Dom · električna sigurnost · Materijali od umjetnog kamena. Proizvodnja silikatnih materijala. Klasifikacija, svojstva i namjena, sirovine. Tipični procesi silikatne tehnologije, tipovi reaktora. Šema. Proizvodnja keramike Silikatni materijali istorijat svojstva nomenklatura sirovina

Materijali od umjetnog kamena. Proizvodnja silikatnih materijala. Klasifikacija, svojstva i namjena, sirovine. Tipični procesi silikatne tehnologije, tipovi reaktora. Šema. Proizvodnja keramike Silikatni materijali istorijat svojstva nomenklatura sirovina

U sektoru puteva koriste se različiti građevinski materijali od umjetnog kamena za izgradnju zgrada i objekata za industrijske i civilne svrhe.

Takvi materijali se mogu podijeliti u tri grupe: neispaljen, otpušten I proizvodi od silikatnih talina.

Nepečeni građevinski materijali i proizvodi

Nepečeni građevinski materijali uključuju:

  • ? silikatni materijali na bazi vapna u autoklavu;
  • ? gips i proizvodi od gipsanog betona;
  • ? azbestno-cementni materijali i proizvodi;
  • ? minobacači.

Autoklavirani silikatni materijali na bazi kreča

Autoklavirani silikatni materijali- materijali od umjetnog kamena na bazi vapnenačko-silicijumskog veziva, stvrdnjavanja na povišenom pritisku i temperaturi.

Glavna komponenta sirovinske mješavine iz koje se dobijaju silikatni materijali je kreč(CaO), koji lako reaguje sa silicijum dioksidom (Si0 2) uz poboljšanu termičku obradu i tretman vlage. Za proizvodnju silikatnih materijala Preporučuje se upotreba vapna brzog gašenja sa ukupnim sadržajem aktivnih kalcijumovih i magnezijum oksida (aktivnost) većim od 70%, dok sadržaj MgO ne bi trebalo da prelazi 5%.

Zajedno sa krečom, u autoklavnu tehnologiju Moguće je koristiti portland cement, cemente s dodatkom mljevenog pijeska, niskoaktivne belitne cemente, koji povećavaju otpornost na smrzavanje silikatnih proizvoda.

Druga komponenta sirove mješavine je kvarcni pijesak(ponekad šljaka iz visokih peći, pepeo za gorivo koji sadrži silicijum dioksid). Kvarcni pijesak i druge silicijumske komponente su fino mljevene (do određene površine

1500...3000 cm 2 /g).

Osim vapnenačko-silikatnog veziva, silikatnim materijalima se mogu dodati agregati u obliku nemljevenog kvarcnog pijeska, šljake, ekspandirane gline i ekspandiranog perlita.

Autoklavirani silikatni materijali uključuju:

  • ? silikatni betoni;
  • ? pješčano-krečna cigla;
  • ? cigle od vapnene troske i vapnenog pepela;
  • ? zidni proizvodi od celularnog i pjenastog silikatnog betona.

Proizvodi od silikatnih materijala nakon obrade u autoklavu dobijaju tražena svojstva: postepeno povećanje pritiska i temperature pare u trajanju od 1,5...2 sata, izotermno izlaganje proizvoda u autoklavu na temperaturi od 175...200 °C i pritisak od 0,8...1,6 MPa u trajanju od 4...8 sati i smanjenje pritiska za 2...4 sata.Ukupno trajanje tretmana je 8...14 sati.Kao rezultat, nova krečnjačko-silikatna formira se cement koji se sastoji od kalcijum hidrosilikata različitih sastava.

Tokom autoklaviranja dolazi do reakcije između kalcijum hidroksida i komponente silicijum dioksida:

Kao rezultat ove reakcije, sintetizira se cementna tvar - kalcijum hidrosilikat, koji veže zrnca pijeska ili drugog punila u izdržljiv vodootporan kameni materijal.

Autoklav za hidrotermalnu sintezu je cilindrična horizontalna zavarena posuda, zatvorena

Rice. 6.1.

metički zatvoren sa sfernim poklopcima (prec

2...3,6 m, dužina 19...30 m) (sl. 6.1).

silikatni betoni,(poput cementnih) mogu biti:

  • ? teški (punilo - pijesak i lomljeni kamen);
  • ? lagana (porozna punila - ekspandirana glina, ekspandirani perlit, agloporit);
  • ? ćelijski.

U silikatnom betonu koristi se vapnenačko-silicijumsko vezivo koje se sastoji od prozračnog vapna i finog drobljenog kvarcnog pijeska (pepeo, mljevena šljaka iz visokih peći itd.).

Jačina veziva vapno-silicijum zavisi od:

  • ? od aktivnosti vapna;
  • ? CaO/Si0 2 odnos;
  • ? suptilnosti brušenja pijeska;
  • ? parametri obrade u autoklavu.

Tehnologija proizvodnje betona i proizvodi od armiranog betona uključuje:

  • 1) priprema veziva kreč-silicijum;
  • 2) priprema i mešanje silikatne betonske mešavine;
  • 3) oblikovanje proizvoda;
  • 4) tretman autoklavom.

Teški silikatni beton sa gustinom od 1800...2500 km 3 i čvrstoćom od 15...18 MPa, koriste se za proizvodnju montažnog betona i armirano-betonske konstrukcije, uključujući i prednapregnute. Silikatni beton visoke čvrstoće može imati čvrstoću do 80 MPa. Otpornost na smrzavanje silikatnog betona s vibracijskim zbijanjem doseže 200 ciklusa ili više.

Najrasprostranjenije marke gustog silikatnog betona su: M150; M200; M250; M300; M400 i M500.

Veliki silikatni betoni se koriste za izradu velikih zidni blokovi unutrašnji nosivi zidovi, podne ploče i nosive pregrade, ploče i ostali dijelovi za montažnu, industrijsku, civilnu i poljoprivrednu gradnju.

Ćelijski silikatni beton proizvodi se uvođenjem aditiva za stvaranje plina (porobeton) ili pjene (pjenasti beton) u vezivo vapno-silika. Vodena suspenzija aluminijskog praha koristi se kao generator plina, a ljepljiva smola, smola-saponin i druge tvari se koriste kao sredstvo za pjenjenje.

Gaso betonska smjesa pripremljen u hidrodinamičkoj ili vibracionoj mješalici, pjenasti beton - u miješalici s dva bubnja. U jednom bubnju se priprema pjena, a u drugom rastvor veziva i vode. Nakon toga, pjena se istovaruje u bubanj s otopinom i miješa, zatim se smjesa silikatnog betona sipa u spremnik za doziranje, a zatim u kalupe za proizvode.

Ovisno o namjeni, ćelijski beton se dijeli na:

  • ? za strukturne
  • (p 0 = 900... 1200 kg/m 3, # kompresija = 7,5... 15 MPa);
  • ? toplotna izolacija i konstrukcijska
  • (p 0 = 500...900 kg/m 3, D kompresija = 2,5...7,5 MPa);
  • ? toplotna izolacija (p 0

Peščano-krečna cigla je vještačko

nepečeni zidni građevinski materijal dobijen od krute, navlažene sirovinske mješavine koja se sastoji od vapna i kvarcnog pijeska, presovanjem i stvrdnjavanjem u autoklavu.

  • 6. Materijali od umjetnog kamena

Rice. 6.2.

  • 1 - peć za sušenje kreča; 2 - drobilica; 3 - vertikalni transporter sa kašikom; 4 - pokretna traka; 5,12 - dispenzeri (dozatori); 6 - mlin za mljevenje vapna i pijeska; 7 - pužni ulagač; 8 - dvokomorna pneumatska pumpa; 9 - mikser; 10 - reverzibilni tračni transporter; 11 - silosi (reaktori); 13 - štapni mikser; 14 - štampa; 15 - automatski slagač 16 - kolica; 17 - autoklav; 18 - električna prijenosna kolica;
  • 19 - instalacija za čišćenje platforme autoklavnih kolica

Smjesa sirovina uključuje:

  • ? kreč (6...8%, na bazi aktivnog CaO);
  • ? kvarcni pijesak (92...94%);
  • ? voda (7...9%).

Tehnološki proces proizvodnje pješčano-krečna cigla uključuje sljedeće operacije (slika 6.2):

  • 1) vađenje i snabdevanje peskom;
  • 2) drobljenje i mlevenje živog kreča;
  • 3) mešanje peska sa mlevenim krečom;
  • 4) gašenje mešavine kreča i peska;
  • 5) dodatno mešanje i vlaženje smeše (do 7...9% vode);
  • 6) presovanje sirove cigle;
  • 7) parenje sirovih cigli u autoklavu.

Ovisno o načinu gašenja vapna pomiješanog s pijeskom, razlikuju se silos i bubanj za proizvodnju pješčano-krečnjaka. Sa rasprostranjenijim metod silosa pomešana, navlažena mešavina kreča i peska drži se 8...9 sati u silosima. Može se ugasiti i kreč pomešan sa peskom bubanj za gašenje, koji je metalni cilindar, na krajevima koji ima oblik skraćenih konusa, koji se okreće oko horizontalne ose. Pijesak se dozira po zapremini, a kreč po težini. Nakon punjenja, bubanj se okreće, puštajući paru, a kreč se gasi pod pritiskom od 0,3...0,5 MPa. Prije presovanja, krečno-pješčana smjesa se miješa u lopatičnom mikseru ili na klizačima i dodatno navlaži (do 7%).

Prešanje opeke vrši se na mehaničkim presama pod pritiskom od 15...20 MPa, nakon čega čvrstoća sirove opeke mora biti najmanje 0,3 MPa.

Oblikovane sirove cigle se stavljaju u kolica, koja se ubacuju u autoklav (vidi sliku 6.1).

Cigla istovarena iz autoklava se čuva

10.. . 15 dana u vazduhu za karbonizaciju vapna koji nije ušao u hemijsku interakciju sa silicijum dioksidom, prema sledećoj shemi:

Pješčano-vapnena opeka je obično svijetlo siva, ali može biti bilo koje boje zbog unošenja pigmenata otpornih na alkalije u smjesu.

Proizvode dvije vrste cigle: single(250x120x65) mm i modularni(250 x 120 x 88 mm) sa šupljinama, zahvaljujući kojima težina jedne cigle ne prelazi 4,3 kg.

Ovisno o čvrstoći na pritisak i savijanje, pješčano-krečna opeka ima ocjene: 100, 125, 150, 200, 250.

Gustina pješčano-krečne opeke (bez šupljina) cca.

1800... 1900 kg/m 3, tj. teža je od obične glinene cigle, toplinska provodljivost je 0,70...0,75 W/(m °C), upijanje vode obložene opeke ne prelazi 14%, obične cigle - 16%.

Stupanj otpornosti na mraz za oblaganje cigle: M rz 25, 35, 50; za privatnika - M rz 15.

Pješčano-vapnena opeka, kao i glinena opeka, koristi se za izgradnju nosivih zidova zgrada. Ne preporučuje se upotreba za izradu postolja zbog nedovoljne vodootpornosti, kao i za polaganje cijevi i peći, jer na visokim temperaturama Ca(OH) 2 dehidrira, CaC0 3 i hidrosilikati kalcija se razlažu, a zrnca kvarcnog pijeska na 573 °C se širi u kao rezultat polimorfne transformacije kvarca u drugu vrstu, što uzrokuje pucanje cigle.

Proizvodnja pješčano-krečne opeke zahtijeva manje topline nego proizvodnja glinene opeke, jer nije potrebno sušenje i pečenje na visokim temperaturama, pa je 30...40% jeftinije.

Cigla od krečnjaka napravljen od mješavine vapna (3...12% po zapremini) i granulirane zgure visoke peći (88...97%). Prilikom zamjene šljake pepelom, ispada cigla od krečnjaka. Sastav smjese: 20...25% vapna i 75...80% pepela.

Kao i šljaka, pepeo je jeftina sirovina, koja nastaje u velikim količinama nakon sagorevanja goriva (kamenog ili mrkog uglja i sl.) u kotlarnicama termoelektrana, državnih elektrana itd.

Prilikom sagorijevanja praškastog goriva dio žarišnih ostataka se taloži u ložištu (pepeo-šljaka), a najsitnije čestice pepela se prenose u dimnjake, gdje ih zadržavaju sakupljači pepela, a zatim se transportuju na deponije pepela. Najfinije raspršeni pepeo naziva se leteći pepeo Kada se pomiješa s vodom, pepeo se ne stvrdne, međutim, kada se doda vapno ili portland cement, on se aktivira, a isparavanje smjese u autoklavu omogućava dobivanje proizvoda dovoljne čvrstoće.

Cigle od vapnene šljake i vapnenačkog pepela se lijevaju na istim presama kao u proizvodnji pješčano-krečnjaka i pare u autoklavima.

Gustoća cigle od šljake i pepela je 1400...1600 kg/m 3, koeficijent toplinske provodljivosti je 0,5...0,6 W/(m K). Na osnovu tlačne čvrstoće cigle od šljake i pepela dijele se u tri razreda: 75, 50 i 25. Otpornost na smrzavanje cigle od vapnene troske je ista kao kod silikatne opeke, a kod opeke od vapnenog pepela je niža.

Opeke od vapnene šljake i vapnenačkog pepela koriste se za izgradnju zidova zgrada ne više od tri sprata i za zidanje gornji spratovi višespratnice.

Proizvodi od pjenastog silikata i silikatnog celularnog betona. Pjenasti silikat- materijal od umjetnog kamena sa ćelijskom strukturom. Dobiva se kao rezultat stvrdnjavanja plastične mješavine krečnjaka i pijeska pomiješane sa tehničkom pjenom. Ako se takva mješavina pomiješa sa agensom za stvaranje plina (aluminijski prah, perhidrol, itd.), Tada se nastali kameni materijal sa ćelijskom strukturom naziva gasni silikat.

Za proizvodnju pjenastog silikata koristi se mljeveno vapno-kreč (aktivni CaO ne manje od 70%) u količini

15...20% težine suve mešavine. Osim kvarcnog pijeska, kao punila se mogu koristiti granulirana visokopećna troska, elektrofilterski pepeo i druga punila koja sadrže velike količine Si0 2 .

Finoća mljevenja mješavine krečnjaka i pijeska je u rasponu od 2900...3200 cm 2 /g.

Tehnološki proces proizvodnje celularnih silikatnih proizvoda sastoji se od sljedećih operacija (slika 6.3):

  • 1) priprema krečno-peskovitog veziva (količina peska je 20...50% mase kreča);
  • 2) mlevenje peska;
  • 3) priprema pene ili gazirane betonske mase;
  • 4) oblikovanje proizvoda u metalnim kalupima;
  • 5) prerada proizvoda u autoklavu.

Cellular silikatnih proizvoda Proizvode se i ojačane i neojačane. U armiranom silikatnom betonu čelična armatura i ugrađeni dijelovi su podložniji koroziji nego u cementnom betonu, pa se premazuju zaštitna jedinjenja(cement-kazein, polimer-cement).


Rice. 6.3.

I- skladište pijeska; 2 - bubanj za sušenje; 3 - bunker za suvi pijesak; 4 - rezervoar za kreč; 5 - kuglični mlin za mljevenje pijeska;

  • 6 - kuglični mlin za zajedničko mlevenje kreča i peska;
  • 7 - sistem puža; 8 - bunker za mešavinu kreča i peska; 9 - bunker za mljeveni pijesak; 10 - lift za snabdevanje cementom;

II- elevator za dovod mlevenog kreča; 12 - cementni bunker; 13 - rezervoar za mleveno vapno; 14 - dozatori za vaganje; 15 - dispenzer za vodu; 16 - dozator pjene; 17 - mikser za pjenasti beton; 18 - lift za izlivanje mase u kalupe; 19 - kolica

sa obrascima; 20 - autoklav

Silikatni proizvodi od celularnog betona dijele se na:

  • ? za toplinsku izolaciju - sa prosječnom gustoćom do 500 kg/m 3 i čvrstoćom na pritisak do 2,5 MPa;
  • ? strukturna i toplinska izolacija - sa prosječnom gustoćom od 500...800 kg/m 3 i čvrstoćom na pritisak od 2,5...7,5 MPa;
  • ? konstrukcijski - sa prosječnom gustoćom od 850 kg/m 3 i čvrstoćom na pritisak od 7,5...15,0 MPa.
  • 6.1.2. Gips i proizvodi od gipsanih betona

Takvi proizvodi uključuju proizvode izrađene na bazi gipsa i gipsanih cementnih veziva.

Brzo stvrdnjavanje gipsa i njegova dobra svojstva oblikovanja omogućavaju proizvodnju gotovih elemenata velikih dimenzija za razne namjene: ploče i zidni paneli za izradu unutrašnjih pregrada zgrada, postolja za podove itd. Pošto su ploče i paneli na bazi gipsanih veziva prilično vatrootporni, često se koriste za vatrootporne obloge metalnih i drvenih konstrukcija.

Za proizvodnju gipsa i proizvoda od gipsanih betona koristi se građevinski i gips visoke čvrstoće, kao i cement od gipsane troske, koji ne uzrokuje koroziju čelične armature.

Proizvodi od gipsa dijele se na gips i gipsa beton.

Proizvodi od gipsa pravi se od gipsanog tijesta, ponekad sa dodatkom mljevenih organskih ili mineralnih agregata.

Proizvodi od gipsanih betona dobija se od gipsanog maltera sa lakim i poroznim agregatima. Kao organska punila koriste se mljeveni otpadni papir, piljevina i dr., kao mineralna punila koriste se gorivo i šljaka iz visokih peći, školjka, plovuć i tuf, itd.

Punila smanjuju čvrstoću proizvoda od gipsa. Stoga, kako bi se povećala njihova čvrstoća, smanjuje se potrošnja vode, ali to zahtijeva korištenje vibrokompresije ili zbijanja.

Proizvodi na bazi gipsa imaju malu gustinu: gips - 800... 1100 kg/m 3, gips beton - 1200... 1500 kg/m 3. Čvrstoća proizvoda je 2,5...10 MPa. Ovi materijali imaju dobar zvuk i termoizolaciona svojstva, dobro su obrađeni i laki za farbanje.


Prema gasnodinamičkim parametrima razlikuju se laminarni i turbulentni plamen.

Laminar(od latinskog lamina - sloj, ploča) naziva se mirni, nerotirajući plamen stabilnog geometrijskog oblika.

Turbulentno(od latinskog turbulenze - vihor) je nemiran, uskovitlani plamen koji se stalno mijenja.

Svi ste posmatrali oba ova načina mnogo puta. Sjetite se običnog upaljača: kada je protok plina podešen na nizak, plamen je miran, kao plamen svijeće, ovo je laminarni plamen; kada se protok poveća, plamen mijenja svoj oblik i postaje nemiran, kovitlajući se s vrtlozima, stalno mijenja oblik, ovo je buran plamen.

Ovakvo ponašanje plamena u turbulentnom režimu objašnjava se činjenicom da mnogo velika količina zapaljivim gasom, odnosno u datom trenutku sve više goriva mora biti oksidirano, što dovodi do povećanja veličine plamena i njegove dalje turbulizacije.

Gasnodinamički režim sagorevanja zavisi od linearne brzine zapaljive supstance ili smeše i karakteriše ga Reynoldsov kriterijum (mjera omjera inercijskih sila i unutrašnjeg trenja u strujanju):

× (da zapamtite: "kanta mlijeka")

gdje je v - linearna brzina protok gasa, m/s;

d je karakteristična veličina protoka, m;

r - gustina gasa, kg/m3;

m - dinamički koeficijent viskoznosti, N×s/m 2

Laminarni režim se posmatra na Re< 2300, при 2300 < Re < 10000 режим переходный, а при Re >10000 - turbulentno. U svim slučajevima, debljina d zone sagorijevanja (prednje strane) plamena je d lams< d п epex < d т yp .

Zbog ograničenja koja nameće brzina difuzije, zapaljivi plinovi i pare često nemaju vremena da u potpunosti reagiraju s kisikom u zraku, a proizvodi izgaranja, osim isparljivih plinova i para, sadrže male vruće kondenzirane čestice neizgorjelog ugljika. organska materija u obliku čađi, koji emituju svjetlost i toplinu.

Zračenje plamena je određeno zračenjem produkata izgaranja u različitim agregatnim stanjima.

Struktura plamena

Plamen ima svoju strukturu, čije je poznavanje izuzetno neophodno za razumijevanje procesa izgaranja u cjelini.

Sama hemijska redoks reakcija odvija se u tankom površinskom sloju koji ograničava plamen, tzv front plamena .

Flame Front- tanak površinski sloj koji ograničava plamen, direktno u kojem se javljaju redoks reakcije.

Debljina fronta plamena je mala, zavisi od gasnodinamičkih parametara i mehanizma širenja plamena (deflagracija ili detonacija) i može se kretati od desetinki milimetra do nekoliko centimetara. Unutar plamena, gotovo cijeli volumen zauzimaju zapaljivi plinovi (GG) i pare. Produkti sagorevanja (PG) prisutni su na frontu plamena. IN okruženje postoji oksidant.

Difuzijski dijagram plamena plinski gorionik a promjene u koncentracijama zapaljivih tvari, oksidatora i produkata sagorijevanja duž poprečnog presjeka plamena prikazane su na sl. 1.2.

Debljina fronta plamena varira gasne mešavine u laminarnom režimu iznosi 0,5 – 10 -3 cm.Prosječno vrijeme potpune konverzije goriva u produkte sagorijevanja u ovoj uskoj zoni je 10 -3 –10 -6 s.

Zona maksimalne temperature nalazi se 5-10 mm iznad svjetlećeg konusa plamena i za smjesu propan-vazduh je oko 1600 K.

Difuzijski plamen nastaje tokom sagorevanja kada se procesi sagorevanja i mešanja odvijaju istovremeno.

Kao što je ranije napomenuto, glavna razlika između difuzijskog sagorijevanja i sagorijevanja prethodno pomiješanih zapaljivih smjesa je u tome što je brzina kemijske transformacije tijekom difuzijskog sagorijevanja ograničena procesom miješanja oksidatora i goriva, čak i ako je brzina kemijske reakcije veoma visok, intenzitet sagorevanja je ograničen uslovima mešanja.

Važna posljedica ove ideje je činjenica da se u frontu plamena nalaze gorivo i oksidant stehiometrijski odnos. Bez obzira na omjer protoka odvojeno isporučenog oksidatora i goriva, front plamena je uvijek postavljen u takav položaj da se protok reagensa odvija u stehiometrijskim omjerima. To je potvrđeno brojnim eksperimentima.

Pokretačka sila za difuziju kiseonika u zonu sagorevanja je razlika u njegovim koncentracijama unutar plamena (CO = 0) iu okolnom vazduhu (početno CO = 21%). Kako se ova razlika smanjuje, brzina difuzije kiseonika se smanjuje i pri određenim koncentracijama kiseonika u okolnom vazduhu - ispod 14-16%, sagorevanje prestaje. Ovaj fenomen spontanog slabljenja (samogašenja) se uočava tokom sagorevanja u zatvorenim zapreminama.

Svaki plamen zauzima određeni volumen u prostoru, čije vanjske granice mogu biti jasno ili nejasno ograničene. Kada plinovi izgaraju, oblik i veličina nastalog plamena zavise od prirode početne smjese, oblika plamenika i stabilizirajućih uređaja. Utjecaj sastava goriva na oblik plamena određen je njegovim utjecajem na brzinu sagorijevanja.

Visina plamena je jedna od glavnih karakteristika veličine plamena. Ovo je posebno važno kada se razmatra sagorijevanje i gašenje plinskih fontana i sagorijevanje naftnih derivata u otvorenim rezervoarima.

Visina plamena je veća, što je veći prečnik cevi i veći je protok, a što je manji, to je veća normalna brzina širenja plamena.

Za datu mješavinu goriva i oksidatora, visina plamena je proporcionalna brzini protoka i kvadratu prečnika mlaza:

gdje je brzina protoka;

Prečnik mlaza;

Koeficijent difuzije.

Ali u isto vrijeme, oblik plamena ostaje nepoznat i ovisi o tome prirodna konvekcija i raspodjelu temperature na frontu plamena.

Ova zavisnost traje do određene brzine protoka. Kako se brzina protoka povećava, plamen se turbulizira, nakon čega prestaje daljnje povećanje njegove visine. Ovaj prijelaz se događa, kao što je već napomenuto, pri određenim vrijednostima Reynoldsovog kriterija.

Za plamen, kada dođe do značajnog oslobađanja nesagorelih čestica u obliku dima, pojam visine plamena gubi svoju definiciju, jer teško je odrediti granicu sagorevanja gasovitih produkata na vrhu plamena.

Pored toga, u plamenu koji sadrži čvrste čestice, u poređenju sa plamenom koji sadrži samo gasove sagorevanja, zračenje se značajno povećava.

Hemijski i fizički procesi u plamenu

U plamenu se istovremeno odvijaju hemijski i fizički procesi između kojih postoje određene uzročno-posledične veze.

Hemijski procesi u plamenu uključuju:

na prilazu zoni sagorevanja:

Termička razgradnja polaznih supstanci sa stvaranjem lakših produkata (vodik, ugljični oksidi, prosti ugljovodonici, voda itd.);

na frontu plamena:

Toplotno-oksidativne transformacije sa oslobađanjem toplote i stvaranjem produkata potpunog (ugljični dioksid i voda) i nepotpunog sagorevanja (ugljenmonoksid, čađ, čađ, smole itd.);

Disocijacija produkata sagorevanja,

Ionizacija produkata sagorevanja.

Fizički procesi u plamenu uključuju:

Prijenos topline i mase u frontu plamena;

Procesi povezani sa isparavanjem i isporukom isparljivih zapaljivih materija u zonu sagorevanja.

Brzina prijenosa (difuzije) supstanci je kritična, na primjer, u heterogenim sistemima, gdje je mnogo manja brzina hemijske reakcije oksidacija. Odnos brzine hemijskih transformacija i fizičkih procesa određuje način procesa sagorevanja.

Širenje plamena u prostoru

Pojava sagorevanja ili paljenja samo je početna faza procesa sagorevanja, njegovo pokretanje. Ova faza je svakako važna sa stanovišta sprečavanja požara i eksplozija. Ali nije uvijek moguće spriječiti ih, tako za praktične radnike vatrogasci veliki značaj ima mogućnost predviđanja dinamike razvoja sagorijevanja, odnosno u kojem načinu i s kojim parametrima će se požar ili eksplozija razviti na stvarnim objektima. Osim toga, u praktične aktivnosti moramo se suočiti sa potrebom da vratimo sliku o razvoju požara i eksplozija koji su se već dogodili. Da biste to učinili, potrebno je poznavati osnovne zakonitosti procesa širenja i razvoja sagorijevanja. Ova informacija je takođe neophodna za pravi izbor većina efektivan tip i način upotrebe sredstva za gašenje požara u specifičnim uslovima.

Najjednostavnija shema sagorijevanja je sagorijevanje plinova i para. Kada se pomiješaju s oksidacijskim sredstvom (u većini slučajeva, atmosferskim kisikom), formiraju zapaljivu smjesu. Kao što je gore spomenuto, sagorijevanje može biti difuzijsko i kinetičko.

Sa difuzijskim sagorijevanjem plinova, plamen se širi kako se gorivo miješa s oksidantom, o tome smo raspravljali gore.

Prilikom kinetičkog sagorevanja gasova može doći do širenja plamena kroz mehanizam deflagracije (normalno sagorevanje) i detonacije.

Normalno ili deflagraciono sagorevanje- to je širenje plamena kroz homogenu zapaljivu sredinu, u kojoj se front plamena pomiče usled njegovog zagrevanja sloj po sloj prema mehanizmu toplotne provodljivosti.

Deflagracioni plamen se širi malom brzinom, reda veličine nekoliko metara ili desetina metara u sekundi. U ovom slučaju, prijenos topline se odvija sloj po sloj koristeći mehanizam toplinske provodljivosti.

Kod deflagracionog sagorevanja, plamen se širi brzinom koja se naziva normalna brzina širenja plamena.

Suština mehanizma širenja toplinskog plamena, kako je gore utvrđeno, je prijenos topline iz zone sagorijevanja toplinskom provodljivošću i zagrijavanjem susjednog sloja svježe zapaljive mješavine do temperature samozapaljenja.

Opasnost od deflagracionog sagorevanja, pored gore navedenog, leži i u činjenici da pod određenim uslovima deflagracija može da preraste u detonaciju.

detonacija -Ovo je način sagorijevanja u kojem se front plamena širi zbog samozapaljenja zapaljive smjese u prednjem dijelu udarnog vala koji putuje naprijed.

Brzina širenja plamena tokom detonacije u potpunosti je određena brzinom širenja udarnog talasa.

Brzina detonacije u stvarnim gorivima gasni sistemi ah je znatno veći od deflagracije. Može doseći 3 km/s. To određuje veću destruktivnu sposobnost i opasnost od detonacionog talasa.

Fenomen spontane pojave detonacionog sagorevanja je od velikog stručnog interesa za vatrogasne stručnjake. Često se zapaža pri sagorevanju homogene mešavine pare i gasa i vazduha u cevovodima, raznim uskim prostorima između opreme, u kablovskim tunelima, kontejnerima itd. Na tim mjestima normalan, deflagracioni način sagorijevanja može se pretvoriti u detonaciju.

Kao i deflagracija, detonacija gasnih sistema je moguća samo u određenom rasponu koncentracija goriva i oksidatora.

Proizvodnja silikatnih materijala

Silikatni materijali nazivaju se materijali iz mješavine ili legure silikati, polisilikati i aluminosilikati. To su čvrsti kristalni ili amorfni materijali, a silikati ponekad uključuju materijale koji ne sadrže silicijum okside.

Silikati su jedinjenja razni elementi sa silicijum dioksidom (silicijum oksid), u kojem igra ulogu kiseline. Strukturni element silikati je tetraedarska ortogrupa -4 sa atomom silicijuma Si +4 u centru i atomima kiseonika O -2 na vrhovima tetraedra. Tetraedri u silikatima su povezani kroz zajedničke vrhove kiseonika u komplekse silicijum-kiseonik različite složenosti u obliku zatvorenih prstenova, lanaca, mreža i slojeva. Aluminosilikati, pored silikatnih tetraedara, sadrže tetraedre sastava [A1O 4 ] -5 sa atomima aluminijuma A1+3, koji formiraju komplekse aluminijum-silicijum-kiseonik sa silikatnim tetraedrima.

Lanci, trake i slojevi su međusobno povezani kationima koji se nalaze između njih. U zavisnosti od vrste oksosilikatnih anjona, silikati imaju vlaknastu (azbest) ili slojevitu (liskun) strukturu.

Osim silikata, oni su široko rasprostranjeni u prirodi aluminosilikati, u čijem formiranju uz SiO 4 tetraedre učestvuju i AlO 4 tetraedri.

Pored Si+4 jona, kompleksni silikati uključuju:

katjoni: Na + , K + , Ca ++ , Mg ++ , Mn ++ , B +3 , Cr +3 , Fe +3 , A1+ 3 , Ti +4 i anjoni : O 2 -2, OH –, F –, Cl -, SO 4 2-, kao i voda. Potonji mogu biti prisutni u silikatima u obliku konstitucijskog, uključenog u kristalnu rešetku u obliku OH -, kristalizacije H 2 O i fizičkog, apsorbiranog silikatom.

Svojstva silikata zavise od njihovog sastava, strukture kristalne rešetke, prirode sila koje deluju između jona i u velikoj meri su određena. visoka energija vezivanja između atoma silicijuma i kiseonika koji čine 450-490 kJ/mol. (Za kontakt C-O energija iznosi 314 kJ/mol). Većina silikata je vatrostalna i otporna na vatru; njihova tačka topljenja se kreće od 770 do 2130 °C. Tvrdoća silikata kreće se od 1 do 6-7 jedinica. prema Mohsovoj skali. Većina silikata je blago higroskopna i otporna na kiseline, što se široko koristi raznim oblastima tehnologija i konstrukcija.

Hemijski sastav silikati se obično izražavaju u obliku formula sastavljenih od simbola elemenata u rastućem redoslijedu njihove valencije, ili iz formula njihovih oksida u istom redoslijedu. Na primjer, feldspat K 2 Al 2 Si 6 O 16 može se predstaviti kao KAlSi 3 O 8 ili K 2 O×A1 2 O 3 ×6SiO 2.

Silikatni materijali count veliki količina razne vrste, prisutan velikih razmjera proizvod hemijska proizvodnja, se koriste u mnogim oblastima tehnologije i industrije.

On pirinač. 11.1 dato klasifikacija silikata.

Rice. 11.1. Proizvodnja silikatnih materijala

Svi silikati se dijele na prirodne (minerali) i sintetičke (silikatni materijali). Silikati su najčešći hemijski spojevi u Zemljinoj kori i plaštu. čine 82% njihove mase, kao i u lunarnim stijenama i meteoritima. Ukupan broj poznatih prirodnih silikata premašuje 1500. Na osnovu porijekla dijele se na kristalizacijske (mamatske) stijene i sedimentne stijene. Prirodni silikati se koriste kao sirovine u raznim oblastima Nacionalna ekonomija:

U tehnološkim procesima na bazi pečenja i topljenja (glina, kvarcit, feldspat, itd.);

U procesima hidrotermalne obrade (azbest, liskun, itd.);

U građevinarstvu;

U metalurškim procesima.

Silikatni materijali imaju veliki broj različitih vrsta, predstavljaju veliki proizvod hemijske proizvodnje i koriste se u mnogim oblastima nacionalne privrede.

Sirovine za njihov proizvodnja poslužiti:

– prirodni minerali (kvarcni pijesak, glina, feldspat, krečnjak),

– industrijski proizvodi (natrijum karbonat, boraks, natrijum sulfat, oksidi i soli raznih metala)

– otpad (šljaka, mulj, pepeo).

U pogledu obima proizvodnje, silikatni materijali zauzimaju jedno od prvih mjesta.

11.1 Tipični procesi tehnologija silikatnih materijala

U proizvodnji silikatnih materijala koriste se standardni tehnološki procesi, što je posljedica sličnosti fizičko-hemijskih principa njihove proizvodnje.

U samom opšti pogled proizvodnja bilo kojeg silikatnog materijala sastoji se od naredne uzastopne faze (pirinač. 11.2):

Rice. 11.2. Šematski dijagram proizvodnje silikatnih materijala

Prva faza je priprema punjenja.

Ova faza uključuje mehaničke operacije za pripremu čvrstih sirovina: mljevenje, (ponekad frakcioniranje), sušenje, miješanje komponenti.

Druga faza je faza oblikovanja.

Operacija oblikovanja mora osigurati proizvodnju proizvoda zadanog oblika i veličine, uzimajući u obzir njihove promjene u naknadnim operacijama sušenja i obrade na visokim temperaturama.

Kalupovanje uključuje:

a) vlaženje materijala (punjenje);

b) briketiranje ili davanje materijala određenog oblika u zavisnosti od namjene proizvoda.

Treća faza je sušenje proizvoda.

Sušenje proizvoda vrši se kako bi se očuvao zadati oblik proizvoda prije i za vrijeme operacije visokotemperaturne obrade.

Četvrta faza je visokotemperaturna obrada proizvoda ili punjenja.

1) U ovoj fazi se iz komponenti punjenja sintetišu minerali određene prirode i sastava.

2) U zavisnosti od namene i svojstava dobijenog materijala, visokotemperaturni tretman se sastoji od pečenja proizvoda ili prokuvavanja punjenja.

Prilikom visokotemperaturnog tretmana u punjenju, sa porastom temperature, uzastopno se odvijaju sljedeći procesi:

Uklanjanje vode, prvo fizičko, zatim kristalizacija;

Kalcinacija komponenti punjenja, tj. odvajanje od njih konstitutivne vode (koja ulazi u kristalnu rešetku u obliku OH - jona) i ugljen monoksida (IV);

Transformacije polimera u komponentama punjenja i njihovo restrukturiranje kristalna rešetka;

Obrazovanje novih hemijska jedinjenja u obliku čvrstih rastvora.

U ovoj fazi, komponente punjenja - metalni karbonati, metalni hidroksidi i aluminosilikati se pretvaraju u kisele okside: SiO 2, B 2 O 3, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 i bazične okside: Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, koji međusobno reaguju;

Sinterovanje komponenti šarže.

Do sinterovanja može doći:

u čvrstoj fazi na temperaturi ispod tačke topljenja komponenti;

ili u tečnoj fazi, na temperaturi iznad njihove tačke topljenja.

Hlađenje mase sa stvaranjem tečne i amorfne faze.

11.2 Keramički proizvodi

Keramički materijali ili keramika su polikristalni materijali i proizvodi od njih koji se dobijaju sinterovanjem prirodnih glina i njihovih mešavina sa mineralnim dodacima, kao i metalnim oksidima i drugim vatrostalnim jedinjenjima.

Keramički proizvodi su veoma raznovrsni i mogu se klasifikovati prema nekoliko kriterijuma.

Po prijavi:

Izgradnja (cigla, crijep);

Vatrostalni materijali;

Fina keramika (porculan, fajanca);

Specijalna keramika.

Prema strukturi i stepenu sinterovanja: - porozni ili krupnozrni (cigla, vatrostalni materijali, zemljani proizvodi);

Sinterovani ili sitnozrnati (porculan, specijalna keramika).

Prema stanju površine: ostakljena i neglazirana.

11.2.1 Sirovine

Supstance sa svojstvima sinterovanja koriste se kao sirovine za proizvodnju silikatnih keramičkih materijala.

Sinterovanje je svojstvo slabo izlivenog ili zbijenog (ukalupljenog u proizvod) praškastog materijala da formira polikristalno tijelo - krhotinu - kada se zagrije na određenu temperaturu.

Takve sirovine su:

Plastični materijali (glina);

Neplastični i razrjeđivači (kvarcni pijesak);

Fluksi i mineralizatori (kalcijum i magnezijum karbonati).

Najvažniji i najkrupniji keramički materijali su: građevinske cigle i vatrostalni materijali.

11.2.2 Proizvodnja građevinske cigle

Sirovine. Sirovine za proizvodnju građevinske opeke su gline niske topljivosti sastava Al 2 O 3 ∙nSiO 2 ∙mH 2 O, pijesak i željezni (III) oksidi.

Dodatak kvarcnog pijeska eliminira pojavu pukotina zbog skupljanja materijala tijekom sušenja i pečenja i omogućava vam da dobijete kvalitetnije proizvode.

Tehnološki proces proizvodnje opeke može se izvesti u dvije verzije:

Plastičnom metodom, u kojoj se mješavina pripremljenih komponenti sirovine pretvara u plastičnu masu koja sadrži do 25% vode;

Polusuha metoda, u kojoj se komponente sirovine navlaže parom (do 10%), što osigurava potrebnu plastičnost mase.

U stvari, obje metode se razlikuju po količini vode i načinu opskrbe vodom.

Tehnološki sistem proizvodnja građevinske cigle

1) Naboj pripremljen na ovaj ili onaj način koji sadrži
40 - 45% gline, do 50% pijeska i do 5% željeznog oksida presuje se u trakastu presu plastičnom metodom ili mehaničku presu koja radi pod pritiskom od 10-25 MPa polusuhom metodom. Na sl. 11.3 prikazuje shematski dijagram proizvodnje građevinske opeke polusuhom metodom.

Rice. 11.3. Tračna presa: 1 - lijevak za punjenje; 2 – valjci; 3 – puž; 4- presa usnik; 5 – ovlaživač; 6 – glinena masa u obliku trake; 7 – potporni valjci.

2) Oblikovana cigla se šalje na sušenje u kontinuiranu tunelsku sušaru i zatim peče na temperaturi od 900 - 1100 ºC. Da bi se ubrzalo sušenje, u glinu se dodaje elektrolit.

11.2.3. Proizvodnja vatrostalnih materijala

Vatrostalni materijali (vatrostalni materijali) su nemetalni materijali koje karakterizira povećana otpornost na vatru, odnosno sposobnost da izdrže visoke temperature bez topljenja.

Područje primjene.

Vatrostalni materijali se koriste:

U industrijskoj konstrukciji za polaganje metalurških peći, opreme za oblaganje koja radi na visokim temperaturama;

Proizvodnja proizvoda i delova otpornih na toplotu (lonci, štapovi za apsorpciju neutrona u nuklearnim reaktorima, oklopi za rakete).

Na materijale koji se koriste kao vatrostalni materijali primjenjuju se sljedeći zahtjevi:

Termička otpornost, odnosno sposobnost zadržavanja mehaničke karakteristike i struktura pod pojedinačnim i višestrukim termičkim uticajima;

Nizak koeficijent toplinske ekspanzije;

Visoka mehanička čvrstoća pri rad na temperaturi;

Otpornost na rastopljene medije (metali, šljaka).

Raspon vatrostalnih materijala je veoma širok. Ovisno o svom sastavu dijele se u nekoliko grupa.

Na sl. 11.4 predstavlja klasifikaciju vatrostalnih materijala prema njihovom sastavu:

Rice. 11.4. Klasifikacija vatrostalnih materijala prema sastavu

1. Aluminosilikatni vatrostalni materijali su među najčešćim vatrostalnim materijalima.

Zasnovani su na sistemu “Al 2 O 3 -SiO 2” sa različitim omjerima oksida aluminija i silicijuma, od čega u velikoj mjeri zavise njihova svojstva, a posebno otpornost na taline različite kiselosti.

2. Dinas vatrostalni materijali sadrže 95% silicijum oksida sa primesom kalcijum oksida. Otporne su na kisele troske i vatrostalne do 1730 ºS.

Koristi se za peći za koks i staklo. Dobivaju se od kvarcita i kalcijum oksida pečenjem na 1500 ºS.

3. Polukiseli vatrostalni materijali sadrže do 70-80% silicijum oksida i 15-20% aluminijum oksida. Relativno su otporni na kisele troske i silikatne taline i koriste se u metalurškim pećima i termoelektranama.

4. Šamotni vatrostalni materijali sadrže 50-70% silicijum oksida i do 45% aluminijum oksida. Otporne su na djelovanje bazične i kisele troske, vatrostalne do 1750 ºS i termički stabilne. Dobija se prema šemi (slika 11.5):

Rice. 11.5. Proizvodnja šamotnih vatrostalnih materijala.

Prilikom pečenja kaolina javljaju se sljedeće reakcije:

Al 2 O 3 ∙2SiO 2 ∙2H 2 O = Al 2 O 3 ∙2 SiO 2 + 2H 2 O

3(Al 2 O 3 ∙2SiO 2) = 3Al 2 O 3 ∙2SiO 2 + 4SiO 2 ∙

5. Magnezitni vatrostalni materijali sadrže magnezijum oksid kao bazu. Na primjer, dolomitni vatrostalni materijali se sastoje od 30% magnezijevog oksida, 45% kalcijum oksida i 15% silicijum oksida.

Sve vrste magnezitnih vatrostalnih materijala otporne su na djelovanje osnovnih troske, vatrostalne su do 2500 ºS, ali im je toplotna otpornost niska.

Koriste se za oblaganje čeličnih pretvarača, u električnim indukcijskim i otvorenim pećima.

Dobija se pecanjem prirodni minerali, na primjer, dolomit:

CaCO 3 ∙MgCO 3 = MgO + CaO + CO 2; (MgO + CaO – vatrostalni).

6. Korundski vatrostalni materijali se uglavnom sastoje od aluminijum oksida. Otporni su na vatru do 2050 ºS i koriste se u uređajima za zagrijavanje i topljenje vatrostalnih materijala u radiotehnici i kvantnoj elektronici.

7. Karborundum vatrostalni materijali se sastoje od silicijum karbida (karborund) SiC. Otporni su na kisele troske, imaju visoku mehaničku čvrstoću i otpornost na toplinu.

Koriste se za oblaganje metalurških peći, izradu kalupa za livenje i poklopaca termoelemenata.

8. Ugljenični vatrostalni materijali sadrže od 30 do 92% ugljika i proizvode se:

Pečenje mješavine grafita, gline i šamota (grafitnih vatrostalnih materijala);

Pečenjem mješavine koksa, katrana ugljena, antracenske frakcije katrana ugljena i bitumena (koksni vatrostalni materijali).

Ugljični vatrostalni materijali se koriste za oblaganje ložišta visokih peći, peći obojene metalurgije, elektrolizera i opreme za proizvodnju korozivnih tvari.

11.3. Proizvodnja vezivnog materijala

Vezivni materijali su jednokomponentni i višekomponentni praškasti materijali. minerali, koji, kada se pomiješaju s vodom, formiraju plastičnu masu koja se može oblikovati koja se stvrdne kada se zadrži u izdržljivo tijelo nalik kamenu.

Ovisno o sastavu i svojstvima, veziva se dijele u tri grupe (slika 11.6):

Rice. 11.6. Klasifikacija veziva

1. Vazdušna veziva su materijali koji nakon miješanja sa vodom (miješanje) stvrdnjavaju i dugo vrijeme zadržavaju snagu samo u vazduhu.

2. Hidraulična veziva su materijali koji, nakon miješanja s vodom i prethodnog očvršćavanja na zraku, nastavljaju stvrdnjavanje u vodi. Drugim riječima, zadržavaju snagu i u zraku i u vodi.

3. Cementni materijali otporni na kiseline uključuju one koji nakon stvrdnjavanja na zraku zadržavaju snagu kada su izloženi mineralnim kiselinama.

To se postiže korištenjem vodenih otopina natrijevog silikata za njihovo miješanje, a u masu materijala se unose punila otporna na kiseline (dijabaz, andezit itd.).

Sirovine za proizvodnju silikatnih materijala koji se koriste kao veziva su:

Prirodni materijali – gipsani kamen, krečnjak, kreda, glina, kvarcni pijesak;

Industrijski otpad – metalurška šljaka, piritski šljunak, mulj od prerade nefelina.

Aplikacija. Cementni materijali u građevinarstvu se koriste u obliku:

cementne paste(vezivo + voda);

Malter(vezivo + pijesak + voda).

Djelovanje vezivnog materijala može se podijeliti u tri uzastopne faze:

Mešanje (dodavanje vode) ili formiranje plastične mase u obliku tijesta ili rastvora mešanjem veziva sa odgovarajućom količinom vode ili rastvora silikata;

Stvrdnjavanje ili početno zgušnjavanje i zbijanje tijesta sa gubitkom tečnosti i prelaskom u gustu ali slabu vezu;

Stvrdnjavanje ili postepeno povećanje mehaničke čvrstoće tokom formiranja tijela nalik kamenu.

Najvažnija vrsta vezivni materijali su: Portland cement (hidraulički cement) i vazdušni (građevinski) vapno.

11.3.1 Proizvodnja portland cementa

Portland cement naziva se hidraulični vezivni materijal koji se sastoji od silikata i kalcijevih aluminosilikata različitih sastava.

Glavne komponente portland cementa su sljedeća jedinjenja:

- alite (trikalcijum silikat) 3CaO∙SiO 2 ,

- bijele boje (dikalcijum silikat) 2CaO∙SiO 2 ,

- trikalcijum aluminat 3CaO∙Al 2 O 3 .

Karakteristika portland cementa je njegova "klasa".

Marka cementa je tlačna čvrstoća uzorka cementa nakon stvrdnjavanja 28 dana, izražena u kg/cm2. Što je cement viši, to je njegova kvaliteta veća.

Postoje brendovi 400, 500 i 600.

Proizvodnja portland cementa sastoji se od dvije faze: dobijanja klinkera i njegovog mljevenja.

11.3.1.1 Priprema klinkera

Potvrda klinker se može izvesti dva načini - mokro I suho , koji se razlikuju način pripreme sirovinske mješavine za pečenje.

Mokra metoda. Koristeći mokru metodu, sirovine se drobe u prisustvu velika količina vode. Ovo stvara pulpa, koji sadrži do 45% vode.

U ovoj metodi obezbeđeno:

visoko uniformnost mješavine;

se smanjuje prašnjavost;

Ali povećati troškovi energije za isparavanje vode.

Suva metoda. By komponente sirovina suhe metode osušeni, zdrobljeni i umešani suho formu.

Takve tehnologije je uštedu energije , Zbog toga specifična gravitacija proizvodnja cementa suva metoda kontinuirano povećava.

On pirinač. 11.7 predstavljeno shema Proizvodnja portland cementa mokri metod:

Rice. 11.7. Šematski dijagram proizvodnje portland cementa.

Proizvodnja klinker uključuje operacije:

- drobljenje, mljevenje, prilagođavanje sastava sirovina;

- naknadni tretman na visokim temperaturama dobijena mešavina se peče.

Sirovine. Sirovine u proizvodnji portland cementa su:

Razne krečnjačke stene - krečnjak, kreda, dolomit;

Lapori - predstavljanje homogeno fino dispergovano mješavine krečnjaka i gline.

Prilikom ispaljivanja punjenja uzastopno se odvijaju sljedeći procesi:

- isparavanje vode(100 ºS);

- dehidracija kristalnih hidrata i izgaranje Organske materije:

MeO∙nH 2 O = nMeO + nH 2 O (500 ºS);

termička disocijacija karbonati:

CaCO 3 = CaO + CO 2 (900-1200 ºS);

Interakcija main I kiseli oksidi sa obrazovanjem silikati, aluminati i kalcijum aluminoferiti:

CaO + SiO 2 = 2CaO∙SiO 2 (belit)

2CaO∙SiO 2 + CaO = 3CaO∙SiO 2 (alit)

3CaO + Al 2 O 3 = CaO∙Al 2 O 3 (trikalcijum aluminat)

Proces se završava na temperaturi od 1450ºC, nakon čega se klinker šalje na hlađenje.

Sastav proizvoda koji nastaje nakon pečenja je sljedeći: alite
40-60 %; bijele boje 15-30%; trikalcijum aluminat 5-14 % .

Za pečenje punjenja koriste se bubnjeve rotacione peći prečnika 3,5-5,0 m i dužine do 185 m (slika 11.8):

Rice. 11.8. Rotaciona peć za proizvodnju cementnog klinkera:
1 – rotirajuća peć; 2 – zavoji; 3 – potporni valjci; 4 – elektromotori;
5 – zupčanici; 6 – pužni ulagač; 7 - frižider; 8 - dimnjak

Komponente sirovina koje ulaze u peć uzastopno prolaze kroz zone sušenja, grijanja, kalcinacije, egzotermne reakcije formiranja silikata, sinterovanja i hlađenja.

Izlazi iz rerne klinker se hladi u bubnjevima, a zagrijani zrak se koristi za zagrijavanje zraka i plinovitog goriva koji ulazi u peć.

11.3.1.2 Mljevenje klinkera

Za brušenje ohlađen klinker :

- održavana na lageru unutar 10-15 dana Za hidratacija besplatno kalcijum oksid vlažnost vazduha;

- mješovito With aditivi I zdrobljen u drobilicama i višekomornim mlinovima do čestice 0,1 mm i manje.

Stvrdnjavanje Portland cement na osnovu reakcija hidratacija, uključen u njegov sastav silikati I aluminosilikati , obrazovanje kristalnih hidrata razne kompozicija:

3CaO∙SiO 2 + (n+1) H 2 O = 2CaO∙SiO 2 ∙nH 2 O + Ca(OH) 2

2CaO∙SiO 2 + nH 2 O = 2CaO∙SiO 2 ∙nH 2 O,

3CaO∙Al 2 O 3 + 6H 2 O = 3CaO∙Al 2 O 3 6H 2 O

Prilikom miješanja cementnog praha s vodom ( povlačenje ) masa se stvrdne.

Da bi cementu dali određena svojstva, dodaju mu se aditivi:

- hidraulični, povećanje otpornost na vodu zbog vezivanja kalcijum hidroksida sadržanog u cementu:

Ca(OH) 2 + SiO 2 = CaSiO 3 + H 2 O;

- plastificiranje, povećanje elastičnosti mase;

- otporan na kiseline, davanje cementa otpornost na koroziju To kiselim sredinama (granit );

- inertan, Za smanjenje cijene proizvodi ( pijesak );

- regulisanje vrijeme postavljanje mase (gips ).

Za proizvodnju se koristi najveći dio portland cementa beton i proizvodi od njega.

Beton naziva se vještački kamen koji se dobija otvrdnjavanjem mješavine pomiješane s vodom cement , pijesak I punilo .

As punila koristiti:

IN običan beton – pijesak, šljunak, lomljeni kamen;

IN pluća beton - razne porozna materijali – plovućac, šljaka;

IN ćelijski beton – zatvorene pore nastale u betonu pri razgradnji tvari unesenih u betonsku smjesu gas I sredstva za pjenjenje ;

IN vatrootporan beton – šamot prah;

U armiranom betonu - metalne armature.

11.3.2 Proizvodnja lisnatog kreča

Vazdušni ili građevinski kreč naziva se vezivni materijal bez silikata na bazi kalcijum oksida i hidroksida.

Postoje tri vrste vazdušnog vapna:

- lonac za vrenje (živog vapna) – kalcijum oksid CaO;

- pahuljasto(gašeno vapno) – kalcijum hidroksid Ca(OH)2;

AUTOKLAVNO KALJIVANJE

7.1 Opće informacije i klasifikacija

Silikati su umjetni kameni materijali i proizvodi dobiveni od vapna, silicijumskih komponenti i vode, stvrdnuti kao rezultat autoklavnog tretmana toplinom i vlagom. Suština otvrdnjavanja u autoklavu je sljedeća. Proizvodi na bazi kreča u normalnim uslovima imaju malu snagu. Do njegovog nakupljanja dolazi isključivo zbog stvrdnjavanja vapna. U okruženju zasićene pare na temperaturi od 174,5–200 °C i pritisku od 0,8–1,5 MPa, silicij postaje aktivan i stupa u interakciju s vapnom prema sljedećoj shemi:

Ca (OH) 2 SiO 2 + (n – 1) H 2 O → CaO SiO 2 n H2O.

Nastaje kalcijum hidrosilikat - tvar visoke čvrstoće i vodootpornosti. Parenje proizvoda vrši se u autoklavu.

Metodu za proizvodnju sitnog kamenčića iz mješavine krečnjaka i pijeska, praćenu obradom u autoklavu, predložio je njemački naučnik W. Michaelis 1880. godine. P. I. Bozhenov, A. V. Volzhensky i drugi naučnici dali su veliki doprinos razvoju tehnologije za proizvodnju i upotrebu. od silikatnih materijala.

U grupu silikatnih materijala i proizvoda spadaju beton i proizvodi od njega, cigla i silikatni kamen.

7.2 Silikatni betoni i proizvodi od njih

Silikatni betoni se dijele na guste i lagane ćelijske betone. Glavne sirovine za gusti beton su kreč i kvarcni pijesak. Preporučuje se korištenje brzogašećeg kalcijevog vapna sa aktivnošću većom od 70%. Najbolji je pijesak sa hrapavom površinom.

Za povećanje čvrstoće betona koristi se vapno-kremensko vezivo koje se dobija zajedničkim mlevenjem živog vapna i kvarcnog peska do specifične površine od 3000-5000 cm²/g, uzete u omjeru od 30:70 do 50:50. %.

Fino mljeveni pijesak ima veliki utjecaj na svojstva betona. Kako se njegova disperzija povećava, povećava se čvrstoća i otpornost proizvoda na mraz.

Umjesto kvarcnog pijeska, kao silicijumska komponenta mogu se koristiti kvarc-feldšpatski pijesci, metalurške šljake, pepeo termoelektrane, nefelinski mulj, otpad od proizvodnje agloporita i ekspandirane gline.

Voda ne smije sadržavati štetne nečistoće.

Silikatni beton može se napraviti sitnozrni samo prirodnim i drobljenim pijeskom i velikim gustim ili poroznim agregatima s veličinom zrna ne većom od 20 mm.

Kao punila preporučuje se upotreba drobljenog kamena od šljake visoke peći, lomljenog kamena i pijeska agloporita, šljunka i pijeska ekspandirane gline, drobljenog kamena i poroznog pijeska iz metalurške troske. Za agregate vrijede isti zahtjevi kao i za cementni beton.

Proizvodi od silikatnog betona najčešće se izrađuju pomoću opreme za proizvodnju proizvoda od cementa.

Proizvodnja proizvoda obuhvata sledeće tehnološke radnje: pripremu vapno-silicijum-dioksidnog veziva, silikatne betonske mešavine, oblikovanje proizvoda i njihovu toplotnu i vlažnu obradu u autoklavu.

Mljevenje kreča sa pijeskom do potrebne finoće, tj. Proizvodnja krečno-silicijumskog veziva vrši se u kugličnim mlinovima. Smjesa se priprema u betonskim mješalicama za prisilno miješanje. Glavna metoda oblikovanja proizvoda je vibracija. Toplotna i vlažna obrada silikatnih proizvoda vrši se u autoklavima, koji su cilindrične horizontalne posude prečnika 2,0–3,6 i dužine 19–40 metara, zatvorene hermetički zatvorenim poklopcima. Po dužini autoklava nalaze se šine duž kojih se utovaruju kolica sa proizvodima. Autoklav je opremljen vodovima za ulaz i izlaz zasićene pare. Nakon punjenja autoklava, poklopci se zatvaraju i dopušta se para prema određenom režimu. Temperatura pare je 174,5–200 °C, pritisak je u pravilu 0,8–1,3 MPa. Ukupno vrijeme tretmana toplinom i vlagom je 8-17 sati.

Gusti silikatni betoni na osnovu tlačne čvrstoće podijeljeni su u klase od B5 do B60; za razrede: otpornost na mraz od F35 do F600, vodootpornost od W2 do W10, srednje gustine od Pl 1000 do Pl 2400.

Gusti silikatni beton koristi se za izradu armiranobetonskih ploča za oblaganje gradskih puteva, tramvajskih kolosijeka, popločanih ploča, bočnih ploča, nosivih armiranih konstrukcija za industrijsku i civilnu gradnju, koje uspješno zamjenjuju konstrukcije od cementno armiranog betona. Postoji iskustvo u korištenju teškog silikatnog betona za izradu pragova sa prednapregnutom armaturom i cijevi za tunele.

Čelik za armiranje u konstrukcijama na kojima se radi relativna vlažnost vazduh do 60%, ne korodira. U slučaju visoke vlažnosti, okovi moraju biti zaštićeni od korozije.

Za izradu građevinskih omotača koriste se silikatni betoni na bazi poroznih agregata - ekspandirane gline, agloporita, šljake i drugih.

Silikatni, gipsani i azbestno-cementni materijali spadaju u nepečene proizvode i čine značajnu grupu građevinskih materijala od vještačkog kamena.

Peščano-krečna cigla. Materijali za proizvodnju pješčano-krečnjaka su čisti kvarcni pijesak (92-95%), prozračni vapno (5-8%) i voda (oko 7%). U proizvodnji pješčano-vapnene opeke, kvarcni pijesak se koristi nemleven ili u obliku mješavine nemljevene i mljevene. Ravnomjerno raspoređene nečistoće gline dopuštene su u količini ne većoj od 10%. Ovim sadržajem blago povećavaju obradivost smjese. Veliki uključci gline u pijesak nisu dozvoljeni.

Pješčano-vapnena opeka se pravi presovanjem smjese pod pritiskom od 15-20 MPa, nakon čega slijedi parenje u autoklavu pod pritiskom od 0,8 MPa i temperaturom od 174 o C u trajanju od 6-8 sati. Pritisak se postepeno podiže i snižava. Trajanje procesa je 10-14 sati.

Ovaj građevinski materijal se po svom obliku, veličini i glavnoj namjeni ne razlikuje od glinene cigle. Toplotnoizolacijske kvalitete zidova od silikatne i keramičke cigle su gotovo jednake, otpornost na vodu, mraz i vatru je manja. Otpornost na mraz M rz -15 ciklusa. Ne može se koristiti za postavljanje temelja, postolja, vanjskih zidova, prostorija s visokom vlažnošću zraka, niti za polaganje peći. Cijena pješčano-krečne opeke je 25...35% niža od keramičke cigle.

Osim pješčano-vapnene opeke, na isti način se proizvodi pepeljasto-silikatna (pepeo) cigla, u kojoj se pijesak djelomično ili u potpunosti zamjenjuje gorivim pepelom. Ova cigla je lakša od silikatne cigle i ima nižu toplotnu provodljivost. U pogledu čvrstoće i izdržljivosti, opeka od pepela je inferiornija od silikatne opeke. Opeke od jasena koriste se za izgradnju zidanih zidova niskih zgrada (do tri kata), kao i za zidove gornjih katova višekatnih zgrada.

Proizvodi velikih dimenzija od silikatnog betona. Silikatni beton je zbijena mješavina očvrsnuta u autoklavu, koja se sastoji od kvarcnog pijeska (70 - 80%), mljevenog pijeska (8-15%) i mljevenog živog vapna (6 - 10%). Veliki zidni blokovi unutrašnjih nosivih zidova, podnih panela i nosivih pregrada, stepenica, ploča, greda izrađuju se od silikatnog betona klase ne niže od M-150, tretmanom toplinom i vlagom u autoklavu. Elementi za savijanje su ojačani šipkama i mrežama.

Mineralna veziva

Mineralna veziva se dobijaju pečenjem prirodnih kamenih materijala (krečnjak, gips, anhidrit, dolomit, magnezit) u pećima. Komadi dobiveni nakon pečenja se mljevenjem pretvaraju u fini prah. Što je manja veličina zrna nakon mljevenja, to je veća aktivnost veziva. Kada se pomešaju sa vodom, veziva mogu da pređu iz tečnog (nalik testu) u stanje nalik kamenu.

Veziva se dijele u dvije grupe:

    Vazdušna veziva sposobna da se stvrdnu i zadrže svoju čvrstoću dugo vremena samo na vazduhu, u vlažnim uslovima smanjuju ili gube snagu.

    Hidraulična veziva se stvrdnjavaju i dugo zadržavaju snagu ne samo na zraku, već iu vodi. Za razliku od zračnih, imaju veću čvrstoću, pa se više koriste u građevinarstvu.

Veziva u vazduhu uključuju: prozračno vapno, vezivo za gips, veziva magnezijuma i tečno (rastvorljivo) staklo. Hidraulična veziva uključuju: hidraulično vapno, rimski cement, portland cement i njegove vrste.

Veziva se široko koriste u građevinarstvu za proizvodnju maltera, betona, betona i armiranobetonskih proizvoda.

Zidanje od cigle i kamena, betona bili su poznati čovječanstvu još u praistoriji, prije pronalaska veziva. Umjesto veziva korišteno je plastično glineno tijesto koje se, kada se osušilo, pretvaralo u materijal nalik kamenu. Kako između gline i vode ne dolazi do kemijskih reakcija, osušena i okamenjena glina pod utjecajem vode može ponovo postati vlažna i izgubiti snagu i koheziju. U sušnoj klimi ili u uvjetima koji isključuju vlagu, glineno tijesto se trenutno koristi kao zamjena za veziva. Danas se glineni malteri koriste za polaganje peći i podizanje zidova zgrada u sušnim klimatskim uslovima.

Vazdušni kreč. Građevinsko gazirano vapno se proizvodi spaljivanjem krečnjaka ili drugih stijena koje sadrže kalcijev karbonat na temperaturi od 1000-1200 o C. Za građevinarstvo, kreč dolazi u obliku bijelih ili sivih komada (grudvasto vapno ili kipuće vapno). Živo vapno se hemijski kombinuje sa vodom i formira gašeno (hidratizovano) vapno. Kada se gasi sa ograničenom količinom vode, kreč se raspada, formirajući fini prah koji se zove paperje. Sa velikom količinom vode formira se krečna pasta. Kreč se koristi za pripremu maltera, u proizvodnji krečno-pucolanskih veziva, za proizvodnju pješčano-vapnene opeke, silikatnih i pjenastih silikatnih proizvoda, šljakobetonskih blokova, kao i kao kompozicije za farbanje. Značajan nedostatak vazdušnog vapna je njegova mala čvrstoća i niska otpornost u vlažnim uslovima.

Građevinski malter (alabaster) Dobija se pečenjem prirodnog gipsanog kamena i potom mljevenjem u fini prah. U zavisnosti od finoće mlevenja i čvrstoće, građevinski gips se deli na tri razreda: 35, 45, 55. Građevinski gips se koristi za izradu zidnih panela, ploča i kamena za unutrašnje pregrade zgrada, suvog maltera i arhitektonskih i završni dijelovi. Gipsana veziva se koriste u obliku gipsanog tijesta u zidanju i gipsane otopine, beton, proizvodnja termoizolacionih materijala, vještački mermer i drugi ukrasni predmeti. Na osnovu tlačne čvrstoće, gipsana veziva se dijele u četiri razreda: 50,100, 150,200. Kada je izložen vlazi, čvrstoća očvrslog gipsa se značajno smanjuje, pa se koristi u prostorijama sa vlažnošću do 60%.

MaGnezialni adstringenti. Postoje dvije vrste veziva za magnezijum - kaustični magnezit i kaustični dolomit. Magnezitna veziva se koriste za izradu bešavnih ksilolitnih podova, pregradnih ploča, ploča za oblaganje zidova, kao i stepenica i proizvoda za toplinsku izolaciju itd.

Rastvorljivo (tečno) staklo. Rastvorljivo staklo je kalijum ili natrijum silikat. Natrijum tečno staklo se koristi za pripremu cementa otpornog na kiseline, vatrootpornih boja i premaza, za učvršćivanje (siliciranje) funti i zaštitu prirodnih kamenih materijala.

Portland cement. To je najvažnije hidraulično vezivo. Njegov učinak je oko 80% proizvodnje svih veziva. Visoka čvrstoća, sposobnost brzog stvrdnjavanja na zraku i vodi i relativno niska cijena učinili su Portland cement najčešćim vezivom. Koristi se za izradu betonskih i armiranobetonskih konstrukcija, za maltere visoke čvrstoće. Sirovine za Portland cement su prirodni resursi - lapor ili mješavina 73% krečnjaka, 25% gline, 2% gipsa. Samljevene sirovine se peče, a sinterirana smjesa – klinker – melje se u fini prah. Prašak, pomešan sa vodom, formira testo koje se brzo stvrdne tokom prva tri dana, a stvrdnjavanje se uglavnom završava 28. dana, dostižući čvrstoću marke. Pod povoljnim uvjetima, čvrstoća portland cementnog betona nastavlja rasti i može biti 2-3 puta veća od čvrstoće marke (28-dnevna čvrstoća). Normalni uslovi očvršćavanja su 15 o C i vlažna atmosfera. Na 0 o C i niže, tijesto se smrzava i čvrstoća se ne povećava. Snagu karakteriše brend. Kvaliteta se utvrđuje prema krajnjoj čvrstoći na savijanje i kompresiju uzoraka u obliku šipki od cementni malter sastav 1:3 sa vodom 28 dana nakon proizvodnje. Portland cement se proizvodi u klasama 300, 400, 500 i 600. Cement čuvati na suvom mestu ne duže od 6 meseci. Portland cement se ne preporučuje za upotrebu u građevinama koje će biti izložene pritisku iz mora, mineralne ili slatke vode.