Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их при температуре 900-1250°С до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция и магния.

CaCO3 = CaO+CO2 MgCO3 = MgO+CO2

Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. п. (Аl2О3, SiO2, Fe2O3) в карбонатных породах не должно превышать 6-8%. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь. При температуре 1200 0С эти окислы взаимодействуют с оксидами кальция и магния и образуют 2СаОSiO2,СаО Аl2О3 и 2СаО Fe2O3, которые при гидратации с водой образуют нерастворимые соли.

Различают следующие виды воздушной извести:

1) Известь негашёная комовая;

2) Известь негашёная молотая;

3) Известь гидратная (пушонка);

4) Известковое тесто.

Известь негашёная комовая представляет собой продукт обжига в виде кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившиеся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.

Известь негашёная молотая — порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.

Гидратная известь — это продукт в виде высокодисперсного сухого порошка, получаемый гашением комовой или молотой негашёной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты Влажность гидратной извести не должна быть более 5%. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2 и небольшого количества примесей (как правило, карбоната кальция).

СаО+Н2О=Са(ОН)2

MgО+Н2О=Mg(ОН)2

Известковое тесто — продукт, получаемый гашением комовой или молотой негашёной извести водой в количестве, обеспечивающем переход оксидов кальция и магния в их гидраты Са(ОН)2 и Mg(ОН)2 и образование пластичной тестообразной массы издержанное тесто содержит обычно 50-55% гидроксидов кальция и магния и 50-45% механически адсорбционно-cвязанной воды:

В зависимости от содержания оксида магния различают слeдующие виды воздушной извести:

1) Кальциевую: MgO не более 5%;

2) Магнезиальную: MgO от 5 до 20%;

3) Доломитовую: MgO от 20 до 40%.

Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основным из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.

По ГОСТ 9179-77 в зависимости от суммарного количества оксидов кальция и магния известь делят на три сорта. В негашёной кальциевой извести 1-го сорта активных оксицов кальция и магния должно быть не менее 90%, 2-го сорта не менее 80%, 3-го сорта не менее 70%. В магнезиальной и доломитовой извести количество свободных оксидов кальция и магния должно быть в 1-м сорте не менее 85%, во 2-м сорте не менее 75% и в 3-м сорте не менее 65%.

Известь для автоклавного твердения не должна содержать более 5% MgО. Одним из важнейших свойств воздушной строительной извести является Выход теста — это количество известкового теста (в л), получаемого при гидратации 1кг комовой или молотой негашёной извести. Если обжиг производится при температуре 9000С, то известь называется мягкообжиговая. Чем выше выход теста, тем оно пластичнее и тем больше его пескоёмкость, т. е. тем больше песка оно может принять при изготовлении удобообрабатываемых пластичных растворов. Высококачественные сорта извести при правильном гашении характеризуются выходом теста в 2,5-3,5л и больше. Такие извести называются Жирными. Известь с меньшим выходом теста считают тощей.

Кроме того, в соответствии с ГОСТ 9179-77 извести различают по скорости гашения:

1) Быстрогасящаяся — со скоростью гашения не более 8 мин.;

2) Среднегасяшаяся — со скоростью гашения не более 25мин.;

3)Медленногасящаяся — со скоростью гашения более 25 мин.

За скорость гашения принимается время от момента смешивания порошка извести с водой до момента достижения максимальной температуры в начале её снижения.

К молотой негашёной извести предъявляют требования не только по суммарному содержанию свободных оксидов кальция и магния, но и по тонкости измельчения.

Основным показателем гидратной извести (пушонки), а также известкового теста является содержание в них активных оксидов кальция и магния. По этому признаку эти виды извести делят на два сорта, минимально допустимое содержание активных СаО и MgO в высушенном продукте 1-го сорта — 67%; 2-го сорта — 60%.

В молотую негашёную известна также в гидратную известь допускается вводить тонко измельчённые добавки (доменные и топливные шлаки, золы, вулканические породы, кварцевые пески, трепел и т. п.) в таком количестве, чтобы содержание CaCО+MgO и кальциевой негашёной извести 1-го сорта было не менее 65%, а 2-го сорта-55%. При введении тех же добавок в гидратную известь активность должна быть не менее 50%(1сорт) и 40% (2сорт).

Исходными материалами для производства воздушной извести являются:

1)Мелкозернистый кристаллический известняк-мрамор, из-за высоких декоративных свойств почти не применяется для производства извести;

2) Плотные известняки, преимущественно составляют до 90% СаСОз и небольшого количества MgСOз, примесей глины, чернозема, гипса и др.

3)Известковый туф — это рыхлое ноздреватое вещество, которое применяется при производстве воздушной строительной извести. Также можно получить воздушную строительную известь из известняка — ракушечника;

4)Доломитизированный известняк, состоящий из: СаСОз+СаСОз-MgCОз

5)Чистые известняки имеют объёмн. вес:2400-2800кг/м, влажность 15-25%.

Свойства воздушной извести.

Истинная плотность негашёной извести колеблется в пределах 3,1-3,3г/см и зависит, главным образом, от температуры обжига, наличия примесей, зёрен недожога и пережога Истинная плотность гидроксида кальция зависит от степени её кристаллизации и равна для Са(ОН)2, кристаллизованной в форме гексагональных пластинок, 2,23 и аморфной 2,08г/см.

Средняя плотность комовой негашёной извести в куске зависит в большей мере от температуры обжига и возрастает с 1,6 (известь, обожжённая при t=800»C) до 2,9г/см3 (длительный обжиг при t= 13000C).

Насыпная плотность для извести других типов следующая:

Для Молотой негашёной В рыхлом состоянии — 900-1100кг/м?

В уплотнённом состоянии — 100-800кг/м^;

Для гидратной извести (пушонки) в рыхло насыпном состоянии — 400-500кг/м5;

В уплотнённом состоянии — 600-700кг/м3;

Для известкового теста — 1300-1400кг/м3.

Пластичность , обуславливающая способность вяжущего придавать растворам и бетонам удобообрабатываемость - важнейшее свойство извести. Пластичность извести связана с её высокой водоудерживающей способностью. Тонкодисперсные частички гидроксида кальция, адсорбционно удерживая на своей поверхности значительное количество воды, создают своеобразную маску для зёрен заполнителей в растворной или бетонной смеси, уменьшая трение между ними. Вследствие этого известковые растворы обладают высокой удобообрабатываемостью, легко и равномерно распределяются тонким слоем на поверхности кирпича или бетона, хорошо сцепляются с ними, отличаются водоудерживающей способностью даже при нанесении на кирпичные или другие пористые основания.

Чем активнее известь и полнее она гасится, тем больше выход известкового теста из 1кг комовой извести; чем выше дисперсность частичек извести, тем больше её пластичность.

Водопотребность и водоудерживающая способность строительной извести высоки и зависят от вида извести и дисперсности её частиц. Повышенной водопотребностью и водоудерживающей способностью обладает гашёная известь в виде порошка или теста, пониженной — молотая негашёная.

Сроки схватывания . Растворы из гашеной извести схватываются очень медленно. Процесс схватывания несколько ускоряется при сушке образцов. Растворы из молотой негашёной извести схватываются через 15-60 мин. После затворения. Скорость их схватывания зависит от скорости гидратации оксида кальция и условий твердения.

Объёмные изменения . При твердении растворов и бетонов, изготовленных на строительной воздушной извести, возможны объемные изменения, в основном трех видов:

1. Неравномерное изменение объёма, обусловленное замедленной гидратацией частичек пережога;

2. Усадка и набухание;

З. Температурные коэффициенты.

Неравномерное изменение объёмов весьма опасно для сохранности растворов и бетонов или изделий из них, так как пережжённые частицы СаО и MgО гидратируются с увеличением объёма в уже затвердевшем известковом камне. Возникающие при этом напряжения достигают критических значений и вызывают растрескивание изделий, деформацию кладки и т. п. ГОСТ 9179-77 ограничивает содержание в извести негасящихся зёрен, среди которых присутствуют и частицы пережога. При значительном содержании в извести негасящихся зерен её целесообразно перед употреблением тонко измельчить.

При испарении воды уплотняется известковый раствор, что даёт усадку. Чем выше содержание вяжущего и воды в растворах и бетонах, тем больше их усадка при высыхании во время твердения в воздушной среде. При длительном действии воды, растворы и бетоны из извести теряют прочность.

Температурные деформации в начальный период схватывания и твердения наиболее характерны для бетонов и растворов на молотой негашеной извести. При её взаимодействии с водой происходит интесивное тепловыделение, в результате которого в ряде случаев изделия разогреваются до 60-70 °С и более. Так как при этом условия для рассеивания теплоты на наружных поверхностях почти всегда лучше, чем внутри, то в изделии неизбежно возникают перепады температуры, а следовательно, и неравномерные температурные деформации. В результате более холодные поверхостнью слои изделия оказываются в растянутом состоянии, что сопровождается зачастую появлением трещин.

Интенсивность тепловыделения и температурных деформаций возрастает с увеличением тонкости помола извести, снижением водо-известкового отношения и наоборот, уменьшается при введении в смесь добавок, замедляющих скорость гидратации оксида кальция.

При твердении извести зимой желательно интенсивное тепловыделение. Высокая экзотермичность молотой негашёной извести предотвращает быстрое замерзание растворов и бетонов и ускоряет их высыхание.

Прочность растворов и бетонов на строительной воздушной извести прежде всего зависит от условий её твердения. Медленно твердеют при обычных температурах (10-20 °С) и через месяц приобретают небольшую прочность (0,5-1,5МПа) растворы на гашёной извести. Гидратное твердение растворов на молотой негашёной извести даёт возможность через 28 суток воздушного твердения достичь прочности при сжатии до 2-ЗМпа. При автоклавном твердении можно легко изготовлять плотные известково-песчаные бетоны с прочностью при сжатии до 30-40Мпа и более. Прочность растворов и бетонов на строительной извести возрастает также с увеличением её активности и уменьшением до некоторого предела водо-известкового отношения.

Долговечность известковых растворов и бетонов зависит от вида извести и условий её твердения.

Известковые растворы и бетоны — вполне воздухостойкие материалы. В воздушно-сухих условиях создаются наиболее благоприятные условия для их упрочнения вследствие карбонизации гидроксида кальция углекислотой воздуха Чем активнее в растворах и бетонах прошли процессы карбонизации извести, тем они водостойки и морозостойки (так же и для изделий автоклавного твердения). Изделия, отвердевшие в обычных температурных условиях теряют прочность во влажных условиях, особенно быстро при попеременном замораживании и оттаивании.

Область применения .

Из строительной воздушной извести изготавливают растворы, предназначенные для наземной кладки частей здания и штукатурок, работающих в воздушно-сухих условиях: бетоны низких марок для конструкций, эксплуатируемых в воздушно-сухих условиях, плотные ячеистые и силикатные (автоклавные) изделия, в том числе крупные блоки и панели, легкобетонные камни, теплоизоляционные и другие материалы автоклавного твердения, смешанные и гидравлические вяжущие (известково-шлаковые и известково-пуццолановые цементы), известковые красочно составы

За счет пониженной водопотребности и водоудерживающей способности из молотой негашенной извести делают растворы и бетоны с пониженым водосодержанием, более высокой плотностью, и следовательно прочностью.

Влажность гидратной извести не должна быть более 5 %.Сортность извести определяют по величине показателя, соответствующего низшему сорту, если по отдельным показателям она соответствует разным сортам.

Требования к химическому составу гидравлической извести.

Химический состав	Норма для извести, %, по массе
	слабогидравлической	сильногидравлической
Активные СаО + Мg О:
не более	65	40
не менее	40	5
Активный МgO , не более	б	6
СО 2 , не более	6	5

Предел прочности образцов, МПа (кгс/см2), через 28 сут. твердения должен быть не менее:
а) при изгибе:
0,4 (4,0) - для слабогидравлической извести;
1,0 (10) - для сильногидравлической извести;
б) при сжатии:
1,7 (17) - для слабогидравлической извести;
5,0 (50) - для сильногидравлической извести.
Вид гидравлической извести определяют по пределу прочности при сжатии, если по отдельным показателям она относится к разным видам.
Содержание гидратной воды в негашеной извести не должно быть более 2 %.
Степень дисперсности порошкообразной воздушной и гидравлической извести должна быть такой, чтобы при просеивании пробы извести сквозь сито с сетками № 02 и №008 по ГОСТ 6613 проходило соответственно не менее 98,5 и 85 % массы просеиваемой пробы. Максимальный размер кусков дробленой извести должен быть не более 20мм.
Воздушная и гидравлическая известь должна выдерживать испытание на равномерность изменения объема.

Области применения извести

Область применения извести многогранна и важна. Наиболее крупными потребителями данной продукции являются черная металлургия, строительная индустрия, целлюлозно-бумажная промышленность, химическая промышленность, сахарная промышленность и сельское хозяйство. Также в значительных объемах известь используется для охраны окружающей среды (нейтрализация сточных вод и дымовых газов).

Охрана окружающей среды: Известь используется при очистке дымовых газов от оксида серы. Известь смягчает воду, осаждает органические вещества, находящиеся в воде, а также производит нейтрализацию кислых природных и отбросных сточных вод.

Сельское хозяйство: При внесении извести в почву устраняется вредная для сельскохозяйственных растений кислотность. Почва обогащается кальцием, улучшается обрабатываемость земли, ускоряется гниение гумуса, при этом заметно снижается потребность во внесении больших доз азотных удобрений. Известняк используется для улучшения качественной характеристики почвы, например, в сельском хозяйстве. Воздействием извести раскисляется почва, пополняется запас кальция в коллоидном комплексе почвы, повышается доступность фосфора для растений, улучшает физические свойства почвы, её водный и воздушный режим. В сельском хозяйстве известь используется для известкования - дезинфекции животноводческих ферм, бытовых помещений. В животноводстве и птицеводстве гидратная известь используется для подкормки с целью устранения дефицита кальция в рационе животных, а также для общего улучшения санитарных условий содержания скота.

Металлургия: Неоценимо значение применения извести в горнодобывающей и перерабатывающей металлургической промышленности. Известь - необходимый компонент в технологическом процессе обогащения полиметаллических и железистых руд горно-обогатительных комбинатов.

Химическая промышленность: Перспективно применение гидратной извести и известковых сорбентов для получения химически осажденного высокодисперсного карбоната кальция, используемого при изготовлении высших сортов мелованной бумаги и как наполнителя в электронной, электротехнической, кабельной, резинотехнической, лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической промышленности.
А так же известь используется для получения гипохлорита кальция, для получения фторида кальция.
В нефтехимической промышленности известь используется как нейтрализатор кислых гудронов.
А так же в качестве реагента в основном органическом и неорганическом синтезе.

Строительство: Известь - один из самых экологически чистых строительных материалов. Строительную известь применяют для приготовления строительных растворов, в производстве известково-пуццолановых вяжущих, в производстве термоизоляционных материалов, для изготовления искусственных каменных материалов — силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, газобетона (газосиликата), а также в качестве покрасочных составов, в производстве сухих строительных смесей: штукатурных, клеевых, композиций для заделки межплиточных швов, кладочных составов, шпатлевок.

Строительной воздушной известью называют вяжущее, состоящее в основном из активных оксидов кальция и магния и получаемое обжигом при температуре 900-1200 ° С кальциево-магниевых карбонатных горных пород, содержащих не более 6-8 % глинистых и песчаных примесей . Основное сырье для получения извести – плотный известняк, а также мел.

Виды строительной извести. Различают негашеную (состоящую в основном из оксидов кальция и магния) и гашеную (состоящую из соответствующих гидроксидов) известь. Непосредственно после обжига получают негашеную комовую известь. Основные реакции, происходящие при обжиге известняка: СаСО 3 « СаО + СО 2 ­ и МgСО 3 « МgО + СО 2 ­.

Получаемая в виде кусков комовая известь представляет собой состоящий из мелких кристаллов (0,5 – 2 мкм) оксида кальция и частично магния пористый материал, что обусловливает его большую реакционную способность с водой. При нормальной температуре обжига чистого известняка до полного удаления СО 2 (теоретически 44 %) его масса уменьшается почти в 2 раза, объем продукта – всего на 10-12 %. Комовую известь превращают в порошкообразное вяжущее двумя путями: механическим – размолом в мельницах (молотая негашеная известь) или путем гашения водой (гашеная известь).

Молотая негашеная известь по химическому составу такая же как исходная комовая известь. При ее помоле разрешается вводить тонкомолотые минеральные добавки (шлак, золы, песок, пемзу, известняк и др.), которые улучшают свойства полученных известковых вяжущих.

Гашение заключается в том, что вода, соприкасаясь с кусками негашеной извести, поглощается ею и одновременно химически взаимодействует с оксидами кальция и магния, образуя их гидроксиды:

СаО + Н 2 О « Са(ОН) 2 +Q и МgО + Н 2 О « Мg(ОН) 2 +Q

При гашении 1 кг извести-кипелки выделяется 1160 кДж тепла. При этом температура гасящейся извести может достигать таких значений, при которых возможно не только кипение воды, но и возгорание дерева. При гашении идет самопроизвольный распад кусков извести на мельчайшие частицы.

В зависимости от количества воды, взятой при гашении, можно получить гидратную известь (пушонку) , известковое тесто или известковое молоко . Теоретически для перевода оксида кальция в гидроксид необходимо около 30 % воды от массы извести-кипелки. На практике для получения извести-пушонки воды берут в 2-3 раза больше (60-80 %), так как при гашении часть ее испаряется. Известь-пушонка представляет собой тонкий белый порошок, объем которого в 2-3 раза превышает объем исходной извести-кипелки. Выдержанное известковое тесто получают в виде пастообразной концентрированной водной суспензии (ρ ≈ 1400 кг/м 3), которая содержит около 50 % воды. Известковое молоко имеет вид жидкости плотностью менее 1300 кг/м 3 .

В зависимости от содержания оксида магния различают виды воздушной извести: кальциевую (содержание МgО не более 5 %), магнезиальную (МgО – 5…20 %), доломитовую (МgО – 20…40 %).

По скорости гашения воздушная известь бывает: быстрогасящаяся со временем гашения менее 8 мин, среднегасящаяся – от 8 до 25 мин и медленногасящаяся – более 25 мин. В зависимости от температуры, развивающейся при гашении, различают низкоэкзотермичную (температура гашения ниже 70 °С) и высокоэкзотермичную (температура гашения выше 70 °С) известь.

В зависимости от содержания свободных СаО и МgО, определяющих активность извести, содержания СО 2 , а также непогасившихся зерен негашеная известь делится на три, а гашеная на два сорта.

Виды твердения воздушной строительной извести. Различают два вида твердения извести: 1) карбонатное твердение; 2) гидратное твердение. Карбонатное твердение характерно для растворов и бетонов на гашеной извести и заключается в 2-х параллельно протекающих процессах (по времени):

а) испарении воды из раствора и кристаллизация извести. Кристаллы Са(ОН) 2 срастаются между собой, образуя "сросток", который является основой прочности камня;

б) карбонизации за счет углекислоты из воздуха:

Са(ОН) 2 + СО 2 + n Н 2 О = СаСО 3 + (n+1) Н 2 О

Карбонизация дает дополнительный прирост прочности, так как СаСО 3 – малорастворимое в воде вещество. Процесс твердения идет очень медленно, так как структура из кристаллов Са(ОН) 2 – малопрочная, а карбонизация недостаточно эффективна из-за малой концентрации углекислого газа в атмосфере. Через месяц твердения на воздухе прочность достигает небольших значений порядка 0,5-1 МПа и только через годы – 5-7 МПа.

Гидратное твердение характерно для молотой негашеной извести. Онозаключается во взаимодействии негашеной извести с водой:

СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2 .

Условия гидратного твердения: а) тонкий помол извести; б) отвод излишнего тепла за счет применения холодной воды; химических добавок, замедляющих гашение и др.; в) прекращение перемешивания на определенном этапе; г) оптимальное количество воды затворения (в пределах от 100 до 150 %; если воды будет меньше 100 %, то произойдет гашение в пушонку; если больше 150 % – гашение в тесто). Эти условия позволяют кристаллам Са(ОН) 2 быстро срастаться друг с другом с образованием твердеющей структуры. Кроме того, принципиальное отличие этого вида твердения от карбонатного состоит в том, что большое количество воды химически связывается, и это способствует большей плотности и прочности изделий по сравнению с получаемыми на гашеной извести. Карбонизация дополнительно повышает прочность изделий.

Применение строительной извести. Строительную воздушную известь применяют для получения: а) штукатурных и кладочных растворов (гашеная известь); б) местных известковых вяжущих веществ и низкомарочных бетонов и изделий из них, эксплуатируемых в воздушно-сухих условиях (на основе негашеной молотой извести); в) известково-песчаных (силикатных) изделий автоклавного твердения – силикатного кирпича, ячеистых силикатных бетонов (на основе гашеной и негашеной молотой извести). В последнем случае получают достаточно водостойкие материалы.

5.4. Магнезиальные вяжущие вещества

Магнезиальные вяжущие представляют собой воздушные вяжущие, состоящие в основном из оксида магния в виде каустического магнезита или каустического доломита и затворяемые водными растворами магнезиальных солей . Каустический магнезит МgО получают умеренным обжигом магнезита МgCO 3 при температуре 700-800 °С и последующим помолом в тонкий порошок. Каустический доломит МgО. СаСО 3 изготовляют обжигом природного доломита МgCO 3 . СаСО 3 при 650-750 °С и последующим помолом в тонкий порошок. Поскольку каустический доломит кроме оксида магния, являющегося активной частью вяжущего, содержит в большом количестве карбонат кальция, который не обладает вяжущими свойствами, то активность каустического доломита ниже по сравнению с каустическим магнезитом.

Каустический магнезит и доломит затворяют не водой, а водными растворами хлористого или сернокислого магния. В указанных растворах повышается растворимость оксида магния и резко ускоряется процесс твердения. При этом наряду с гидратацией оксида магния происходит образование соответственно гидрооксихлорида или гидрооксисульфата магния и создаются условия для получения относительно высокой прочности затвердевшего камня (при сжатии 40-60 МПа – на каустическом магнезите и 10-30 МПа – на каустическом доломите).

Магнезиальные вяжущие характеризуются хорошим сцеплением с органическими материалами (древесные опилки, стружка и т.п.) и являются их «минерализаторами». На этом основано применение этих вяжущих для устройства ксилолитовых (ксилолит в переводе с греческого – «дерево-камень») полов, заполнителем в которых служат древесные опилки, а также плитного материала фибролита.

Строительная воздушная известь - называют вяжущее, получаемое обжигом карбонатных известняковых и известняково-магнезиальных горных пород, с содержанием глинистых примесей до 6-8%. При их большом количестве получается гидравлическая известь .

По внешнему виду воздушную известь подразделяют на негашеную комовую, негашеную молотую, гидратную (пушонку) и известковое тесто .

В молотую и гидратную известь допускается вводить тонкомолотые доменные и топливные шлаки, золы, трепел, вулканические породы и другие добавки.

По химическому составу в зависимости от содержания оксида кальция и оксида магния в составе извести она подразделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую.

В кальциевой извести должно быть не более 5% MgO, в магнезиальной — от 5 до 20, в доломитовой — от 20 до 40%.

Известь , предназначенная для изготовления автоклавных силикатных изделий, в своем составе не должна содержать более 5% оксида магния. Высококачественные сорта маломагнезиальной извести имеют активность 93-97%.

Одним из показателей качества извести является выход известкового теста. Он зависит от содержания глинистых и песчаных примесей, а также тончайших фракций размером 0,02-0,5 мм гидроксидов кальция и магния. Высококачественная известь имеет выход теста 2,5-3,5 л на 1 кг. Она называется жирной, с меньшим выходом — тощей. Жирная известь характеризуется большой пескоемкостью, т. е. она может больше принять песка для получения удобоукладываемых смесей.

Негашеную известь без добавок подразделяют на три сорта, с добавками — на два, гидратная известь имеет два сорта. Сорт извести зависит от содержания в ней активных оксидов кальция и магния, СО, непогасившихся зерен, потерь при прокаливании, тонкости помола, скорости гашения. Требования к воздушной извести приведены в табл. 1. Прочность воздушной извести не нормируется.

Сырьевые материалы. Воздушную известь изготавливают из осадочных карбонатных известняково-магнезиальных горных пород: известняков и мела, доломитизированных известняков, доломитов. Кроме природного сырья для изготовления воздушной извести могут применяться отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена.

Негашеная (комовая) известь . Комовая известь является полупродуктом для получения других видов извести. Изготавливают ее обжигом сырья в шахтных, вращающихся и других печах. Применяют также печи для обжига в кипящем слое. Наиболее распространены шахтные печи, работающие по пересыпному способу с суточной производительностью 50, 100, 200 т и более. Они состоят из стального кожуха, футерованного изнутри огнеупорной кладкой.

Таблица 1. Технические требования к воздушной негашеной и гидратной извести

Показатель	Известь негашеная						Известь гидратная
	кальциевая			магнезиальная и доломитовая
	Сорт						Сорт
	1	2	3	1	2	3	1	2
Активные CaO+MgO, %, не менее:
без добавок
с добавками
Активная MgO, %, не более				20(40)*	20(40)*	20(40)*
СО, %, не более:
без добавок
с добавками
% непогасившихся зерен
Потери при прокаливании, % не более
Степень дисперсности - остаток частиц, %, на ситах с сеткой:
№ 02, не более
№008, не более
Скорость гашения, мин:
быстрогасящаяся, до
среднегасящаяся, не белее
медленногасящаяся, более
Влажность, %, не более

* В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.

Печь загружают чередующимися слоями известняка и угля. Процесс загрузки и выгрузки обожженного материала идет непрерывно. Обжигаемый известняк опускается вниз по шахте. Он вначале подогревается при температуре до 850 °С, затем обжигается при температуре от 850 до 1200 °С, потом при 900 °С и дальше охлаждается до 100-150 °С подаваемым снизу воздухом.

Обжиг является основной технологической операцией в производстве извести. С температуры 850 °С начинается декарбонизация известняка. Практически обжиг ведется при температуре 1000-1200 °С. Реакция разложения идет по схеме:

СаСO 3 + 178,58 кДж → СаО + СO 2 .

На декарбонизацию одного моля СаСO 3 (100 г) затрачивается 178,58 кДж тепла.

При хранении и транспортировании негашеной комовой извести ее следует оберегать от увлажнения.

Молотая негашеная известь . Молотую негашеную известь получают измельчением комовой извести в шаровых мельницах до удельной поверхности 3500-5000 см 2 /г. Целесообразно введение активных минеральных добавок — гранулированных шлаков, золы — уноса теплоэлектростанций, пуццоланов и др.

При взаимодействии молотой извести с водой образуется гидроксид кальция по схеме:

СаО + Н 2 O = Са(ОН) 2 ,

в результате чего она превращается в камневидное тело. Этот процесс называется гидратным твердением.

Насыпная плотность молотой извести составляет 900-1200 кг/м 3 . По сравнению с гашеной она имеет меньшую водопотребность, выделяет большее количество тепла, что ускоряет высыхание стен при применении ее в штукатурных растворах. Схватывание строительных растворов составляет 30-60 мин. Ускоряют сроки схватывания введением добавки соляной кислоты, хлорида кальция и хлорида натрия. Для замедления сроков схватывания применяют добавки гипса, серной кислоты, ЛСТ.

Изделия из молотой извести имеют более высокую плотность и прочность, чем из негашеной. Через 28 суток их прочность составляет 1-5 МПа.

Существенный недостаток молотой извести — пыление и вредность. Ее следует хранить на складах с механизированной загрузкой и выгрузкой. Длительность хранения не должна превышать 5-10 суток. В бумажных битуминированных мешках срок хранения увеличивается до 15 суток.

Гидратная известь (пушонка) и известковое тесто . При обработке комовой извести водой происходит ее гашение, в результате чего она распадается в порошок. Этот процесс протекает по реакции:

СаО + Н 2 O → Са(ОН) 2 ,

с выделением 65,5 кДж теплоты на один моль. Для гашения в пушонку требуется теоретически 32,13, практически — 60-80% воды от массы негашеной извести.

Гашение извести производится в гидраторе. Он состоит из семи барабанов диаметром 800 мм с вращающимися на валу лопастями. Измельченная известь загружается в верхний барабан и смачивается водой. Затем подается к следующим барабанам, перемешиваясь при передвижении лопастями и гидратируясь в виде порошка.

Насыпная плотность гидратной извести составляет 400-500 кг/м 3 . Отправляют ее потребителю в мешках, контейнерах. При отсутствии централизованных поставок гидратной извести, возможно, ручное гашение комовой извести. Оно может выполняться методом опрыскивания или погружением в воду. По первому методу комовую известь насыпают слоями по 20 см на площадку, способную поглощать воду, и поливают водой из шланга с насадкой для разбрызгивания. И так до высоты 1,0-1,5 м. Сверху засыпают песком слоем 10 см. По второму методу куски негашеной извести помещают в проволочные корзины и погружают в воду, где выдерживают до прекращения выделения пузырьков воздуха. Затем известь разравнивают на площадке до высоты 1,0-1,5 м.

Гашение извести в тесто производится механизированным способом и может выполняться вручную. Вначале известь гасят в известковое молоко, а затем сгущают в известковое тесто. Наиболее совершенным является термомеханический гаситель, состоящий из двух цилиндров, вставленных друг в друга с зазором 12 мм. Внутренний цилиндр разделен на камеру гашения и камеру измельчения, заполненную шарами. Известь непрерывно загружается, перемешивается и измельчается во вращающемся барабане. Из пространства между цилиндрами нагретая вода забирается и подается во внутренний цилиндр. Затем известковое молоко сливается в отстойник и обезвоживается. При ручном гашении известь вначале гасится в известковое молоко в творильном ящике. Затем сливается через выпускное отверстие в творильную яму. Отверстие имеет две сетки: внутреннюю с ячейками до 50 мм и наружную — не более 2-3 мм. Они задерживают негашеные частицы крупных размеров. В творильной яме известь выдерживают не менее 10 суток. Лишняя вода отсасывается грунтом. На поверхности вызревшей извести появляются усадочные трещины. Хорошо выдержанное известковое тесто содержит 50% воды и имеет среднюю плотность 1400 кг/м 3 .

Затвердевание растворов и бетонных смесей, приготовленных на гашеной извести, протекает в результате воздействия углекислоты. Этот процесс называется карбонатным твердением. Вначале происходит кристаллизация гидроксида кальция и затем образование карбоната кальция по схеме:

Са(ОН) 2 + СO 2 + nН 2 O = СаСO 3 + (n + 1) Н 2 О.

Через месяц прочность растворов и бетонов составляет 0,5-1 МПа, через десятки и сотни лет — 5-7 МПа.

Применение воздушной извести . Воздушная известь является местным вяжущим. Применяют ее для изготовления штукатурных и , автоклавных изделий, красочных составов. Кроме того, ее используют для изготовления известково-пуццолановых и известково-шлаковых вяжущих.

Строительную известь получают путем обжига (до удаления углекислоты) из кальциево-магниевых горных пород - мела, из­вестняка, доломитизироваиных и мергелистых известняков, доло­митов.

Для тонкодисперсной строительной извести га­сят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строитель­ную известь применяют для приготовления строительных раство­ров и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусст­венных камней, блоков и строительных деталей.

В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно - сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломито­вая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидрат - ную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиаль­ной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Различают гид­равлическую известь комовую и порошкообразную. Порошкооб­разная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашен­ная вода). Комовую известь выпускают без добавок и с добав­ками.

Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся - не более 8 мин, среднегасящуюся - не более 25 мин, медленногасящуюся - более 25 мин. Строительную воздушную известь получают из кальциево - магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получе­ния извести состоит из добычи известняка в карьерах, его под­готовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь.

Основным процессом при производстве извести является об­жиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь по реакции СаСОз ±> СаО + СОг - Диссоциация карбо­натных пород сопровождается поглощением теплоты (1 г-моль СаСОз требует для.разложения примерно 190 кДж). Реакция разложения углекислого кальция обратима и зависит от темпе­ратуры и парциального давления углекислого газа. Диссоциация углекислого кальция достигает заметной величины при темпера­туре свыше 600°С. Теоретически нормальной температурой дис­социации считают 900°С. В заводских условиях температура обжига известняка зависит от плотности известняка, наличия примесей, типа печи и ряда других факторов и составляет обыч­но 1 Ю0...1200°С.

При обжиге из известняка удаляется углекислый газ, состав­ляющий до 44% его массы, объем же продукта уменьшается примерно на 10%, поэтому куски комовой извести имеют порис­тую структуру. Обжиг известняка производят в различных пе­чах: шахтных, вращающихся, в «кипящем слое», во взвешенном состоянии и т. д. Наибольшее распространение получили эконо­мичные по расходу топлива шахтные пересыпные известеобжи - гательные печи, однако известь в них оказывается загрязненной золой топлива.

Шахтная печь (рис. 5.3) состоит из шахты, загрузочного и выгрузочного устройства, воздухоподводящей и газоотводящей аппаратуры. Известняк в шахтную печь загружают периодиче­ски или непрерывно сверху. Материал по мере выгрузки извести
опускается вниз, и навстречу обжигаемому материалу просачи­ваются горячие дымовые газы. По характеру процессов, проте­кающих в шахтной печи, различают зоны подогрева, обжига и охлаждения. В зоне подогрева в верхней части печи с темпера­турой печного пространства не выше 900°С известняк подсуши­вается, подогревается и в нем выгорают органические примеси. В средней части печи- в зоне обжига, где температура дости­гает 900...1200°С, - происходит разложение СаС03 и выделение углекислого газа. В нижней части печи - зоне охлаждения - известь охлаждается поступающим снизу воздухом с 900 до 50...Ю0°С.

Газовые печи позволяют полу­чить «чистую» известь, они проще в эксплуатации, процесс обжига в них можно механизировать и авто­матизировать.

Во вращающихся печах получа­ют известь высокого качества, но при этом расходуется много топ­лива.

Имеют применение высокопроиз­водительные агрегаты с обжигом в «кипящем слое». Обжиг в «кипящем

Слое» (рис. 5.4) производят в реакторе, представляющем собой металлическую шахту, отфутерованную внутри и разделенную по высоте решетчатыми сводами на 3...5 зон. Передача материа­ла из зоны в зону производится через трубки, имеющие ограни­читель. Высота «кипящего слоя» определяется от обреза пере­ливной трубки до решетки. По периферии реактора имеются горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топ­лива. Полученный при обжиге карбонатных пород полупродукт носит название комовой извести-кипелки. В дальнейшем она поступает на помол или гашение.

Молотая негашеная известь с добавками производится 1-го и 2-го сортов и гидратная (гашеная) без добавок и с добавками двух сортов: 1-го и 2-го. Воздушная известь должна удовлетво­рять требованиям табл. 5.4.

В соответствии с требованиями ГОСТ 9179-77 негашеную известь следует измельчать до тонкости, при которой остаток при просеивании пробы через сита № 02 и № 008 должен быть соот­ветственно не более 1,5 и 15%. Обычно заводы выпускают из­весть, характеризующуюся остатками на сите № 008 до 2...7%, что примерно соответствует удельной поверхности 3500... 5000 см2/г.

Таблица 5.4. Технические требования к воздушной извести Нормы для извести, % по массе Наименование Показателей Кальцевой извести Магнезиальной и доломитовой Гидратиой из­ Извести сортов Вести сортов Активные CaO-f- MgO, не менее: Без добавок В негашеной Извести с до­ Активная MgO, С02, не более: Без добавок С добавками Непогасившие- Ся зерна, не более

Молотую негашеную известь транспортируют в герметически закрытых металлических контейнерах или в бумажных битумини - зированных мешках. Хранить молотую известь до упртребления можно не более 10...15 сут в сухих складах.

При работах с известью необходимо соблюдать требования по охране труда. Попадание частиц молотой извести в легкие, а также на слизистые оболочки, особенно глаз, опасно.

Молотую негашеную известь применяют без ее предваритель­ного гашения, что имеет ряд преимуществ: исключаются отходы в виде непогасившихся зерен, используется тепло, которое выде­ляется при гидратации извести, что ускоряет процессы твердения извести. Изделия из этой извести имеют и большую плотность, прочность и водостойкость.

Для ускорения твердения растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести в их состав вводят хлористый каль­ций, а для замедления твердения в начальный период (схваты­вания) добавляют , серную кислоту и сульфитно-спиртовую барду - Добавка гипса и хлористого кальция, кроме того, повы­шает прочность растворов и бетонов, а добавки замедлителей твердения предупреждают образование трещин, что возможно при отсутствии определенных условий твердения. Гидратная известь. Известь воздушная отличается от других вяжущих веществ тем, что может превращаться в порошок не только при помоле, но и путем гашения - действие воды на кус­ки комовой извести с выделением значительного количества теп­ла по реакции

Са0 + Н20 = Са(0Н)2 + 65,5 кДж.

1 г-моль СаО выделяет 65,5 кДж тепла, 1 кг извести-кипел - ки - 1160 кДж.

Стехиометрически для гашения извести в пушонку необходи­мо 32% воды от массы СаО. Практически в зависимости от состава извести, степени ее обжига и способа гашения количе­ство воды берут в 2, а иногда и в 3 раза больше, так как в ре­зультате выделения тепла при гашении происходит парообразо­вание и часть воды удаляется с паром. На скорость гашения извести оказывают влияние температура и размеры кусков комо­вой извести. С повышением температуры ускоряется процесс га­шения. Особенно быстро процесс гашения протекает при гашении паром при повышенном давлении в закрытых барабанах.

В зависимости от скорости гашения различают строительную негашеную известь: быстрогасящуюся со скоростью гашения не более 8 мин; среднегасящуюся со скоростью гашения до 25 мин и медленногасящуюся со скоростью гашения не менее 25 мин.

Гашение извести в пушонку производят в специальных ма­шинах - гидраторах. Для гашения извести-кипелки в известко­вое тесто применяют известегаситель ЮЗ, в котором комовая известь одновременно размалывается, перемешивается с водой до образования известкового молока и сливается в сепаратор - отстойник. После отстаивания известкового молока образуется известковое тесто. Нельзя применять известковое тесто с боль­шим содержанием непогасившихся зерен извести, так как гашену ниє этих зерен может произойти в кладке, что приведет к раоЛ трескиванию затвердевшего известкового раствора. Измельчением извести в гасителе ЮЗ способствует практически полному гашенії нию извести, тогда как в других машинах количество непога-Я сившихся зерен (отходов) может достигать 30%.

Твердение извести может происходить только в воздушно - сухих условиях. Испарение воды (что имеет место при этом) вы­зывает слипание мельчайших частиц Са(ОН)2 в более крупные и их кристаллизацию. Кристаллы Са(ОН)2 срастаются друг с другом, образуя каркас, окружающий частицы песка. Наряду с этим происходит карбонизация гидрата оксида кальция за счет поглощения углекислоты воздуха по реакции

Са(0Н)2 + С02 + гсН20 = СаС03 + (л + 1)Н20

Таким образом, твердение известковых растворов есть след­ствие их высыхания и образования кристаллического сростка Са(ОН)2, а также процесса образования углекислого кальция на поверхности изделия. Твердеет гашеная известь медленно, и прочность известковых растворов невысокая. Это объясняется тем, что кристаллизация гидрата оксида кальция происходит не интенсивно и кристаллы слабо связаны друг с другом. Кроме того, образовавшаяся на поверхности корка СаС03 препятствует прониканию воздуха внутрь известкового раствора и тормозит дальнейшее развитие процесса карбонизации. Гидрат оксида кальция кристаллизуется тем быстрее, чем интенсивнее испаря­ется вода, поэтому для твердения извести необходима положи­тельная температура.

Воздушную известь широко применяют для приготовления строительных растворов в производстве известково-пуццолано - вых вяжущих, для изготовления искусственных каменных мате­риалов - силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, а также в качестве покрасоч­ных составов.

Транспортируют комовую известь навалом, защищая от увлажнения и загрязнения, а молотую - в специальных бумаж­ных мешках или металлических закрытых контейнерах. Известко­вое тесто перевозят в специально для этого приспособленных кузовах самосвалов. Известь негашеная должна храниться в за­крытых складах, защищенных от попадания влаги. Гидратную известь можно хранить непродолжительное время в мешках и сухих складах. Молотую известь не следует хранить более 30 сут, так как она постепенно гасится влагой воздуха и теряет актив­ность.

Похожие статьи