Методология получения известковых вяжущих в лабораторных условиях…………………………………...	…130
2.4.1. Анализ карбонатного сырья………………………………	…130
2.4.2. Изучение условий получения строительной извести по мокрому способу………………………………………..	…135
2.4.3. Исследование процесса получения строительной извести по сухому способу……………………………….	…135
2.4.4. Получение гидратной извести…………………………...	…136
2.4.5. Изучение условий получения гидравлической извести……………………………………………………...	…137
2.4.6. Получение магнезиальной извести……………………....	…137
2.4.7. Изучение свойств известковых вяжущих. Стандарты…	…138
Глава 3. Портландцемент…………………………………………	…151
3.1. Определения, классификация цементов. Стандарты………..	…151
3.2. Свойства портландцемента…………………………………..	…153
3.3. Состав портландцемента……………………………………..	…159
3.4. Структура цементного клинкера и методы идентификации фаз………….…………………………….…	…173
3.5. Расчет минералогического состава клинкера и сырьевой смеси для его получения……………………………………..	…175
3.6. Сырьевые материалы………………………………………...	…177
3.7. Топливо в цементной промышленности……………………..	…181
3.8. Общая характеристика технологических схем производства портландцемента……………………………..	…183
3.9. Физико-химические процессы клинкерообразования……..	…185
3.9.1. Общая характеристика твердофазовых реакций……….	…186
3.9.2. Кинетика твердофазовых реакций……………………...	…188
3.9.3. Минералообразование на стадии твердофазовых реакций……………………………………………………..	…191
3.9.4. Минералообразование на стадии жидкофазового спекания………………………………………………..…..	…194
3.9.5. Процессы, происходящие в зоне охлаждения клинкера...	…197
3.9.6. Кольцеобразование во вращающейся печи и способы его предотвращения……………………………………….	…199
3.10. Технология производства портландцементного клинкера по мокрому способу……………………………..	…201
3.10.1. Добыча и транспортировка сырья……………………..	…201
3.10.2. Технология приготовления сырьевого шлама…………..	…202
3.10.3. Обжиг цементного клинкера по мокрому способу……	…205
3.11. Технология производства портландцементного клинкера по сухому способу………………………………..	…209
3.11.1. Технология приготовления сырьевой муки…….……...	…210
3.11.2. Обжиг цементного клинкера по сухому способу………	…213
3.12. Технологический процесс обжига цементного клинкера из переувлажненного сырья……………………………..…	…216
3.13. Помол цемента……………………………………………….	…220
3.13.1. Краткие теоретические основы измельчения………….	…220
3.13.2. Технология помола цементного клинкера с добавками по замкнутому циклу…………………….…	…223
3.14. Методология получения портландцемента в лабораторных условиях………………………………..…	…227
3.14.1. Расчет, получение и изучение свойств сырьевой смеси для цементного клинкера………………………...	…227
3.14.2. Получение цементного клинкера………………………...	…238
3.14.3. Исследование процесса помола цемента……………….	…240
3.14.4. Определение физико-механических свойств портландцемента………………………………………...	…240
Глава 4. Физико-химические методы исследования минеральных вяжущих веществ……………………..	…253
4.1. Дифференциальный термический анализ……………….…..	…253
4.2. Рентгенографический анализ…………………………………	…257
4.3. Оптическая и электронная микроскопия…………………...	…263
4.4. Инфракрасная спектроскопия……………………………..…	…268
Заключение…………………………………………………….……	..271
Литература………………………………………………………....	…274

 

Введение

 

Курс «Химическая технология вяжущих веществ» наряду с циклом теплотехнических дисциплин и «Оборудованием заводов и основами проектирования» составит фундамент, обеспечивающий подготовку инженеров-химиков-технологов в рамках специальности
1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий» по специализации 1-48 01 01 14 «Химическая технология вяжущих материалов».

С момента выхода в свет основных учебников (Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов. – М.: Высшая школа, 1980. – 472 с.; Пащенко А.А., Сербин В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. – Киев: Вища школа, 1985. – 440 с.), на которых базировалось обучение студентов указанного профиля, прошло много времени, в течение которого произошли существенные новации в технологиях производства минеральных вяжущих. Претерпели определенные изменения и стандарты на цементы, известковые и гипсовые вяжущие.

Кроме того, за это время физико-химические основы производства вяжущих веществ пополнились новыми данными о процессах, протекающих на стадии подготовки сырьевых материалов, более полным пониманием термохимии процессов дегидратации, термической диссоциации, твердофазового взаимодействия при обжиге сырьевых смесей.

Все это явилось побудительной мотивацией дать в данном учебном пособии современные представления по указанным вопросам, что является первой его отличительной особенностью.

Вторая особенность учебного пособия заключается в том, что в нем впервые изложены не только физико-химические основы технологических процессов производства минеральных вяжущих, но и представлены современные технологические схемы, методики получения этих продуктов в лабораторных условиях и изучения их свойств. Этому будет способствовать включенное в учебное пособие описание методов исследования с отражением, прежде всего, их возможностей при изучении строения, структуры вяжущих веществ и механизма превращений, протекающих в исходных сырьевых материалах в процессе формирования целевого продукта с заданными свойствами.

Третьим характерным отличием настоящего пособия является то, что в нем отражены технологические процессы производства минеральных вяжущих на предприятиях Республики Беларусь с учетом специфики местной сырьевой базы, а также перспективные разработки, запланированные к реализации в ближайшие годы. Такое совмещение позволит улучшить подготовку студентов к сдаче коллоквиумов при выполнении лабораторного практикума, глубже освоить лекционный материал по одноименной дисциплине.

Авторы выражают благодарность рецензентам - заведующему кафедрой «Технология бетона и строительные материалы» Белорусского национального технического университета, профессору, доктору технических наук Батяновскому Э. И. и заведующему НИС цемента УП «Научно-исследовательский институт строительных материалов» кандидату технических наук Туровскому Л. Н. за полезные советы и замечания, высказанные ими на стадии подготовки рукописи данного учебного пособия к изданию.