ПРОИЗВОДСТВО ГИПСА

ПРОИЗВОДСТВО ГИПСОВЫХ ВЯЖУЩИХ В ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ АППАРАТАХ

Обжигом гипсового камня во вращающихся печах или деги­дратацией тонкоизмельченного материала в котлах удается по­лучить строительный гипс с прочностью в сухом состоянии 100— 130 кг/см2 или при высококачественном сырье и очень тонком помоле до 180 кг! см2.

Для получения гипса более высокой прочности предложено несколько различных способов.

Сущность всех способов сводится к тому, что тепловая обра­ботка гипсового камня производится в герметизированных ап­паратах, в которых в процессе дегидратации .поддерживается давление водяных паров от 1,1 ати до 5—10 ати. Получаемый при этом после сушки и размола порошок состоит из плотных кристаллов полуводного гипса, обусловливающих пониженную нормальную густоту теста и 'высокую механическую прочность отливок. На этом основании гипс, получаемый термической обра­боткой в автоклавах, называют высокопрочным. В настоящее время удается получить вяжущее с нормальным водогипсовым

•отношением, равным 30—32%, и прочностью на сжатие до 500 кг! см2.

Известны следующие способы получения высокопрочного гипса.

Способ Ренделя и Дейлея (1933 г.). По этому способу пред­варительно просушенную гипсовую щебенку пропаривают насы­щенным паром при давлении 1,1—<1,2 ати в течение 6 час., а за­тем, не допуская снижения температуры щебенки ниже 100°, ее высушивают в сушильном барабане при атмосферном давлении. Температура щебенки при сушке доводится до 165°. Высушен­ную щебенку размалывают в порошок, 85% которого проходит через сито с 1600 отверстиями на 1 см2.

Способ Передерия. В 1937 г. И. А. Передерий получил высо­копрочный гипс по следующей технологии. Гипсовый камень дро­бят в щебенку размером 10—15 мм, которую затем пропаривают в автоклаве насыщенным паром низкого давления (1,3 ати) в течение 6 час. Выгруженную из автоклава щебенку высушива­ют во вращающемся сушильном барабане при температуре 120° и размалывают в порошок.

Различие между первым и вторым способами состоит в том, что в способе Ренделя и Дейлея не допускается снижения тем­пературы пропаренной щебенки ниже Ю0°, в то время как в спо­собе И. А. Передерия это допускается.

Оба способа не получили большого распространения в Со­ветском Союзе, однако очень важны для правильного понима­ния того, по каким путям шло в СССР развитие аппаратов для получения высокопрочного гипса.

Способ Садовского и Шкляра. Инженеры Ф. Т. Садовский и А. С. Шкляр упростили технологию производства высокопрочно­го гипса. Два процесса — пропаривание и сушка — были объеди­нены в одном аппарате, названном демпфером. Сушильные ба­рабаны, предусмотренные в двух ранее описанных методах, бы­ли упразднены. По этому способу работало несколько заводов высокопрочного гипса в военные и послевоенные годы.

На рис. 144 приведена технологическая схема производства высокопрочного гипса по демпферному способу на Куйбышев­ском комбинате (1956 г.). Завод перерабатывает гипсовый ка­мень Красноглинского карьера, расположенного в 30 км от за­вода. Сырье, доставляемое автомашинами, поступает в щековую дробилку, а после нее на виброгрохот, где разделяется на две фракции. Фракция размером 15—60 мм направляется в бунке­ра, расположенные над демпферами, мелочь — в цех варочного гипса. В цехе высокопрочного гипса имеется восемь демпферов, каждый из которых вмещает около 10 т щебня или 8,5 т дегид­ратированного материала.

После загрузки демпфера щебнем (10—16 мин.) закры-

ваются загрузочные люки и в деміпфер падают насыщенный пар, пока давление в аппарате не достигнет il,3 ати. Такое давле­ние поддерживают в течение 7— 8 час. За этот период под воздей­ствием температуры пара (124°) и избыточного давления весь дву - во|дный сернокислый кальций в демпфере переходит в полувод­ный гипс. По окончании периода запарки из демпфера выпускают­ся пар и скопившаяся вода и начинается сушка. Во ©ремя суш­ки с поверхности и из внутрен­них пор щебня удаляется вода, образовавшаяся в результате азы - деления ее из двугидрата и ча­стично (конденсации подаваемого в демпфер водяного пара.

Типе сушат газами, получае­мыми от сжигания природного газообразного топлива в двух не­больших топках. Охлажденные до температуры >220° газы проду­ваются через дем'пфер вентилято­рами высокого давления № 9. Газы поступают во '.внутреннюю перфорированную трубу, прохо­дят через слой щебня и, погло­тив некоторое количество водя­ных паров, отводятся из прост­ранства между стенкой и рубаш­кой в атмосферу. Сушка длится Ш час.: начинается при темпера­туре газов '220° м заканчивается при температуре 160°. 10 час. — это большой срок сушки; его мо­жно сократить, установив венти­ляторы большей производитель­ности. По окончании сушки ще­бень выгружается из демпфера через нижний люк в общий для всех восьми демпферов бункер и транспортируется ленточным кон­вейером и элеватором в бункер над мельницей.

В цехе установлена одна двухкамерная шаровая мельница СМ-14 производительностью 4,5 т в час. Она выдает продукт с остатком на сите 900 отв/см2 1—2%. Измельченное гипсовое вя­жущее после охлаждения в бункерах затаривают в бумажные мешки.

При такой технологии получается высокопрочный гипс, ха­рактеризующийся следующими показателями:

Содержание гидратной воды в %..................................... 3,5—4,S

Нормальная густота в %..................................................... 36—40

Сроки схватывания в мин.:

начало.............................................................................. 4—5

конец................................................................................ 7—9

Предел прочности на сжатие высушенных образ­цов в кг/сл# 300—400

Предел прочности на растяжение в кг/см2 . . 35—45

Тонкость помола:

остаток на сите 900 отв/см2 в % . 1—2

» » » 4900 отв/см2 в % 10—12

Расширение при затвердении в %................... 0,20—0,30

То же, .при введении 1% гашеной извести в % • 0,08—0,10

Демпферный гипс Куйбышевского комбината используют как формовочный гипс для изготовления пресс-форм и моделей при точном литье металлов на машиностроительных и металлурги­ческих заводах, а на фарфоро-фаянсовых заводах — для изго­товления капов (маточных форм) и моделей.

Способ Б. Г. Скрамтаева и Г. Г. Булычева. При этом способе производства высокопрочного гипса путем самозапаривания на­гретый гипсовый щебень не охлаждается при переходе от про­паривания к сушке в результате падения давления в аппарате. Охлажденный гипсовый щебень (полугидрат), находясь в кон­такте с водой, способен присоединять ее и снова переходить в двуводный гипс, что нежелательно. Тепловая обработка гипса, т. е. пропаривание и сушка, так же как и при демпферном спо­собе, производится в одном аппарате. Отличие же этого способа в том, что при самозапаривании теплоноситель в аппарат по­дается непрерывно, благодаря чему температура материала не снижается при переходе от пропаривания к сушке и не создает­ся условий для гидратации гипса.

Второй отличительной особенностью способа самозапарива­ния является то, что для образования избыточного давления в аппарате (1,3 ати) используется вода, содержащаяся в гипсе (гигроскопическая и кристаллизационная). Таким образом, от­падает необходимость в устройстве котельной.

По способу самозапаривания работают несколько цехов вы­сокопрочного гипса.

Способ производства высокопрочного гипса в автоклавах (ГДР). В данном способе технология основана на обработке крупного гипсового камня в автоклавах при давлении пара бати 224 и последующей просушке пропаренного камня в тех же авто­клавах. Сушат гипс, пропуская пар по калориферным трубам,, вмонтированным в автоклав.

Для производства высокопрочного гипса в карьере заводз отбирают камень повышенной плотности размером 300—400 мм. Доставленный иа полочных вагонетках камень загружают в автоклав, который вмещает 16 вагонеток по 1 т каждая. После закрытия крышки в автоклав подают пар, поднимая давление в; течение 1 часа до 6 атм. Такое давление поддерживается 5— 6 час. Через 6 час. пар прекращают подавать в автоклав и пере­ключают на паровой калорифер. В течение часа давление в ка­лорифере поднимают до 9 атм. Одновременно с повышением давления в калорифере постепенно в течение 1,5 часа выпускают пар из автоклава. Сушка продолжается 17 час., из которых 1 час при закрытой крышке и 10 час. при открытой. После этого пар прекращают подавать в калориферы и 3—4 часа охлаждают ав­токлав.

Выгруженный .материал измельчают последовательно в ще­ковой и молотковой дробилках и направляют элеватором в се­паратор. Грубые частицы размалываются в мельнице, а тонкие - подаются в бункер готовой продукции. Для выравнивания ка­чества гипса его перемешивают во вращающемся барабане пе­риодического действия емкостью 8 т.

Полученный высокопрочный гипс характеризуется следую­щими показателями:

Остаток на сите Л"° 02 в %............................................. . 0,01

То же, на сите № 0085 в %.............................................. 3,0

Прошло через сито № 006 в %........................................ 85,3

Предел прочности на сжатие в кг/см2................................ 480—500

Указанный высокопрочный гипс используется как формовоч­ный под названием «твердый формовочный гипс».