Производство строительного гипса

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..    5

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СТРОИТЕЛЬНОГО  ГИПСА…………………………….    6

   1.1 Общие сведения……………………………………………………………….    6

   1.2 Твердение строительного гипса……………………………………………...    6

   1.3 Свойства строительного гипса……………………………………………….    6

   1.4 Применение строительного гипса……………………………………………  10

2 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ…………………………………………………….  12

   2.1 Общие сведения о гипсовом камне…………………………………………..  12

  2.2 Месторождения, запасы и добыча гипсового камня………………………..  13

   2.3 Требования, применяемые к гипсовому камню……………………………. 14

3 ДЕГИДРАТАЦИЯ ДВУВОДНОГО  ГИПСА…………………………………….  16

4 ПРОИЗВОДСТВО СТРОИТЕЛЬНОГО  ГИПСА………………………………...  18

5 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА…………………………………………………  21

6 ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОЙ  ТЕХНОЛОГИИ…………………………………...  22

7 ФОНДЫ РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ………………………………………………...  24

8 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС…………………………………………………….  25

9 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ОБОРУДОВАНИЯ………………………….  27

10 РАСЧЕТ БУНКЕРОВ  И СКЛАДА……………………………………………...   30

11 РАСЧЕТ РАСХОДА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

     ОБОРУДОВАНИЯ……………………………………………………………….  32

12 ОХРАНА ТРУДА НА  ГИПСОВЫХ ЗАВОДАХ………………………………   33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………...   35

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………...  36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Промышленность вяжущих материалов играет важную роль в создании материально-технической базы, обеспечении дальнейшего роста материального и культурного уровня жизни народа, успешной реализации программы строительных работ. От темпов роста выпуска вяжущих материалов зависят масштабы капитального строительства, его экономичность и технический уровень.

Неорганическими (минеральными) строительными вяжущими веществами являются порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичную удобообрабатываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело.

Вяжущие вещества в зависимости от состава, основных свойств и областей применения делятся на группы:

1. Гидравлические вяжущие вещества (наиболее обширная группа) - будучи затворены водой, способны твердеть на воздухе и после предварительного затвердевания на воздухе продолжают сохранять и наращивать свою прочность в воде. В соответствии с этим гидравлические вяжущие вещества можно применять как в надземных, так и в подземных и гидротехнических сооружениях, подвергающихся воздействию воды. В  группу   гидравлических  вяжущих  входят  портландцемент и его разновидности, пуццолановые и шлаковые вяжущие, 
   глиноземистый и расширяющиеся цементы,  гидравлическая известь. Их используют как в надземных, так и в подземных и подводных конструкциях.
2. Воздушные вяжущие вещества - после смешивания с водой могут твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе. Поэтому эти вяжущие вещества применяют лишь в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды. К воздушным вяжущим веществам относятся гипсовые и магнезиальные вяжущие, воздушная известь и кислотоупорный цемент.

3.     Вяжущие вещества автоклавного твердения – наиболее эффективно твердеют при автоклавной (гидротермальной) обработке в течение 6—10 ч при давлении насыщенного пара 0,9— 1,3 МПа (9—13 атм.). В группу вяжущих веществ автоклавного твердения входят известково-кремнеземистые и известково-нефелиновые вяжущие .

4.      Кислотоупорные вяжущие вещества - после затвердевания на воздухе могут продолжительное время сохранять свою прочность при воздействии кислот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ХАРАКТЕРИСТИКА  СТРОИТЕЛЬНОГО ГИПСА

 

1. Общие сведения

 

Строительным гипсом называется вяжущее вещество, состоящее  из β - полуводного гипса и получаемое обжигом природного гипса с последующим или предшествующим этой обработке измельчением в тонкий порошок.

Обжигают строительный гипс в тепловых установках, в которых  кристаллизационная вода, в основном в виде пара, выделяется из двуводного гипса, что сопровождается образованием преимущественно β - полугидрата.

Двугидрат переходит  в полугидрат по схеме:

 

CaSO₄ ∙ 2H₂O = CaSO₄ · 0,5H₂O + 1,5H₂O (с поглощением тепла).

 

Для получения 1 кг β - полуводного гипса из двугидрата теоретически необходимо затратить 580 кДж тепла. Двуводный гипс при переходе в полуводный теоретически теряет воду в количестве 15,76 % своей массы [2, стр. 28].

 

1.2 Твердение  строительного гипса

 

Твердение вяжущего заключается в постепенном превращении пластичного теста в камнеподобную массу. Процесс твердения сопровождается рядом химических и физико-химических превращений. Началом твердения является схватывание. В процессе схватывания пластичное, обладающее большой подвижностью тесто начинает уплотняться и густеть, что соответствует началу схватывания, затем оно окончательно теряет подвижность, превращаясь в землисто-рыхлое твердое тело, которое не обладает существенной прочностью, что соответствует концу схватывания. Дальнейшие химические и физико-химические преобразования ведут к постепенному нарастанию прочности, то есть твердению.

С химической точки зрения твердение полуводного  гипса представляет собой реакцию его гидратации:

CaSO₄ • 0,5Н₂О + 1,5Н₂О = CaSO₄ • 2Н₂О + Q.

Реакция эта  экзотермическая. На 1 кг полуводного гипса выделяется 27 ккал тепла [3, стр. 93].

Затвердевший  гипс представляет собой твердое  тело с высокой пористостью, достигающей 40 - 60 % и более. Естественно, что с увеличением количества воды затворения пористость гипсового изделия возрастает, а прочность уменьшается.

3. Свойства строительного гипса

Плотностьстроительного гипса колеблется в пределах 2,6 - 2,75 г/см³. Объемная масса в рыхлонасыпанном состоянии обычно составляет 800 - 1100 кг/м³, в уплотненном - 1250 - 1450 кг/м³.

Водопотребность гипсовых вяжущих зависит от способа их получения, формы и размеров кристаллов и плотности кристаллических сростков, тонкости помола, наличия примесей и введенных добавок, температуры воды затворения и т. д. Количество воды, необходимой для получения теста нормальной густоты, обычно колеблется в пределах 50 – 70 %. Водопотребность может быть снижена за счет добавки сульфитно-спиртовой барды, смеси извести с глюкозой, мелассой, декстрином и ряда других веществ.

Для гидратации полуводного  гипса и превращения его в  двуводный необходимо 18,6 % воды от массы полуводного гипса. Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала, а затем испаряется. В результате пористость затвердевшего строительного гипса составляет примерно 40 – 60 %. Чем меньше воды было взято для затворения, тем плотнее получается гипсовое изделие и тем больше его прочность.

Сроки схватывания. Строительный гипс - быстросхватывающееся вяжущее вещество.

 В зависимости от сроков схватывания различают вяжущие видов, приведенных в таблице 1.

 

Таблица 1 – Сроки схватывания вяжущих веществ

 

Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	Сроки схватывания, мин
		начало, не ранее	конец, не позднее
Быстротвердеющий	А	2	15
Нормальнотвердеющий	Б	6	30
Медленнотвердеющий	В	20	Не нормируется

 

Повышение температуры гипсового теста до 40 - 45° С способствует ускорению его схватывания, а выше этого предела, наоборот, — замедлению. При температуре гипсовой массы 90 - 100 °С схватывание и твердение прекращаются. Это объясняется тем, что при указанных и более высоких температурах растворимость полуводного гипса в воде становится меньше растворимости двугидрата. В результате прекращается переход полугидрата в двугидрат, а следовательно, и связанное с ним твердение. Схватывание замедляется, если гипс применяют в смеси с заполнителями: песком, шлаком, опилками и т. д.

Быстрое схватывание  полуводного гипса является в большинстве случаев положительным его свойством, позволяющим быстро извлекать изделия из форм. Однако в ряде случаев быстрое схватывание нежелательно. Для регулирования сроков схватывания (ускорения и замедления) в гипс при затворении вводят различные добавки.

По механизму действия В. Б. Ратинов разделяет добавки для регулирования сроков схватывания вяжущих веществ, в том числе и гипсовых, на четыре класса [2, стр. 54].

Первый класс - это добавки, изменяющие растворимость вяжущих веществ и не вступающие с ними в химические реакции. Схватывание гипса ускоряется, если эти добавки, например NaCl, KC1, Na₂SO₄ и др., усиливают растворимость полугидрата в воде; наоборот, оно замедляется, если добавки (аммиак, этиловый спирт и др.) снижают его растворимость. Некоторые добавки (например, NaCl) при одних концентрациях в растворе увеличивают растворимость полугидрата и, следовательно, являются ускорителями, а при других, уменьшая растворимость, являются замедлителями.

Второй класс - вещества, реагирующие с вяжущими веществами с образованием труднорастворимых или малодиссоциирующих соединений. Добавки этого класса (для гипса - фосфат натрия, бура, борная кислота и др.) образуют на поверхности полугидрата защитные пленки из труднорастворимых соединений, в результате чего схватывание гипса замедляется.

Третий класс - вещества, являющиеся готовыми центрами кристаллизации. Для гипсовых вяжущих таковыми являются CaSO₄ • 2Н₂О, СаНРО₄ • 2Н₂О и др. Они ускоряют   схватывание.

У добавок  первого и третьего классов имеется  «порог эффективности», под которым подразумевают концентрацию добавки, дающую максимальный замедляющий или ускоряющий эффект. Обычно этот эффект достигается при введении добавок в воду затворения в количестве до 2 - 3 %.

Четвертый класс - поверхностно-активные добавки. Они адсорбируются частичками полуводного и двуводного гипса и уменьшают скорость образования зародышей кристаллов. Эти добавки (сульфитно-дрожжевая бражка, известково-клеевой и кератиновый замедлители и др.) известны как пластификаторы и замедлители схватывания гипса. Адсорбируясь частичками полугидрата, они придают тесту повышенную подвижность и снижают количество воды затворения, необходимой для получения смеси требуемой подвижности.

Прочность. По ГОСТ 125 - 79 в зависимости от предела прочности на сжатие различают вяжущие следующих марок: Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25.

Минимальный предел прочности  вяжущей каждой марки вяжущего должен соответствовать значениям, приведенным в таблице 2.

 

Таблица 2 – Минимальный  предел прочности вяжущих

 

Марка вяжущего	Предел прочности образцов - балочек размерами 40х40х160 мм в возрасте 2 ч, МПа (кгс/см2), не менее
	при сжатии	при изгибе
Г-2	2 (20)	1,2 (12)
Г-3	3 (30)	1,8 (18)
Г-4	4 (40)	2,0 (20)
Г-5	5 (50)	2,5 (25)
Г-6	6 (60)	3,0 (30)
Г-7	7 (70)	3,5 (35)
Г-10	10 (100)	4,5 (45)
Г-13	13 (130)	5,5 (55)
Г-16	16 (160)	6,0 (60)
Г-19	19 (190)	6,5 (65)
Г-22	22 (220)	7,0 (70)
Г-25	25 (250)	8,0 (80)

 

Повысить прочность  строительного гипса можно, добавив  к нему известь (около 5 %). Ее положительное  влияние объясняется главным  образом каталитическим действием на ангидрит, некоторое количество которого содержится обычно в строительном гипсе. Возможно связывание сульфата кальция, окиси кальция и воды в тонкодисперсные комплексные новообразования. Негашеную известь можно добавлять непосредственно в варочный котел, где, подвергаясь гидратации и выделяя тепло, она, кроме того, быстро подогревает загруженный гипсовый порошок, что ускоряет процесс варки.

Повышает прочность  строительного гипса и добавка 0,2 – 0,5 % сульфитно- дрожжевой бражки, которая повышает растворимость  полугидрата и понижает растворимость  двугидрата. При этом изменяется процесс кристаллизации, что выражается в улучшении гранулометрического состава образующихся при твердении кристаллов двугидрата, в результате чего упаковка двугидрата в единице объема получается более плотной.

Прочность изделий из полуводного гипса снижается в той или иной мере при введении в них заполнителей. При этом органические заполнители (опилки, костра, торф) вызывают более значительное снижение прочности, чем минеральные.