ПРОИЗВОДСТВО ГИПСА

ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

Для получения гипсовых вяжущих веществ природное сырье подвергают тонкому измельчению и тепловой обработке.

В зависимости от температуры нагревания, длительности и других условий тепловой обработки получают вяжущие, обла* дающие различными свойствами.

Причем в одних случаях тепловая обработка предшествует тонкому измельчению, в других случаях сначала гипс размалы­вают, а потом подвергают тепловой обработке.

При нагревании двуводный сернокислый кальций частично или полностью теряет кристаллизационную воду. Процесс обез­воживания гипса может начаться уже при температуре 65—70°, однако протекать он будет чрезвычайно медленно.

Если же порошок двуводного сернокислого кальция нагреть до 107—110° (или немного больше), то он достаточно быстро превращается в полуводный сульфат кальция (полу­гидрат), выделяя кристаллизационную воду по следующей схеме:

CaS04-2H20->CaS04-j - Н20+1уН,0.

Переход двугидрата в полугидрат сопровождается поглоще­нием тепла в количестве 23 ккал на 1 кг двуводного сернокис­лого кальция. Это означает, что в процессе тепловой обработки недостаточно нагреть сырье до температуры 107—110°, но необ­ходимо подводить тепло до тех пор, пока не закончится превра­щение двугидрата. в полугидрат.

Полученное новое вещество — полуводный сернокислый кальций является основной составной частью строительного гип­са и многих других видов гипсовых вяжущих.

В чистом полуводном сернокислом кальции содержится 93,8% сернокислого кальция (CaSO.*) и 6,2% воды (Н20).

При переходе в полугидрат гипс теряет 15,7% первоначаль­ного веса. Из одной тонны гипсового камня (не содержащего примесей) получается 843 кг полуводного сернокислого каль­ция.

Вяжущие свойства полугидрата объясняются его способ­ностью при затворении водой образовывать пластичное, быстро твердеющее на воздухе тесто. При этом происходит реакция, обратная реакции получения полуводного сернокислого каль­ция:

CaS04 ■— Н20 +1- H20=CaS04-2H20.

Образующийся в виде кристаллического сростка двуводный сульфат кальция обусловливает твердость и прочность гипсово­го теста, наблюдаемые спустя некоторое время после затворе- ния.

Для перехода полугидрата в двуводный сернокислый каль­ций не требуется тепла извне, напротив, этот процесс сопровож­дается выделением тепла (23 ккал на 1 кг образующегося дву­водного сернокислого кальция).

При нагревании полуводного сернокислого кальция до 170— 200е он теряет почти всю кристаллизационную воду и перехо­дит в так называемый обезвоженный п о л у г и д р а т.

Обезвоженный полугидрат неустойчив, жадно поглощает во­дяные пары из воздуха, переходя при этом в полугидрат, поэто­му полученное при обжиге до 170—200° вяжущее после длитель­ного хранения на воздухе уже не содержит в своем составе обезвоженного полугидрата.

При нагревании его до температуры 200—350° получается растворимый ангидрит.

Так же как и полугидрат, обезвоженный полугидрат и раст­воримый ангидрит при затворении водой образуют тесто, быст­ро превращающееся на воздухе в камневидное тело.

Если нагреть гипс выше 350—400°, то он переходит в новую форму — .нерастворимый ангидрит или «намертво» обожженный гипс — безводный сернокислый кальций. Послед­ний практически не вступает больше в соединение с водой и по­этому без специальных добавок не является вяжущим вещест­вом.

Однако при добавлении небольшого количества некоторых веществ «намертво» обожженный гипс можно «оживить», т. е. придать ему вяжущие свойства. Полученное вещество носит на­звание ангидритовый цемент. Аналогичный материал по­лучают и из природного ангидрита.

Если нагреть ангидрит (полученный из гипса или природ­ный) до температуры 850—1100°, происходит его частичное раз­ложение с образованием небольшого количества (до 3%) сво­бодной извести (СаО).

Получаемое вещество носит название высокообжиго­вый гипс или «эстрих-гипс». Он обладает способностью, хотя и очень медленно, соединяться с водой, т. е. является вяжущим веществом.

По мере повышения температуры и увеличения времени об­жига содержание свободной извести в ангидрите возрастает и при температуре 1600° весь ангидрит (сернокислый кальций) переходит в окись кальция по реакции:

CaS04->Ca0+S03.