Технология производства гипса реферат
Обновлено: 02.07.2024
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
Курсовой проект содержит 23 с., 3 табл., 6 источников литературы.
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ГИПС, ДЕГИДРАТ КАЛЬЦИЯ, ДЕГИДРАТАЦИЯ, СУШКА, ДЕМПФЕР, СУШИЛЬНЫЙ БАРАБАН
Целью выполнения курсового проекта является изучение основных характеристик высокопрочного гипса, его свойств, способов получения и областей применения данного строительного материала.
Произведен анализ и выбор основного оборудования, расчет параметров, используемых в технологии производства высокопрочного гипса, обоснование целесообразности выбора конструкции и аппаратов с учетом современного уровня развития технологий, экономической эффективности и качества производимой продукции, выбор технологической схемы, параметров процесса.
В результате был произведен расчет основных параметров, необходимых в технологии производства высокопрочного гипса в соответствии с исходными данными.
Графическая часть включает:
- чертеж технологической схемы- 1 лист А1;
- чертеж демпфера - 1 лист А1.
- Характеристика целевого продукта…. ………………………….…….…7
- Характеристика высокопрочного гипса……………………………. 7
- Способы получения высокопрочного гипса…………………. ….9
- Области применения высокопрочного гипса……………. ………..13
Искусственные каменные изделия получают из растворных или бетонных смесей на основе минеральных вяжущих веществ в процессе их формирования и последующего затвердевания. В качестве заполнителей для этих смесей применяют кварцевый песок, пемзу, шлак, золу, древесные опилки.
Искусственные каменные изделия по виду минерального вяжущего можно разделить на следующие четыре группы: гипсовые и гипсобетонные; изделия на основе магнезиальных вяжущих; силикатные; асбестоцементные, изготовляемые на основе портландцемента с добавкой асбеста.
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. В качестве заполнителей в гипсобетоне используют естественные материалы – песок, пемзу, туф, топливные и металлургические шлаки, а также легкие пористые заполнители промышленного изготовления – шлаковую пемзу, керамзитовый гравий, аглопорит и др.
Органическими заполнителями являются древесные опилки, стружка или шерсть, бумажная макулатура, стебли и волокно камыша, льняная костра и др.
Гипсовые изделия обладают рядом ценных свойств:
- невысокая плотность
- несгораемость
- обладают хорошими высокоизоляционными свойствами
- поддержание в помещении нормальных санитарно-гигиенических условий
Но наряду с множеством положительных технических свойств гипс обладает значительной хрупкостью, поэтому производят искусственное упрочнение гипсовых изделий путем применения армирующих материалов, вводимых в состав формовочной массы или являющихся частями конструкции самого изделия.
Наибольшее распространение получили гипсокартонные листы (сухая гипсовая штукатурка) и гипсовые плиты для межкомнатных перегородок.
Поскольку гипсовые вяжущие вещества являются неводостойкими, то изделия могут использоваться только для внутренних работ.
Наиболее крупными зарубежными производителями высокопрочного гипса является ООО “ Черкесскстройпродукт” и ЗАО “Cамарский гипсовый комбинат”, а отечественные ОАО “Забудова”.
1. Характеристика целевого продукта
1.1 Характеристика высокопрочного гипса
В соответствии с ГОСТ 125-79 гипсовые вяжущие характеризуются следующими свойствами: механическая прочность, сроки схватывания, тонкость помола, удельная поверхность, водопотребность, плотность, цвет и т.д.
Высокопрочный гипс отличается от обычного более крупными кристаллами не волокнистого строения и потому обладает меньшей водопотребностью. Особенностью высокопрочного гипса является также мономинеральность его структуры. Уменьшение водопотребности и вызываемое этим повышение прочности гипса имеет значение для литых изделий. Если же применяется масса жесткой консистенции, например, при изготовлении изделий путем вибрирования, то количество воды, необходимое для получения из обычного и высокопрочного гипса теста нужной консистенции примерно равно и получаемые изделия имеют почти одинаковую прочность. Недостаток высокопрочного гипса - повышенная ею ползучесть, т. е. появление неупругих деформаций при длительном выдерживании под нагрузкой.
Удельный вес гипса колеблется в пределах 2,5-2,8 м 2 /г. Объемный вес его в рыхлом состоянии 800-1100 кг/м 3 , а в уплотненном 1250-1450 кг/м 3 .
По стандарту (ГОСТ 125-57) тонкость помола высокопрочного гипса, характеризуемая остатком на сите №02, для первого сорта (содержание CaSO4·2H2O 95-97%) составляет не более 15%, а для второго (содержание CaSO4·2H2O не менее 90%) - 30%. Предел прочности при сжатии через 1,5 ч соответственно не менее 45 и 35 кг/см 2 . Начало схватывания высокопрочного гипса должно наступать не ранее 5-8 минут, а конец – не позднее 9-12 ч с момента затворения.
Цвет высокопрочного гипса – белый, а вводя в него различные краски можно получить цветные изделия.
Высокопрочный гипс должен характеризоваться прочностью на сжатие не менее 25-30 МПа, а при изгибе 7-9 МПа.
Высокопрочное гипсовое вяжущее при твердении обычно имеет расширение в пределах 0,2%. В процессе высыхания изделий наблюдается незначительная их усадка в диапазоне 0,05-0,10%.
Отечественные производители изготавливают высокопрочный гипс марки от Г-13 и выше (ГОСТ предусматривает максимальную марку для гипса Г-25).
Высокопрочное гипсовое вяжущее – супергипс, производимый по ТУ 21-31-42-81 и ТУ РБ 100354659 024-2001, должен обладать следующими свойствами (табл. 1):
Таблица 1 - Основные свойства супергипса
Тонкость помола – остаток на сите №02, не более
Начало, не ранее
Конец, не позднее
Предел прочности образцов из теста нормальной
густоты (диаметр расплыва 120±5 мм) через 2 часа, не не менее:
При сжатии образцов, высушенных до постоянной
1.2 Способы получения высокопрочного гипса
Основным компонентом высокопрочного гипсового вяжущего является -CaSO4·0,5H2O. В отличие от строительного гипса, где основным компонентом является b- CaSO4·0,5H2O. - CaSO4·0,5H2O- получают в аппаратах, не сообщающихся с атмосферой. Существует два способа производства:
- под давлением в автоклавах, запарниках, самозапарниках.
- варкой в жидких средах.
При получении высокопрочного гипса варкой в жидких средах создаются специальные условия для перекристаллизации CaSO4·2H2O, кроме того, этот способ получения позволяет осуществить технологический процесс непрерывно, в отличие от получения этих вяжущих в автоклавах.
В качестве жидких сред используют хлориды Na, K,Ca; нитрат K; сульфат Cа, используют растворы с поверхностно- активными веществами. Температура кипения таких растворов составляет примерно 110-115 ̊ С.
Однако этот способ получения вяжущих обладает рядом недостатков:
- необходима промывка полученного вяжущего водой, т.е. вещество надо тщательно промыть от раствора соли, которая будет ухудшать свойства.
- необходима утилизация образующихся промывных вод.
- поскольку все эти растворы являются коррозиальными, то происходит коррозия оборудования.
- полученные вяжущие требуют сушки.
1.2.1 Технология производства высокопрочного гипса с дегидратацией и сушкой материала в раздельных аппаратах
Гипсовый камень бульдозером загружается в приемный бункер, из которого конвейером подается в щековую дробилку. Дробленый камень конвейером направляется на классификацию на грохот, в котором на резиновых ситах происходит выделение кусков кубической формы, что обеспечивает более равномерную степень дегидратации в демпфере. После этого ленточным конвейером и элеватором гипсовый камень классифицируется на фракции и затем конвейером распределяется по бункерам, установленным над демпферами. В каждый демпфер загружают примерно 10 т и поднимают давление до 0,13-0,15МПа, что соответствует температуре 124˚С.
Цикл работы демпфера следующий: загрузка 10-15 мин, подъем давления до 0,13 МПа и изотермическая выдержка 7-8 ч, а затем производится сброс давления и материал сразу выгружается.
В процессе дегидратации куски гипса становятся пористыми вследствие удаления полтора моля кристаллизационной воды из структуры CaSO4·2H2O. Однако выделившаяся вода в капельножидком состоянии продолжает оставаться внутри микро- и макропор материала до тех пор, пока давление в демпфере будет повышенным и упругость паров выделившейся воды будет ниже упругости пара внешней среды. С понижением давления в аппарате упругость паров перегретой воды, находящейся в порах, становится выше внешнего давления, в результате чего начинается интенсивное испарение кристаллизационной воды за счет физической теплоты, сохраняющейся в кусках -полугидрата.
В процессе дегидратации куски гипса прочно сцепляются между собой за счет образования переплетающихся длинных кристаллов - CaSO4·0,5H2O в местах контакта. Для предотвращения этого нежелательного явления следует применять более плотный гипсовый камень без мелкой фракции и вводить в демпфер регулятор кристаллизации, который обеспечивает получение кристаллов полугидрата призматической формы. В качестве таких добавок используют ЛСТМ-1 и другие органические вещества.
Сброс давления в демпфере вызывает резкое снижение температуры материала. Это крайне нежелательное явление получило название “температурного провала”, поскольку оно при температуре ниже 90˚С ведет к образованию CaSO4·2H2O.
Сушка дегидратированного продукта производится в сушильном барабане продуктами сгорания топлива, поступающими из топки, по принципу противотока. Температура дымовых газов на входе 800-850˚С на выходе 100 – 110˚С, а по материалу температура при его выходе из аппарата 120-140˚С. В процессе сушки происходит дегидратация остаточного количества CaSO4·2H2O.
Кроме того, имеет место и негативное явление- пережог мелких частиц материала, состоящих из -CaSO4·0,5H2O, до растворимого CaSO4.
Отходящие дымовые газы обеспыливаются вначале в циклоне, затем в электрофильтре, куда они подаются вентилятором, после чего хвостовым дымососом выбрасываются в атмосферу.
Высушенный продукт ленточным конвейером и элеватором подается в бункер, из которого питателем направляется в трубную двухкамерную мельницу, работающую в замкнутом цикле с воздушно-циркуляционным сепаратором. Подача гипсового порошка в сепаратор производится элеватором. Для снижения расхода электроэнергии на помол в мельницу подается в качестве интенсификатора ЛСТМ-1.
Мелкая (годная) фракция вяжущего пневмокамерным насосом перекачивается в силос, из которого продукт направляется в бункер и затем в упаковочную машину. Высокопрочный гипс, получаемый по такой технологии, имеет марку Г-15-Г-17 при остатке на сите № 02 не более 1%.
Достоинством данной технологии является раздельное осуществление дегидратации и сушки, что позволяет увеличить производительность, снизить расход электроэнергии до 24,7 кВт/ч и условного топлива до 67 кг на 1 т вяжущего.
Однако еще более эффективным с точки зрения суммарных затрат всех видов энергии является применение для сушки и помола совмещенного аппарата немецкой фирмы “Claudius Peters”.
1.2.2 Технология производства высокопрочного гипса с применением горизонтального автоклава
Гипс - природный камень, который образовался в результате испарения древнего океана. В недрах земли гипс присутствует в виде камня - породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. Он может быть на вид плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры.
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
Производство высокопрочного технического гипса 3
Способы производства высокопрочного гипса: 5
Технология производства высокопрочного гипса в аппаратах самозапаривания 6
Производство высокопрочного гипса на основе фосфополугидрата 12
Заключение 15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16Файлы: 1 файл
реферат_стройиндустрия.doc
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Институт Управления Бизнес-процессами и Экономики
РЕФЕРАТ
Технология производства высокопрочного гипса
Студент ЭА 10-12 Ветцель Ю.К.
Преподаватель Шевченко В.А.
ВВЕДЕНИЕ
Гипс - природный камень, который образовался в результате испарения древнего океана. В недрах земли гипс присутствует в виде камня - породы осадочного происхождения нескольких разновидностей. Он может быть на вид плотным, с мелкозернистой структурой, сахаровидным в изломе или крупнозернистым, с беспорядочно расположенными кристаллами, состоять из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом или быть пластинчатым, с прозрачными кристаллами слоистой структуры. Цвет породы - белый, желтоватый, светло-серый - зависит от наличия или отсутствия в породе различных примесей.
Высокопрочный гипс является разновидностью полуводного гипса. Этот полуводный гипс а-модификации, который имеет более крупные кристаллы, обуславливающие меньшую водопотребность гипса (40-45% воды), позволяет получать гипсовый камень с большей плотностью и прочностью.
Производство высокопрочного технического гипса
Для получения гипса повышенной прочности, состоящего в основном из а-полугидрата, необходимо создать такие условия, чтобы кристаллизационная вода удалялась из двуводного гипса в капельно-жидком состоянии. Это достигается обезвоживанием гипсового камня либо в герметических аппаратах в среде насыщенного пара под давлением выше атмосферного, либо кипячением в водных растворах некоторых солей, температура кипения которых не ниже температуры дегидратации гипсового камня.
Относительно низкая температура дегидратации двуводного гипса позволяет получать высокопрочный гипс и при атмосферном давлении — кипячением дробленого гипсового камня в растворах солей (СаС/2, MgCl2, MgS04, Na2C03 и др.), температура кипения которых превышает температуру дегидратации гипса. Длительность варки в зависимости от вида раствора и его концентрации — 45—90 мин. Полученный таким образом полуводный гипс, состоящий в основном из а-полугидрата, отцеживают или отделяют от жидкой среды центрифугированием, промывают до полного удаления солей, сушат при 70—80°С и размалывают в порошок. Такая технология позволяет получить продукт высокого качества и сократить длительность производственного цикла, однако необходимость отделения гипса от солевого раствора и сушки усложняет производственный процесс.
Способы производства высокопрочного гипса:
В зависимости от характера тепловой обработки все известные способы производства высокопрочного гипса разделяют на автоклавные, основанные на обезвоживании гипса в среде насыщенного пара, под давлением выше атмосферного в герметических аппаратах, и на термообработку в жидких средах, когда гипс обезвоживается в процессе кипячения в водных растворах некоторых солей при атмосферном давлении.
При автоклавном способе производства с тепловой обработкой сырья в автоклаве, а сушкой продукта в сушильном барабане природный гипсовый камень дробится в щебенку с размерами кусков 10-50 мм и загружается в автоклав, представляющий собой вертикально установленный стальной цилиндрический резервуар с термостойкой облицовкой для предотвращения потери тепла. В верхней части резервуара имеется герметически закрывающийся люк для загрузки гипсовой щебенки. Здесь же расположен патрубок для пара и штуцер для термометра. Внизу автоклава имеется сферическая открывающаяся крышка, на которой расположена решетка, на которой находится щебенка в процессе пропаривания. Под этой решеткой скапливается конденсат, выпускаемый из автоклава через штуцер. Автоклав с помощью кронштейнов может крепиться к перекрытию. Над автоклавом обычно располагают бункер с готовой гипсовой щебенкой, которая загружается в люк но специальной течке или матерчатому рукаву. После загрузки автоклав герметизируется и в него подается насыщенный пар для термообработки сырья под давлением 0,13 МПа при температуре 124°С. Тепловая обработка при таких параметрах пара и крупности гипсовой щебенки 10-50 мм длится в течение 5,5-6 час. В это время происходит дегидратация гипсового камня и выделение кристаллизационной воды и жидком состоянии. Образующийся полугидрат имеет вид хорошо оформленных крупных кристаллов. В процессе теплообработки конденсат периодически удаляется из автоклава по мере накопления, но так, чтобы горячая вода в известном количестве постоянно находилась в автоклаве под решеткой.
Технология производства высокопрочного гипса в аппаратах самозапаривания
Существовавшая до последнего времени технология производства полуводного гипса в напольных, камерных, шахтных и вращающихся печах, а также в варочных котлах не имела благоприятных перспектив для значительного повышения прочности полуводного гипса; поэтому исследовательская мысль была направлена на изыскание нового технологического процесса, обеспечивающего получение гипса высоких марок.
В результате проведенных научно-исследовательских экспе риментов появились два принципиально новых предложения:
- обрабатывать гипс насыщенным водяным паром при избыточном давлении
- получать полуводный гипс путем варки в жидких средах
- дробления гипсового камня до крупности 10—50 мм;
- пропаривания гипсового щебня насыщенным паром при давлении 1,3 ат (124°) в течение 6 часов;
- выгрузки из автоклава пропаренного гипсового щебня в бункер;
- сушки пропаренного продукта при t = 120° в течение 2—2,5 час.;
- помола высушенного продукта в порошок.
- дробление гипсового камня до крупности 15—50 мм;
- пропаривание гипсового щебня при избыточном давлении 1,2—1,3 ат в течение 4,5—5,5 час. и при давлении в 1,6 ат— 1 час;
- сброс давления до атмосферного и сушка пропуском горячих газов непосредственно через гипсовый щебень.
- растворимый ангидрит, получившийся из двугидрата вторичного происхождения;
- растворимый ангидрит из полугидрата первичного происхождения;
- полугидрат вторичного присхождения (регенерированный) в преобладающем количестве;
- полугидрат первичного происхождения в незначительном количестве;
- двугидрат вторичного происхождения.
Получение высокопрочного гипса путем пропаривания гипсовой щебенки при избыточном давлении заинтересовало технологов больше, нежели варка его в жидких средах; поэтому последовал целый ряд различных вариантов способа получения гипса при избыточном давлении.
Исследования подтвердили предложения И. А. Передерия о возможности получить гипс более высокой активности; одновременно было установлено, что гипс ГП обладает способностью сохранять литейные свойства при 35—40% воды затворения вместо обычных 55—70% для полуводного гипса. При 30% воды затворения гипсовые кубики в высушенном состоянии приобретали прочность на сжатие, доходящую до 250 кг/см2. Это было новостью, так как такой прочностью, получаемой обычными способами, полуводный гипс не обладал, если образцы изготовлялись из теста нормальной густоты.
Технологическая схема производства высокопрочного гипса ГП состоит из следующих операций:
Тонкость помола характеризовалась 10%-ным остатком на сите 144 отв/см2.
При опытной проверке П. В. Лапшиным способа производства гипса ГП в технологическом процессе его изготовления был установлен один существенный дефект, отражающийся на качестве получаемого вяжущего. Дефект этот заключается в том, что Передерий предлагал после пропарки охлаждать гипсовый щебень, выгружая его из автоклава в бункер, с целью удаления из гипса влаги в процессе остывания щебня. Охлажденный гипсовый щебень затем вновь нагревался до t = 120°, при которой гипс высушивался до состояния полуводного гипса.
В 1941 г. Садовский и А. С. Шкляр предложили свой способ получения высокопрочного гипса. Способ этот впервые был проверен на опытной установке Наркомстроя в г. Стерлитамаке. Первая партия промышленного высокопрочного гипса ‘была получена 3 апреля 1942 г. Эта установка действует и по настоящее время. Продукция, получаемая этим способом, отличается непостоянным качеством. На действующих заводах по производству этого гипса не более 50% выпускаемой продукции соответствует требованиям Временных технических условий на гипс строительный — высокопрочный (ТУ 33-44) (Наркомстрой и НКПСМ). Гипс, удовлетворяющий этим техническим условиям, имеет следующие показатели:
Сроки схватывания начало 3—6 в мин.: конец 5—8
Нормальная густота - 38—45%
Прочность при растяжении - 24—40 кг/см3
Прочность при сжатии - 150—250 ,
Остальные 50% выпускаемого гипса характеризуются более короткими сроками схватывания и меньшей прочностью. Гипроиндустроем Наркомжилгражданстроя УССР разработана Временная инструкция по производству высокопрочного гипса (У-И-01-45), где установлена следующая технологическая схема:
Первые 30 мин. газ из топливника подается с температурой + 200° и затем в последующие 3—3,5 час. с температурой 140—150°.
Однако практика эксплуатации заводов показала в большинстве случаев более удлиненные сроки сушки. Основным дефектом способа производства высокопрочного гипса Садовского и Шкляра является снижение температуры гипсового щебня после пропарки в момент перехода к сушке, т. е. примерно то же самое, что и у способа, предложенного И. А. Передернем. Несмотря на то, что процессы пропаривания и сушки совершаются в одном и том же агрегате в непосредственной последовательности без перерыва, все же температура гипсового щебня в агрегате снижается до 35—40°. В этом случае образовавшаяся в процессе пропаривания полуводная модификация гипса вновь, гидратируется и переходит в двуводную, т. е. образуется двугидрат вторичного происхождения.
Таким образом, гипс Садовского—Шкляра представляет собой смесь гипса следующих модификаций:
Получаемая смесь различных модификаций гипса не может обеспечить высокие качества продукции, так как в этой смеси в преобладающем количестве находится регенерированный полуводный гипс, имеющий всегда пониженную прочность; затем присутствует двуводный гипс вторичного происхождения, являющийся сильным ускорителем схватывания гипса. Растворимый ангидрит вторичного происхождения также имеет быстрые сроки схватывания. В гипсе, получаемом по способу Садовского—Шкляра, наличие отмеченных выше модификаций гипса является обязательным; количественно они могут меняться в зависимости от температуры и длительности сушки. В целях уменьшения в смеси двуводного гипса вторичного происхождения практически на заводах срок сушки стараются удлинять. Гипс ГП благодаря тому, что процесс запарки отделен от процесса сушки, может и не иметь двуводного гипса вторичного происхождения, но все же основной продукт—полуводный гипс, как правило, также вторичного происхождения. И. А. Передерий на опытной установке сушил после пропарки гипс в виде щебня. В своей книге он также предлагает после пропаривания гипсовый щебень охладить, а затем сушить его при температуре 120°.
Это предложение является нецелесообразным; продукт получится гораздо равномернее, и быстрее пойдет процесс высушивания, если охлажденный пропаренный гипсовый щебень размолоть до требуемой тонкости помола, а затем уже варить его в варочном котле или совместить помол с высушиванием в молотковых мельницах. Такой процесс производства целесообразнее, но от регенерации гипса он не спасает.
Предложенный автором совместно с проф. Б. Г. Скрамтаевым способ производства высокопрочного гипса путем самозапаривания рассчитан на то, чтобы нагретый гипсовый щебень не охлаждался до тех пор, пока не будет закончен весь процесс тепловой его обработки. Тепловая обработка гипса, т. е. пропаривание и сушка производятся также в одном аппарате; но благодаря тому, что в аппарат подается тепло непрерывно (в процессе перехода от пропаривания к сушке при атмосферном давлении), никаких условий для гидратации гипса не создается. В этом случае возможно получить полуводный гипс и растворимый ангидрит только первичного происхождения; поэтому активность самозапарочного гипса должна быть выше, что и подтвердилось на практике производства этого гипса.
Читайте также: