Исследование процесса замедления гидратации извести Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 666.971

Н.Ф. Косенко, В.В. Макаров ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАМЕДЛЕНИЯ ГИДРАТАЦИИ ИЗВЕСТИ

(Ивановский государственный химико-технологический университет)

e-mail: fogn@isuct.ru

Установлена высокая эффективность комплексной добавки, состоящей из карбоната натрия и борной кислоты, введенной как перед обжигом известняка, так и при помоле извести. В зависимости от дозировки отдельных компонентов добавки время достижения максимальной температуры гашения можно отодвинуть с 2-2,5 мин (без добавки) до 6-16 мин и более, что позволяет получить средне- и медленногасящуюся известь.

Основное количество выпускаемой извести (около 75 %) используется в строительстве и в промышленности строительных материалов для изготовления силикатного кирпича и силикатных бетонов. Производство качественного силикатного кирпича основано на использовании быстрога-сящейся воздушной извести. В производстве силикатных бетонов, как тяжелых, так и ячеистых, используется среднегасящаяся известь.

Использование качественных известняков приводит к получению извести с высокой активностью, которая бурно взаимодействует с водой при гашении с выделением значительного количества тепла.

Активность извести во многом определяется режимными параметрами процесса обжига. Важнейшими параметрами термообработки извести являются: средняя температура в зоне обжига и продолжительность нахождения материала при данной температуре. Переход от мягкого режима обжига к среднему и жесткому способствует образованию более крупных кристаллов извести, что позволяет существенно замедлить процесс гашения. Однако варьирование химического состава используемого сырья, присутствие в нем различных примесей не дает возможности результативно регулировать процесс обжига.

Известно, что время гашения извести можно изменять путем введения различных добавок в карбонатное сырье до обжига или же при помоле полученной извести. В качестве замедлителей гашения можно использовать полугидрат сульфата кальция и/или их соли, затрудняющие образование центров кристаллизации и рост кристаллов гидратной извести. Такие замедлители растворяют в воде, используемой для гашения [1]. Присутствие сульфат-ионов ограничивает рост кристаллов портландита, что влияет на весь механизм гидратации; образуется известковая суспен-

зия мелкозернистого вида с малым количеством пластинчатых кристаллов Са(ОН)2, причем зерна размером до 0,4 мм образованы агломерированными частицами микроскопических размеров [2]. Весьма эффективной оказалась комплексная добавка, позволяющая растянуть процесс гашения до 2-3 ч, которая включает карбонаты щелочных металлов и борную кислоту, совместно с искусственным охлаждением [3] или в присутствии СДБ

[4].

В данной работе исследовано замедление гашения извести при использовании добавки, состоящей из соды и борной кислоты.

В работе использовали известняк Добря-тинского месторождения (Владимирская область), техническую соду (карбонат натрия Na2CO3) и борную кислоту Н3ВО3 квалификации "ч".

Исходный известняковый камень подвергали дроблению в щековой дробилке до мелкого щебня. Обжиг известняка проводили в электрической печи с силитовыми нагревателями. Температура обжига составляла 1100 °С. Длительность обжига 2 ч.

Добавки вводили двумя способами:

обрабатывали щебень фиксированным количеством предварительно приготовленного раствора добавки, после чего щебень подвергали обжигу в печи, полученную известь измельчали и анализировали;

сухую добавку, дозированную по массе, вводили в обожженную известь перед помолом, затем продукт совместного помола испытывали.

Карбонат натрия и борную кислоту добавляли в различных количествах (от 0,3 до 1,5 % по массе).

Активность извести, время и температуру гашения, количество непогасившихся зерен определяли по стандартным методикам, изложенным в действующем ГОСТ 9179-77.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В отсутствие добавок известь, обожженная при температуре 1100 °С в течение 2 ч, имеет высокую скорость гашения: максимальная температура 92-98 °С достигается в течение 2-2,5 мин. Проведенные параллельные испытания извести независимого обжига, полученной при термообработке известняка с разных уступов, показали хорошую сходимость результатов (табл. 1).

Таблица 1

Скорость гашения извести, полученной обжигом известняка с разных уступов Table 1. Slaking rate of the lime obtained by various bench limestone calcination

Температура гашения извести, °С, полу-

Время га- ченной обжигом известняка с уступа

шения, мин 1 2 3 Смешанная

проба

1 35 37 25 30

1,5 70 65 41 63

2 95 90 55 90

2,5 98 96 92 94

3 91 95 98 90

3,5 83 84

4 89 91 79 80

5 86 86

о

о

90-1 80 70 -| 60 50 -| 40 30 20 -I

<1- 0 ■ □- 1 ■о- 2 ■О- 3 ■л- 4 ■V- 5

0 5 10 15

Время гашения, мин

Рис. 1. Изменение температуры в процессе гашения извести в

присутствии комплексной добавки, введенной до обжига известняка. Содержание компонентов в комплексной добавке, масс. %: 0 - 0; 1 - 0,5 Na2CO3 + 0,5 H3BO3; 2 - 0,75 Na2CO3 + 0,75 H3BO3; 3 - 1,0 Na2CO3 + 0,5 H3BO3; 4 - 1,0 Na2CO3 +

1,0 H3BO3; 5 - 1,5 Na2CO3 + 1,5 H3BO3 Fig. 1. Lime slaking temperature changes at the presence of the complex additive introduced before the limestone calcination. Component percentage (mass): 0 - 0; 1 - 0.5 Na2CO3 + 0.5 H3BO3; 2- 0.75 Na2CO3 + 0.75H£O3; 3 -1.0Na2CO3 + 0.5H£O3; 4 -1.0 NaCO3 + 1.0HBO; 5 -1.5 Na2CO3 +1.5H3BO3

80-

O 70-

60-

50-

ro a

F

ro & 40

I- 30

20-

-<- 0 -o- 1 -a- 2 -o- 3 -v- 4 -[>- 5 -O- 6

7Q"

—I—

15

IS"

25

Время гашения, мин

Рис. 2. Изменение температуры в процессе гашения извести в присутствии комплексной добавки, введенной при помоле извести. Содержание компонентов в комплексной добавке, масс. %: 0 - 0; 1 - 0,5 Na2CO3 + 0,5 H3BO3; 2 - 0,75 Na2CO3 + 0,75 H3BO3; 3 - 1,0 Na2CO3 + 0,3 H3BO3; 4 - 1,0 Na2CO3 + 0,5 H3BO3; 5 - 1,0 Na2CO3 + 1,0 H3BO3; 6 - 1,5 Na2CO3 + 1,5 H3BO3

Fig. 2. Lime slaking temperature changes at the presence of the complex additive introduced during the lime milling. Component percentage (mass): 0 - 0; 1 - 0.5 Na2CO3 + 0.5 H3BO3; 2 - 0.75 Na2CO3 + 0.75 H3BO3; 3 - 1.0 Na2CO3 + 0.3 H3BO3; 4 - 1.0 Na2CO3 +0 .5 HßO3; 5 - 1.0 Na2CO3 + 1.0 H3BO3; 6 - 1.5 Na2CO3 +1.5 HßO3

Использование комплексной добавки, состоящей из карбоната натрия (технической соды) и борной кислоты, позволило значительно замедлить процесс гашения. Полученные экспериментальные результаты для различных соотношений данных компонентов и разных способов ввода добавок представлены на рис. 1-2.

Полученные экспериментальные данные показали высокую эффективность комплексной добавки, состоящей из карбоната натрия и борной кислоты, введенной как перед обжигом известняка, так и при помоле извести. В зависимости от дозировки отдельных компонентов добавки время достижения максимальной температуры можно отодвинуть с 2-2,5 мин (без добавки) до 6-16 мин и более (табл. 2).

Повышенная эффективность ввода добавки при помоле извести объясняется более равномерным распределением компонентов по поверхности частиц оксида кальция, что приводит к формированию тонких слоев продуктов взаимодействия СаО с карбонатом натрия и борной ки-

0

Таблица 2

Время достижения максимальной температуры гашения извести в присутствии комплексной добавки

карбоната натрия и борной кислоты Table 2. The time of the maximum slaking temperature reach at the presence of the complex additive of sodium carbonate and boric acid

слотой. Рентгенофазовым анализом установлено образование небольших количеств боратов 3CaOB2O3, 2CaOB2O3 и CaOB2O3, карбоната кальция, а также тетрабората натрия Na2B4O7.

Таким образом, возможность широкого варьирования скорости гашения извести с помощью изученной добавки позволяет получить средне- и медленногасящуюся известь.

ЛИТЕРАТУРА

1. Koslowski T. Патент ФРГ № 3438620.

2. Kulisek K., Bures J. // Stavivo. 1985. N 12. S. 503-506.

3. Якименко Я.Б. // Вестн. Львов. политехи. ин-та. 1986. № 181. С. 103-105.

4. Шпынова Л.Г., Мельник С.К., Якименко Я.Б. // Строит. материалы. 1985. № 6. С. 26-27.

Среднее время достижения макси-

Состав комплексной добавки мальной температуры гашения извести, мин, при введении добавки

перед обжигом при помоле

известняка извести

0,5 % Na2CO3+0,5 % Н3ВО3 6 - 10 9 - 10

0,75 % Na2CO3 +0,75 % Н3ВО 6 - 7 12 - 13

1,0 % Na2CO3+0,3 % Н3ВО3 - 12

1,0 % Na2CO3+0,5 % Н3ВО3 11 - 13 14 - 16

1,0 % Na2CO3 + 1,0 % Н3ВО3 9 - 13 12 - 25

1,5 % Na2CO3 + 1,5 % Н3ВО3 11 - 13 16 - 17

УДК 544.016.2:543.572.3

А.Б. Шурдумов

ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРОЙНОЙ ВЗАИМНОЙ СИСТЕМЫ Li, Na//Cl, PO3

(Кабардино-Балкарский государственный университет, Нальчик) e-mail: azamatshurdumov@mail.ru

Проведен термический анализ тройной взаимной системы Li, Na//Cl, PO3 и установлено, что поверхность ликвидуса состоит из полей кристаллизации хлоридов и ме-тафосфатов лития и натрия. Выявлены составы и температуры плавления эвтектических точек.

Оксидные вольфрамовые бронзы (ОВБ), обладающие в зависимости от состава электродными, электрохромными, полупроводниковыми и каталитическими свойствами, являются перспективными материалами для создания новой техники и технологии.

В настоящей работе приводятся результаты термического анализа тройной взаимной системы Li, №,//С1, Р03, выполненного с целью использования полученных данных для исследования характера взаимодействия компонентов в гетерогенной среде и выявления низкоплавких составов четверной взаимной системы Li, N^/0, Р03, WO4, представляющих интерес для разработ-

ки химического способа синтеза двущелочных ОВБ лития и натрия - LixNaxWO3.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Исследования проводили визуально-политермическим и частично термографическим методами анализа, а для высоковязких составов использован метод электропроводности.

В качестве исходных веществ использовали хлориды и метафосфаты лития и натрия марки «ЧДА».

Двойные системы. Системы LiPO3-LiCL и изучены в работе [1]. Компоненты