Производство высокопрочного гипса

Автор: Пользователь скрыл имя, 25 Февраля 2013 в 19:46, курсовая работа

Описание работы

Изделия на основе гипса можно получать как из гипсового теста, т. е. из смеси гипса и воды, так и из смеси гипса, воды и заполнителей. В первом случае изделия называют гипсовыми, во втором – гипсобетонными. Вяжущими для изготовления гипсовых и гипсобетонных изделий в зависимости от их назначения служит гипсовое вяжущее, водостойкие гипсо – цементно – пуццолановые смеси, а также ангидритовые цементы.

Содержание

Введение………………………………………………………….……….........5
Характеристика целевого продукта…...………………………….…….…7
Характеристика высокопрочного гипса……………………………...7
Способы получения высокопрочного гипса………………….......….9
Области применения высокопрочного гипса……………...………..13
Сырье для получения высокопрочного гипса………………………..….15
Расчетная часть……………………………………………………………19
Описание технологического процесса получения высокопрочного гипса……………………………………………………………….……….21
Заключение……………………………………………………………………23
Список литературы…………………………………………………………...24

Работа содержит 1 файл

курсовая.doc

— 253.00 Кб (Скачать)

 

Гипс прочностью 15-30 МПа  получают путем термообработки кускового  природного гипса в автоклаве  и последующим модифицированием его в гипсоварочном котле.

Отличительной особенностью данной технологии является то, что дегидратация подвергается гипсовый камень больших размеров (100-150 мм), а также возможность совмещения дегидратации и сушке в горизонтальном автоклаве. Сушка осуществляется импульсно-вакуумным методом, помол в шахтной мельнице, а выравнивание вещественного (модифицированного) состава вяжущего в гипсоварочном котле.

Режим термообработки в  автоклаве следующий: подъем давления до 0,6МПа и выдержка при этом давлении и температуре 159˚С в течение 6 ч, сброс давления в течение 1-1,5 ч.

По такой технологии получают вяжущее со сроками схватывания: начало 5-20 мин, конец 10-5 мин.

Достоинством этого  технологического процесса является то, что по нему можно получать как  высокопрочный, так и строительный гипс, используя только гипсоварочный котел.

А общим недостатком  как данной, так и предыдущей технологии является большая длительность выдержки крупнокускового материала в  автоклаве по сравнению с термообработкой тонкодисперсного сырья.

 

1.2.3 Технология производства высокопрочного гипса из фосфогипса

 

Процесс производства включает следующие стадии: подача фосфогипса к месту переработки; промывка фосфогипса; приготовление рабочей пульпы; автоклавная  обработка пульпы; фильтрация продукта после автоклавной обработки; сушка  и помол готового продукта.

К настоящему времени  предложено достаточно большое количество технологических схем переработки  фосфогипса, получаемого по дигидратационной технологии. Имеются лишь небольшие  отличия в способах и аппаратурном оформлении узлов промывки, фильтрации и сушки. Различаются также рекомендуемые для регулирования роста  крсталлов - CaSO4·0,5H2O добавки.

Промытый фосфогипс  из цеха экстракционной Н3PO4 поступает в первичный репульпатор, где его разбавляют основным фильтратом до отношения ж : т, равного 3, и насосом перекачивают в сборник-запасник, из которого пульпу непрерывно подают на барабанный вакуум-фильтр. Кек фосфогипса подается в основной репульпатор, а жидкая фаза в емкость и далее на станцию нейтрализации. После указанных технологических операций содержание водорастворимых  фосфорсодержащих соединений в пересчете P2O в фосфогипсе не превышает 0, 05%.

  Пройдя такую дополнительную  промывку, фосфогипс подается в  репульпатор, где приготавливается  рабочая пульпа с ж : т примерно  равному 1 и одновременным ее подогревом паром. Для защиты оборудования от коррозии вводят пассиватор- HNО

Рабочая пульпа насосом  под давлением непрерывно подается в верхнюю часть вертикального  автоклава. Регулирование рН среды  осуществляют введением H2SO4, а рост кристаллов- Na-KМЦ. В автоклаве пульпа нагревается острым паром и крсталлов CaSO4·2H2O конвертируется в - CaSO4·0,5H2O. Пульпа, содержащая полугидрат сульфата кальция, из нижней части автоклава под давлением поступает на ленточный вакуум-фильтр, на котором отделяют кристаллы  - CaSO4·0,5H2O, промывают, а затем подают на сушку в забрасывающее устройство трубы-сушилки. Сушка производится дымовыми газами от сжигания топлива в топке. Промывные воды с ленточного фильтра через емкости поступают в голову процесса.

Гипсовое вяжущее, выходящее из сушилки, улавливается в циклонах и электрофильтре, и собирается в бункере.

Высушенный материал ленточным дозатором подается в  шаровую мельницу. Молотый продукт  пневмокамерным насосом направляется в силос, а аспирационный воздух очищается в фильтре и вентилятором сбрасывается в атмосферу.

Свойства получаемого  таким образом высокопрочного гипса  соответствует маркам Г-10-Г-19.

 

1.2.4 Технология производства высокопрочного гипса в жидких средах

 

Дегидратация CaSO4·2H2O в жидких средах исключает возможность образования пестрого по составу высокопрочного вяжущего. Это достигается термообработкой тонкодисперсного порошка природного или синтетического гипса в водных растворах солей при температуре 100˚С.

В качестве жидких сред используют раствор сульфата магния, некоторых минеральных кислот, а также поверхностно-активных веществ.

Наибольшую практическую ценность имеет раствор сульфата магния, который можно получить при  комплексной переработке доломита на гипсовые и магнезиальные вяжущие.

В реакторе при температуре 60-70˚С происходит разложение основного количества доломита разбавленной серной кислоты по реакции:

 

CaCO3 ∙MgCO3 + 2H2SO4→ CaSO4∙ 2H2O + MgSO4 + 2CO2

 

Доразложение доломита и рост кристаллов CaSO4·2H2O происходит в сгустителе, после чего пульпа с концентрацией жидкой фазы по MgSO4, составляющей 30-35%, подается на перекристаллизацию в реактор, где температура поддерживается на уровне 105-110˚С. За счет хорошей теплопередающей способности раствора сульфата магния и непрерывного перемешивания происходит дегидратация CaSO4·2H2O с образованием кристаллов - CaSO4·0,5H2O.

Полученная пульпа направляется на фильтрацию на барабанный вакуум-фильтр, где отделяются кристаллы  - полугидрата сульфата кальция, которые в дальнейшем направляются на сушку.

Раствор сульфата магния может использоваться либо на получение  эпсомита MgSO4 · 7H2O, либо в качестве затворителя магнезиального цемента.

 

 

    1.3 Области применения высокопрочного гипса

 

Гипс широко применяется в строительстве. Из него изготавливают перегородочные панели, блоки, тепло- т звукопоглощающие плиты, декоративные плиты, пенобетонные изделия, сухую штукатурку. Применяется гипс также для штукатурных работ и заделки швов.

Значительное количество гипса  потребляется для производства форм и моделей в фарфорофаянсовой, машиностроительной и других отраслях промышленности. Для каждой из этих отраслей гипс должен обладать комплексом определенных свойств.

В фарфорофаянсовой промышленности из гипса изготавливают формы, в которые заливают жидкий шликер либо наносят пластичную керамическую массу, а также изготавливают модели и капы. К формам предъявляются определенные требования по прочности, открытой пористости и другим свойствам. Так, если пористость форм для хозяйственного и декоративного фарфора, который формируется шликерным методом, должна быть в пределах 30-40%, то пористость форм для санитарно-технических изделий, капов и моделей- только 22-25%. Однако к таким формам предъявляются повышенные требования по прочности.

Гипс, из которого изготавливают формы, должен давать при затворении водой текучую, подвижную и однородную массу с невысоким объемным расширением при твердении. Опытами установлено, что объемное расширение в пределах 0,10-0,15% обеспечивает формам четкий рисунок. Высокая тонкость помола не только способствует увеличению прочности, но и делает поверхность формы гладкой, что в свою очередь, улучшает качество фарфорофаянсовых изделий.

Гипс, по сравнению с  другими вяжущими, обладает значительно  большей всасывающей способностью. Всасывающая способность гипсовых отливок зависит от их температуры и влажности. Повышение температуры сверх 20˚С ослабляют всасывающую способность.

Гипсовые формы в  период использования подвергаются многократным увлажнению и высушиванию. Гипсовые отливки при работе могут разрушаться электролитами, попавшими в гипс с поглощенной водой.

Для уменьшения износа и  разрушения форм электролитами необходимо, чтобы их поверхность была возможно более гладкой и плотной.

Формы, изготовленные  из b-полугидрата, обладают невысокой прочностью, но имеют достаточную пористость и малое объемное расширение. Формы, изготовленные из -полугидрата, при высокой прочности характеризуются низкими всасывающей способностью и пористостью и более высоким объемным расширением (до 0,3 %). Поэтому желательно в качестве формовочного гипса применять смесь - и b- полугидратов, соотношение между которыми изменяют в зависимости от конкретных требований к формам. Свойства таких смесей являются среднеарифметическими свойств отдельных компонентов.

Кроме фарфорнофаянсовой  промышленности значительное количество гипса используют в машиностроении и литейной промышленности, где обычно требуется высокая прочность, поэтому  применяется в основном высокопрочный  автоклавный гипс. В автомобильной промышленности из гипса изготавляют модели, применяемые на копировально- фрезеровалбных станках. Такие модели должны обладать высокой прочностью. Иногда для ответственных деталей используют комбинированные формы из гипса и сплава Вуда, причем из сплава выполняют наиболее подверженные износу части модели: грани, сопряжения поверхностей и т.п.

Из гипса изготавливают  также формы для крупногабаритных штампов из пластмасс, эпоксидных, фенольных  и других смол, а также пресс-формы  сложной конфигурации для литья цыетных металлов.

Небольшие литейные формы  изготавливают из смеси гипса  с мелким песком в соотношении 3:7, более крупные изделия – из смеси с соотношением 1:1 или 2:3. введение заполнителя повышает газопроницаемость  форм, что является очень важным в процессе литья.

Медицинский гипс отличается от формовочного более короткими  сроками схватывания, повышенной белизной, отсутствием растворимых примесей. В качестве ускорителей схватывания  в медицинском гипсе обычно применяют  высокодисперсный двугидрат, кристаллы которого являются центрами кристаллизвции.

В медицине гипс применяется  для гипсовых повязок, ортопедических корсетов и в зубоврачебном деле. В настоящее время в нашей  стране освоен выпуск гипсовых бинтов, представляющих собой марлевые бинты с нанесенными на них слоем гипса. Такой бинт перед употреблением погружают в воду, а затем из него делают фиксирующие повязки при переломах. Применение таких бинтов значительно удобнее, чем обычных гипсовых повязок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Сырье для производства высоко прочного гипса

 
     Сырьем для производства высокопрочного гипса служит гипсовый природный камень, состоящий главным образом из двуводного сернокислого кальция (CaSO4·2H2O).Технические условия на сырье ничем не отличаются от установленных Государственным общесоюзным стандартом (ГОСТ 4013-48) на «Камень гипсовый для производства вяжущих веществ». Стандарт допускает содержание CaSO4·2H2O (двугидрата) в предварительно высушенном веществе не менее 65% по весу; в этом случае необходимо иметь в виду, что 35% присутствующих примесей являются разбавителем гипса. 
Благодаря этому при производстве высокопрочного гипса получается не чистый гипс, а продукт со значительным загрязнением посторонними веществами. Совершенно очевидно, что из такой смеси получить высокоактивное вяжущее невозможно. Потому следует стремиться использовать сырье с большим содержанием двуводного сернокислого кальция примерно не ниже 85—90%. 
       Гипсовый камень для производства высокопрочного гипса требуется только в виде щебня, если процесс обработки гипса производится в вертикальных аппаратах самозапаривания (системы Г. Г. Булычева и Б. Г. Скрамтаева); размер щебня устанавливается в пределах 15—50 мм. Если же процесс обработки гипса производится во «вращающемся аппарате» (системы Г. Г. Булычева и М. Е. Ботвинко), то оставляется в щебне и мелочь, т. е. допускаются куски гипса до 50мм. 
     Применение вращающихся аппаратов для производства высокопрочного гипса позволяет забирать из карьера весь гипсовый камень без каких-либо остатков, и, кроме того, создаются более благоприятные условия для очистки гипсового сырья от посторонних включений, встречающихся в забое карьера. 
Механизация складских и разгрузочно-погрузочных операций при поставке сырья на заводы высокопрочного гипса не вызывает никаких затруднений, так как в этом случае применяются механизмы, предназначенные для перемещения сыпучих строительных материалов. Склады гипсового сырья должны быть защищены от загрязнения посторонними веществами и от смерзания щебня и мелочи гипса в осенне-зимний период, когда после дождей наступают морозы. 
Посторонние вещества, как правило, попадают в гипсовый щебень и на прирельсовых складах, при одновременной разгрузке различных строительных материалов, а также при плохо подготовленной площадке под склад (рыхлые или болотистые грунты и т. п.), так как при отгрузке гипсового щебня захватываются также и частицы грунта или других материалов, покрывающих площадь склада.

Предохранение гипсового  щебня от смерзания производится эпизодически в период наступления  морозов и только в тех районах, где, как правило, морозам

 

 

 предшествует обильное  выпадение влаги; поэтому защитные  мероприятия от действия мороза  носят обычно временный характер. В остальном склады гипсового  сырья не подвергаются никаким  вредным воздействиям.

Расход гипсового щебня (сырья) при производстве высокопрочного гипса, как и при получении обычного строительного штукатурного гипса, составляет 1,25 т на 1 г высокопрочного гипса, считая и потери производства. Расход условного топлива на 1 т высокопрочного гипса составляет 7%. Вид топлива не имеет значения; поэтому в качестве технологического топлива часто применяются и древесные опилки, что является выгодным, когда имеется рядом деревообделочный комбинат, где опилки являются отходом производства. 
Никаких дополнительных требований ни к сырью, ни к топливу при производстве высокопрочного гипса не предъявляется.

Мировые разведанные  запасы гипса составляют свыше 7500 млн. т. Половина из них сосредоточена  в России, в Украине запасы оцениваются  на уровне 450 млн. т, Канаде около 500 млн. т. Мировые запасы гипса во много раз превышают разведанные. В Республике Беларусь в Петриковском районе на глубине 250-300 м разведано месторождение гипса “Бриневское” площадью залегания около 20 км², разработка которого намечается в перспективе.

Мировая добыча природного гипсового камня составляет примерно 105-110 млн.т, около 5-6% ее – в России.

Некоторые свойства гипсового  сырья приведены в табл. 2.

 

Таблица 2 - Физико-механические свойства гипса

 

Свойства

Единица измерения

Гипсовое сырье

Истинная плотность

г/см³

2,32

Твердость по шкале Мооса

 

-

1,5-2,0

Предел прочности при:

Сжатии

растяжении

 

МПа

 

17

2

Коэффициент хрупкости

 

-

8,5

Температура плавления

˚С

1450


 

Еще одним видом гипсового  сырья являются отходы различных  производств. Наиболее крупнотоннажным отходом является фосфогипс ( отход производства экстракционной фосфорной кислоты). Так, например, в отвалах Гомельского химического завода уже накопилось его свыше 17 млн. т. Наличие примесей в указанных техногенных продуктах, и прежде всего в фосфогипсе, затрудняет их переработку на гипсовые вяжущие.

Информация о работе Производство высокопрочного гипса