Проект производства ангидрита - шлаковых листов "ПАНО" с производительностью использования фторангидрита 10 тонн в сутки

Размещено на http://www.allbest.ru/

26

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт - Дистанционного образования

Специальность - Инженерная защита окружающей среды 280202

Кафедра - Экологии и безопасности жизнедеятельности

Выпускная квалификационная работа

(на соискание квалификации инженер)

ФЮРА. 280202.008 ПЗ

Тема выпускной квалификационной работы

Проект производства ангидрита - шлаковых листов «ПАНО» с производительностью использования фторангидрита 10 тонн в сутки

Студент гр. з - 3141 А.А. Софронова

Руководитель Ю.М. Федорчук

Консультанты:

по экономике

ст. преподаватель Н.Г. Кузьмина

по безопасности жизнедеятельности

Ю.М. Федорчук

Томск - 2010 г.

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа инженера на тему: “Проект производства листов ПАНО производительностью по фторангидриту 10 т/сутки” состоит из текстового документа, выполненного на 101 страницах. Текстовый документ содержит 12 рисунков, 18 таблиц, список использованных источников из 59 наименований.

Ключевые слова: ТЕХНОГЕННЫЙ АНГИДРИТ, БЕЗВОДНЫЙ СУЛЬФАТ КАЛЬЦИЯ, КАРБИДНЫЙ ИЛ, ШЛАК, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА, ЦЕХ, ПРОИЗВОДСТВО, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ.

Работа посвящена разработке цеха по производству ангидритовых листов сухой штукатурки из промышленных отходов.

Поставлены следующие задачи:

1. Разработать план цеха по производству листов «ПАНО»

2. Рассчитать габаритные размеры оборудования.

3. Подобрать необходимое оборудование и разместить.

4. Рассчитать экономическую эффективность производства.

5. Подсчитать экологический эффект.

Новизна работы - предложен альтернативный способ применения твердых отходов фтороводородного производства СХК и технологическая схема их переработки в товарный продукт для строительной промышленности.

Выпускная квалификационная работа оформлена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0 и представлена в распечатанном виде на листах формата А4.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНО-КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО АНГИДРИТА

2.1 Свойства серной кислоты

2.2 Свойства безводного сульфата кальция

2.3 Свойства золошлака

2.4 Свойства карбидного ила

2.5 Свойства калия сернокислого (K2SO4)

2.6 Термодинамика процессов получения техногенного ангидрита

2.7 Механизм процессов нейтрализации твердых продуктов сернокислотного разложения плавикового шпата и гидратации фторангидридта

2.8 Кинетика процессов нейтрализации твердых продуктов сернокислотного разложения плавикового шпата и гидратации фторангидрита

3. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Описание технологической схемы

3.2 Расчет количества исходных материалов

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Анализ вредных и опасных факторов

4.2 Микроклимат на рабочем месте

4.3 Защита от шума и вибрации

4.4 Освещенность

4.5 Электробезопасность

4.6 Пожаробезопасность

4.7 Чрезвычайные ситуации

5. РАСЧЕТ ЗАТРАТ НА ПРОЕКТ

6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ФТОРОВОДОРОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Технологическая схема получения листов ПАНО

Приложение 2. Технические характеристики транспортера

Приложение 3. Технические характеристики барабанно-шаровой мельницы

Приложение 4. Описание дезинтегратора

Приложение 5. Технические характеристики растворобетоносмесителя СБ-133

Приложение 6 Производственный цех. Отделение сырья и формования изделий. Разрез 2-2

Приложение 7. Производственный цех. Отделение сырья и формования изделий

Приложение 8. Склад полуфабрикатной продукции №3. Разрез 2-2

Приложение 9. План теплокамеры

Приложение 10. Теплокамера. Разрез 2-2

Приложение 11. Склад готовой продукции. Разрез 2-2

Приложение 12. Склад готовой продукции

ВВЕДЕНИЕ

C момента зарождения и до настоящего времени производство фтористого водорода в России является источником экологического неблагополучия в местах своего расположения, так как сопровождается образованием и накоплением на отвальных полях отходов в виде кислого или нейтрализованного безводного сульфата кальция.

Наибольшую тревогу вызывает высокий уровень загрязнения поверхностных вод. Многие реки превращаются в сточные канавы, вода в них становится непригодной для питья. Это происходит из-за чрезмерных сбросов неочищенных стоков всевозможных производств. Одним из примеров может служить Сибирский химический комбинат, который широко известен как производитель ядерного топлива для атомных электростанций. На Сибирском химическом комбинате существует несколько вспомогательных производств, среди них фтороводородное производство, в его процессе используется сернокислотное разложение плавикового шпата (CaF2) с образованием отхода фторангидрита - безводного сульфата кальция (CaSO4) по реакции 1:

CaF2 + H2SO4 2HF + CaSO4 (1);

Фторангидрит на Сибирском химическом комбинате целевого применения не находит и его сбрасывают в р. Томь. Одним из решений этой экологической проблемы, с одной стороны, является усовершенствование существующей технологии получения фтористого водорода, с другой,- применение фторангидрита с использованием других исходных реагентов в создании конкурентно способной безотходной технологии получения тех или иных товарных продуктов. Например, использование фторангидрита в строительной промышленности и получение листов ПАНО.

Целью данного дипломного проекта являлась производство листов ПАНО производительностью по фторангидриту 10т/сутки, а также оценка возможности расширения направлений использования твердых отходов фторводородного производства в виде исходного сырья для получения отделочных строительных листов сухой штукатурки.

На основе поставленной цели были определены следующие задачи

· Разработать план цеха по производству листов ПАНО

· Рассчитать габаритные размеры оборудования

· Подобрать необходимое оборудование

· Рассчитать площадь, объем производственных помещений.

· Рассчитать экономическую эффективность производства.

· Подсчитать экологический эффект.

На основе результатов расчетов и лабораторных исследований были решены следующие задачи

· Рассчитаны площадь, объем производственных помещений.

· Подсчитан срок окупаемости проекта.

· Рассчитан экологический эффект от использования отходов фторводородного производства.

1. ЛИТЕРАТУРНО-КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Известно, что в природе сульфат кальция представлен двумя минералами: двуводный гипс и ангидрит. Ангидритовые отходы фторводородных производств, известные под названием фторангидрит, могут являться дополнительным источником сырья в промышленности и стройматериалов.

Одним из направлений переработки фторангидрита является применение его в качестве сырьевого источника для производства негашеной извести СаО, серы и серной кислоты 1 путем разложения сульфата кальция CaSO4 при температуре 900 - 1200 оС по реакциям 2 - 4:

CaSO4 CaO + SO2 + 0,5O2 (2)

SO2 + 0,5O2 SO3 (3)

SO3 + H2O H2SO4 (4)

Но этот способ имеет значительный недостаток - нагревание до температур 900 - 1200 оС требует больших энергетических затрат и может быть реализован как сопутствующее производство при наличии большого количества сбросного тепла.

Существует метод переработки фторангидрита с целью получения полуводного гипса (CaSO4·0,5O2) 2. Для этого отвал сначала направляют в стержневую мельницу, туда же подают гашеную известь в стехиометрическом количестве. После нейтрализации продукт перегружают в барабанный гранулятор и орошают водой в количестве 30 - 40%масс. От веса отвала, затем помещают полученные гранулы в герметичную тару и выдерживают там на протяжении 1 - 30 суток. При этих условиях не менее 65% сульфата кальция переходит в двуводный гипс. Полученный продукт измельчают в стержневой мельнице до размера частиц 200 мкм и проводят его термообработку при температуре 150 оС с перемешиванием в течение двух часов. Полуводный (строительный) гипс применяют главным образом в производстве штукатурных гипсовых листов, предназначенных для облицовки стен и потолков внутри помещений; перегородочных стеновых плит и панелей, элементов заполнения межэтажных перекрытий, для изготовления вентиляционных коробов и других строительных деталей в зданиях и сооружениях работающих при относительной влажности воздуха ниже 65%. Изделия из строительного гипса изготовляются без заполнителей (гипсовые) или с применением их (гипсобетонные). В качестве заполнителей используют древесные опилки, котельные и доменные шлаки, кварцевый песок. Для армирования гипсовых изделий применяют картон, растительные волокна, измельченную бумажную массу и другие волокнистые материалы. Из-за пористости затвердевший гипс обладает малой теплопроводностью и может входить в состав термоизоляционных композиций. А также гипс может служить звукопоглощающим, огнезащитным и архитектурно-отделочным материалом. Но при вышеописанном способе получения конечной продукции возникают определенные трудности со строительством большого количества аппаратов для процессов нейтрализации, орошения, измельчения и термической обработки, а также длительность выполнения этих процессов.

Также на основе фторангидрита можно получать вяжущее (ангидритовый цемент). Ангидритовый цемент является воздушным вяжущим веществом. Он обладает меньшей пористостью в сравнении со строительным гипсом. Его прочность при насыщении водой снижается на 50 - 60%, а при высыхании снова восстанавливается почти до прежнего уровня. Ангидритовое вяжущее обладает достаточной пластичностью и применяется в смесях с песком, вспученным перлитом или другими заполнителями в соотношении 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3.

По сравнению со строительным гипсом оно обладает более высокой водостойкостью, что объясняется наличием негидратированного ангидрита и повышенной плотностью. Водостойкость ангидритового цемента значительно повышается при введении в качестве катализаторов доменных шлаков, зол ТЭЦ, каолина или глины, прокаленных при температуре 700 - 800оС и обработанных серной кислотой и других добавок.

Ангидритовый цемент употребляется для приготовления кладочных и штукатурных строительных растворов различных марок с речным или шлаковым песком. Такие растворы обладают достаточной морозостойкостью и хорошим сцеплением с поверхностью кирпича, довольно быстро твердеет при поглощении влаги; обычные цементные растворы твердеют с выделением влаги.

Ангидритовый цемент можно применять для бесшовных полов, оснований под линолеум, для изготовления так называемых теплобетонных изделий, т. е. изделий из легких бетонов с использованием искусственных и естественных заполнителей (котельных шлаков, туфов, опоки, древесных стружек, опилок и т. п.). Блоки из “теплого” бетона обладают малой объемной массой и теплопроводностью, выдерживают до 15 циклов замораживания и оттаивания, их применяют для кладки стен малоэтажных зданий. Также ангидритовый цемент используют для изготовления различных строительных деталей (полов, лестничных площадок, ступеней и др.), работающих в условиях без повышенной влажности, искусственного мрамора и других декоративных изделий.

На основе ангидритового вяжущего получают гипсоцементно-пуццолановое вяжущее (в смеси с портландцементом и гидравлическими добавками) предложенное А.В.Волженским и Р.В.Иванниковой, которое может использоваться для производства строительных изделий, стойких в условиях повышенной влажности. Это вяжущее отличается быстрым твердением и схватыванием. Вяжущее можно получать помолом фторангидрита совместно с различными минеральными активизаторами твердения. Такими активизаторами являются известь, различные сульфаты и хлориды одновалентных металлов. Однако в этом случае необходимы большие затраты на перевозку отвала к месту переработки, а также дополнительные расходы на ввод активизаторов.

В Японии, ФРГ, Франции перерабатывают отходы фторводородного производства с целью получения композиции на основе фторангидрита для стеновых панелей. Приводится состав композиции состоящий из 90-50 вес. частей фторангидрита, смешанного с гидроокисью кальция и ускорителями схватываниятипа сульфат калия, сульфат алюминия, и 10-50вес.частей гранулированного в воде доменного шлака.

Каждый из вышеперечисленных способов переработки фторангидрита обладает своими недостатками. Анализ опубликованных материалов позволяет сделать следующие выводы. Наиболее предпочтительным направлением переработки твердых кальцийсодержащих отходов фтороводородного производства является использование их в строительной промышленности в качестве вяжущего пигмента, пластификатора и наполнителя строительных растворов и бетонов. При этом капитальные затраты на организацию технологического процесса приготовления строительных материалов на основе фторангидрита, предположительно будут минимальными по сравнению

В Томском политехническом университете были проведены лабораторные исследования с целью использования фторангидрита в качестве пластификатора цементных строительных растворов и бетонов. Обычно в качестве пластификатора используют или поверхностно-активные вещества, типа сульфанола, которые в конечном итоге, повышая пластичность раствора, снижают прочность полученных строительных изделий, или гашеную известь, которая вследствие высокой ее стоимости повышает цену конечной продукции. Применение фторангидрита могло бы удешевить строительную продукцию в несколько раз. До настоящего времени подобные исследования не проводились ни в нашей стране, ни за рубежом. Полученные результаты занесены в заявку на патент РФ на использование отходов фтороводородного производства в цементных строительных растворах в качестве пластификатора.

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ И НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО АНГИДРИТА

Образование отхода фторангидрита - безводного сульфата кальция (CaSO4) происходит по реакции CaF2 + H2SO4 2HF + CaSO4

2.1 Свойства серной кислоты

Серная кислота - одна из самых активных неорганических кислот. Она реагирует почти со всеми металлами и их оксидами, вступает в реакции обменного разложения, энергично соединяется с водой, обладает окислительными и другими важными химическими свойствами. Высокая химическая активность серной кислоты обусловила ее широкое применение в различных отраслях промышленности.

Химический состав серной кислоты выражается формулой H2SO4. В технике под серной кислотой подразумевают любые смеси триоксида серы с водой. Если на I моль SO3 приходится более I моль H2O, смеси являются водными растворами серной кислоты, если менее I моль воды, то это растворы серного ангидрида в серной кислоте, которые называют олеумом.

Безводная серная кислота представляет собой при 20оС бесцветную маслянистую жидкость, кристаллизующуюся при 10,37 С. При 296,2оС и 0,98 105Па, безводная серная кислота начинает кипеть с разложением до образования азеотропной смеси, содержащей 98,3% H2SO4 и 1,7% H2O и кипящей при температуре 336,5оС.

С водой и триоксидом серы серная кислота смешивается в любых соотношениях. При этом образуется ряд соединений с различными температурами кристаллизации. Над растворами серной кислоты, содержащей менее 98, 3% в парах содержится больше H2O, чем H2SO4 и практический отсутствует SO3 (например, над 80%-ной кислотой концентрация H2SO4 составляет менее 1 %).

С повышением концентрации растворов серной кислоты температура их кипения увеличивается, достигает максимума (336,5 С) при 98,3%-ной H2SO4, а затем понижается. Температура кипения олеума с увеличением содержания свободного SO3 снижается с 296,2 при 0% SO3 (своб.) до 44,7ОС при 100% SO3,т.е. температуры кипения, серного ангидрида.

С увеличением содержания H2SO4 плотность водных паров серной кислоты повышается и достигает максимума при 98,3 % H2SO4, затем несколько уменьшается при 20ОС для 100%-ной H2SO4 достигает 1,8305 г/см3. Плотность олеума возрастает с увеличением содержания SO3 до максимума при 62% SO3 (своб.), а затем уменьшается. С повышением температуры плотность серной кислоты с точностью, достаточной для технических расчётов, определяется по её плотности (до 95% содержания H2SO4).

Таблица 1

Сорт	Концентрация, % не менее	Содержание примесей, %не более
	H2SO4	SO3	N2O3	Fe	As	хлориды	Pb	Прокал-ый ост.
I	2	3	4	5	6	7	8	9
Контактная, улучшенная Сорт высший	92,5-94	-	5 10-5	0,007	8 10-5	10-4	10-3	0,02
Сорт первый	92,5-940	-	10-4	0,015	10-4	5 10-4	10-2	0,03
Техническая
Сорт высший	Не менее 92,5	-	-	0,02	-	-	-	0,05
Сорт первый	Не менее 92,5	-	-	-	-	-	-	-
Олеум улучшенный сорт	-	24	2 10-4	0,007	8 10-5	-	10-4	0,02
Сорт первый	-	24	5 10-4	0,001	10-4	-	-	0,03

Требования ГОСТ 2184-77 к качеству серной кислоты и олеума приведены в таблице 1.

Во время сернокислотного разложения плавикового шпата происходит образование сульфатов металлов, содержащихся в руде, частичное испарение в газовую фазу серной кислоты; избыток кислоты, заложенный в исходную реакционную смесь, вместе с твердым продуктом реакции подвергают нейтрализации известняком, известью, либо аммиаком.

2.2 Свойства безводного сульфата кальция

Строительная промышленность использует различные вяжущие материалы.

По определению одних авторов [9,10] минеральными строительными вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, способные при смешивании с водой образовывать пластичное тесто, со временем затвердевающее в камневидное тело; при этом вяжущие материалы разделяются на три класса: гидравлические, воздушные, автоклавного твердения.

Другие авторы считают, что строительными вяжущими веществами являются исходные порошкообразные материалы, образующие при смешении с водой пластичную, удобоукладываемую массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело [10]; при этом существующие вяжущие вещества могут быть разбиты на три большие группы:

1)вяжущие, твердеющие на основе химических процессов;

2)вяжущие, твердеющие на основе физико-химических явлений;

3)вяжущие, твердеющие на основе физических явлений.

К вяжущим, твердеющим на основе химических реакций, Голыно-Вольфсон и др. [10] относят вещества, образующие монолит за счет реакций полимеризации и поликонденсации. Вторым типом вяжущих являются твердеющие высококонцентрированные суспензии, у которых связующим служит вода (керамические массы, грунты, суспензии окислов, карбидов). К третьему типу вяжущих, твердение которых основано на кристаллизации пересыщенных растворов, вышеназванные авторы относят гидратационные вяжущие - гипсовые, цементные.

Более детальные стадии схватывания и твердения сульфат кальциевых вяжущих рассмотрены ниже.

По определению третьей группы авторов [11,12] к вяжущим относятся любые порошкообразные, жидкие или пастообразные материалы, способные превращаться в камневидное тело при затворении водой или отвердителем и связывать разнородные материалы в единый монолит. Ввиду расширения круга вяжущих материалов, охватывающих разнообразные по химическим свойствам соединения, последние авторы предложили разделить вяжущие на три группы:

гидратационные;

коагуляционные;

поликонденсационные ( полимеризационные ).

К гидратационным, состоящим из воздушного и гидравлического вяжущих, отнесены все традиционные вяжущие материалы, твердеющие после смешивания с водой [11,12].

Сульфат кальция безводный, образованный в процессе сернокислотного разложения плавикового шпата - фторангидрит - способен твердеть после смешивания с водой, т.е. относится к группе гидратационных вяжущих материалов. В связи с тем, что по химическим свойствам твердый продукт сернокислотного разложения плавикового шпата наиболее близок к природному минералу - ангидриту, это тоже безводный сульфат кальция, то рассмотрим для сравнения свойства природного ангидрита.

Ангидрит - безводная модификация сульфата кальция. Твердость его - 3-3,5 ед. по Бринелю, плотность - 2,9-3,1 г/м3 [13]. В природе встречается редко. Растворимость ангидрита 11 г/л. Для сравнения в таблице 1 представлен химический состав некоторых месторождений ангидрита и фторогипса Полевского криолитового завода.

Таблица 2

Химический состав ангидрита и фторогипса

№ п/п	Место получения сырья	Содержание, % мас.
		CaO	SO3	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	H2O	CaF2	H2SO4
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1.	Артемовское м/р (Украина)	39.8	58.1	0.21	-	0.86	-	0.86	-	-
2.	Охлебинское м/р (Башкирия)	39.0-40.8	58.0-59.0	0.1-0.48	0.03	3.6	0.1-2.7	2.1-5.46	-	-
3.	Фторгипс Полевского криолитов. завода	26.7-28.0	38.3-40.0	-	-	-	-	2.0	6.9	15-18

2.3 Свойства золошлака

Золы и золошлаковые отходы ТЭЦ подразделяются на две основные группы

· группы сухого удаления

· группы гидроудаления

Золы сухого удаления по зерновому составу могут быть отнесены к мелкому песку. Они обладают вяжущими свойствами и могут быть применены для строительства укрепленных оснований дорожных одежд в качестве вяжущих, взамен цемента. Ориентировочный расход 10-20%. Прочность обработанного материала в возрасте 90суток составляет 1-6МДА.

Золы гидроудаления по зерновому составу представляют собой пески. Золошлаковые отходы гидроудаления содержат также и гравелистую фракцию. Зерновой состав золошлаков, как правило, 0-20мм, реже 0-40мм.

Марки прочности шлака колеблются в пределах 200-600, марка морозостойкости составляет F15-F20.

Золы гидроудаления применяются, как правило, для строительства земляного полотна. Золошлаки гидроудаления могут быть использованы для устройства оснований дорожных одежд.

Золошлаки и золы имеются во всех регионах страны. Годовой выход сухой золы -10млн.т., золошлака-60млн.т.

Несмотря на универсальность металлургических шлаков, определять области их применения можно и нужно исходя из природы шлаковых расплавов. Только тогда ценные свойства шлаков будут полностью использованы.

Высококальциевые шлаки целесообразно направлять на грануляцию. На основе гранулированных шлаков можно получать различные виды высококачественных цементов.

Из нераспадающихся доменных шлаков, менее богатых окисью кальция, следует изготавливать шлаковую пемзу, литой щебень, литые изделия и шлаковую вату. Эти же изделия можно изготавливать из шлаков, склонных к силикатному распаду, но тогда потребуются дополнительные расходы на специальные технологические приемы, предотвращающие распад шлаков.

Основные мартеновские резко охлажденные шлаки обладают повышенной химической активностью и, так же как доменные гранулированные, могут быть использованы в производстве цементов. Кислые шлаки пригодны также для производства шлаковой пемзы, литого щебня и шлаковой ваты.

Кислые сталеплавильные шлаки, благодаря содержанию большого количества закиси железа, окисей марганца, магния, кремнезема, отличаются от доменных шлаков способностью плавиться при более низких температурах. Закристаллизованные кислые шлаки, в частности ваграночные, обладают повышенной стойкостью в щелочных и кислых средах, а также при высоких температурах. Это позволяет применять их в качестве заполнителей в кислотостойких и жаростойких бетонах.

Гранулированные кислые шлаки мартеновского и ваграночного производства целесообразно использовать для получения шлакопортландцемента и других видов шлаковых цементов, применяемых в бетонных конструкциях, подверженных агрессивным воздействиям других агрессивных сред.

Основной потребитель шлаков - цементная промышленность, использующая ежегодно 20-23 млн. т. гранулированного продукта. Наличие скрытой тепловой энергии при неупорядоченной структуре стекла придает резко охлажденным шлакам высокую химическую активность, т.е. стремление при благоприятных условиях завершить начатое формирование структуры. Эта скрытая энергия стекловидных шлаков проявляется в его вяжущих свойствах. Молотый высококальциевый гранулированный (стекловидный) шлак при взаимодействии с водой способен твердеть, образуя прочный камень, подобно цементам. Процессы твердения могут протекать при 18-200С, но более интенсивно идут при повышенной температуре и в присутствии активизаторов - извести, гипса и т.п. Близость химического состава доменных гранулированных шлаков к химическому составу портландцемента и стекловидное состояние, придающее им дополнительную химическую активность, предопределили использование таких шлаков главным образом при производстве шлакопортландцемента в качестве добавки к клинкеру и при изготовлении бесклинкерных шлаковых цементов.

Технология изготовления гранулированного шлака не сложна и заключается в резком охлаждении жидкого расплавленного шлака водой или холодным воздухом. Подвергать грануляции можно любые шлаки. Этот процесс шлакоемкий, т.е. из 1 т шлакового расплава получается 2-2,5 кубометров гранулированных шлаков. Целесообразнее всего резко охлаждать шлаки, богатые окисью кальция (доменные, мартеновские). Это предотвращает силикатный распад, а стекловидная структура с неупорядоченными химическими элементами обладает вяжущими свойствами.

Гранулированные шлаки, являясь продуктами высокотемпературных процессов, несут в себе огромный запас тепловой и химической энергии, что делает их высокореакционными веществами, способными при небольшой дополнительной переработке превращаться в высококачественные цементы. Наиболее эффективным, дешевым является шлаковый цемент. Производство этого цемента несложно и не требует специального оборудования. Технология его изготовления сводится в основном к подсушке гранулированного шлака, дозированию составляющих и помолу их в мельницах различного типа. Тонкость помола должна быть выше чем у обычных цементов (удельная поверхность 3000-5000 см2/г). Для активизации гранулированных шлаков к ним добавляют обычную известь: для цементов из основных доменных и мартеновских шлаков в количестве 10%, из кислых шлаков цветной металлургии, ваграночного производства - 15-20%.

Другим важным направлением в использовании гранулированных шлаков является применение их в производстве шлакопортландцемента. Введение шлака в состав цемента в количестве 30-50% не снижает марочной прочности портландцемента. Более того, применяя активные стекловидные шлаки, заводы изготовляют быстротвердеющие шлакопортландцемента с повышенной прочностью - до 600 кг/см2.

Шлакопортландцементы находят самое широкое применение в строительной практике. Особо важную роль они играют в строительстве массивных гидротехнических сооружений. Дело в том, что при твердении цемент с добавкой шлаков выделяет в 1,5-2 раза меньше тепла, чем без добавки, что предопределяет повышенную трещиностойкость бетонных массивов. Изготавливают шлакопортланцементы путем совместного помола в шаровых трубных мельницах портландцементного клинкера и гранулированного шлака, количество которого зависит от марки шлакопортландцемента.

Гранулированные шлаки используют также для производства шлакощелочных цементов, которые представляют собой гидравлические вяжущие вещества, получаемые путем тонкого помола гранулированного шлака совместно с малогигроскопичным щелочным компонентом или затворением молотого шлака растворами соединений щелочных металлов: натрия, лития или калия. Щелочные компоненты вводятся в количестве 5-15% от массы шлака в пересчете на сухое вещество, в виде соединений щелочных металлов, дающих в водных растворах щелочную реакцию.

Широкое применение в строительстве зданий и дорог находит также щебень из отвальных нераспадающихся шлаков. Получают такой щебень обычно прямо на шлаковых отвалах. Большие куски застывшего шлака разбивают до размеров 300-400 мм и в таком виде направляют на дробильно-сортировочную установку. Готовый щебень разных фракций (80-40; 40-20; 20-10; 10-5 мм) идет на строительные площадки или на заводы сборного железобетона.

Шлаки медной и никелевой плавок, которые мы будем рассматривать в первую очередь из шлаков цветной металлургии, как правило, по прочностным характеристикам, теплофизическим свойствам, коэффициенту износостойкости, кислотостойкости значительно превышают аналогичные показатели доменных шлаков. С использованием вяжущего из шлаков цветной металлургии при автоклавном твердении можно получать бетоны. По физико-химическим свойствам бетоны автоклавного твердения на вяжущих из гранулированных шлаков цветной металлургии мало чем отличаются от автоклавных бетонов на клинкерных цементах и могут быть применены при изготовлении бетонных и железобетонных изделий практически всей номенклатуры. Переработка шлаков цветной металлургии на песок и щебень после извлечения ценных металлов представляется наиболее оптимальным путем решения проблемы их утилизации, поскольку потребность в песке и щебне (гравии) очень велика и исчисляется сотнями тысяч и миллионами кубических метров.

Области применения топливной золы и шлаков так же многочисленны. Кусковой шлак используют как заполнитель для бетона в дорожном строительстве, для теплоизоляционных засыпок; золу-унос -- в качестве гидравлической добавки к цементу (10-- 15 %), как компонент цементной сырьевой смеси (основные золы); в качестве кремнеземистого компонента -- при производстве автоклавного и безавтоклавного газобетона, легких плотных и поризированных керамзитобетонов; для производства искусственных заполнителей (аглопоритного и зольного гравия, золокерамзита); как отощающую и выгорающую добавку в производстве глиняного кирпича; в качестве кремнеземного компонента при производстве силикатного кирпича. Золошлаковые смеси находят применение в производстве местных вяжущих компонентов типа известково-зольных, цементно-зольных.

2.4 Свойства карбидного ила

Карбидный ил ТУ 38.103512-81

Отходы карбида кальция при получении ацетилена. Это известь 2-го сорта, синеватого оттенка, с содержанием 40-45 % воды, загрязненная неразложившимся карбидом кальция. Известь рекомендуется применять после исчезновения запаха ацетилена, для чего ее выдерживают на открытом воздухе в течение одного-двух месяцев.

Область применения - для приготовления строительных кладочных и штукатурных растворов; связующих добавок; в процессах, предусматривающих стадии известкования; известкования почв в сельском хозяйстве.

Содержание гидрата окиси кальция - 83-88% (активных CaO+MgO - 62-68%) для сухого состава; Механические примеси - отсутствуют;

Хорошая растворимость в воде в виде суспензии (щелочность в мг.экв./л 6500-10000)

Таблица 3

Основные результаты испытаний гашеной извести

Результаты проверки продукции на содержание радионулеидов (Выдержка из протокола №2259 от 05.09.2003 г. проверки продукции на содержание радионуклеидов Центра химизации и сельскохозяйственной радиологии "Калужский") № пробы

Наименование продукции

Калий-40

Удельная эффективная активность

Калий-40

Радий-226

Торий-232

Цезий-137

1

Карбидный ил

<40,0

<11,0

<7,9

<2,9

<24,21

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ мг/кг (Выдержка из протокола №55 от 16.09.2003 г. проверки продукции на содержание тяжелых металлов Центра химизации и сельскохозяйственной радиологии "Калужский") № образца

Pb

Zn

Cd

Fe

Cu

Ni

Co

Cr

Mn

Hg

As

0.098

0.79

0.005

1.4

0.3

2.38

0.09

0.18

3.0

0.002

0.016

2.5 Свойства калия сернокислого К2SO4

Характеристики калия сернокислого. Формула: К2SO4.

По физико-химическим показателям сульфат калия должен соответствовать следующим нормам:

Таблица 4

Наименование показателя	Норма для ТУ
1. Внешний вид	Порошок белого цвета
2. Массовая доля солей калия в пересчёте на К2O, %, не менее	50,0
3. Массовая доля хлоридов в пересчете на KСL, %, не более	0,8
4. Массовая доля щелочности в пересчете на Na2O, %, не более	4,0
5. Массовая доля влаги, %, не более	0,5

Относительная влажность (%), воздуха над насыщенными растворами некоторых солей при различных температурах.

Таблица 5

Соль	5 С	10 С	15 С	20С	25С	30С	35С	40С	45С	50С
Сульфат калия K2SO4	98	98	97	97	97	96	96	96	96	96

Плотность твердого вещества (при 20 оС, г/см3)

Вещество	Плотность
K2SO4	2,66

Данный реактив получают из природных реактивов. В разрабатываемой технологии имеет смысл использовать реактив K2SO4 полученный по реакции КОН+ Н2SO4 = K2SO4+Н2О в результате утилизации отработанных электролитов, щелочных и кислотных отработанных электролитов транспортной промышленности.

2.6 Термодинамика процессов получения техногенного ангидрита

Для любого химического процесса теоретическим обоснованием, как известно, является термодинамический расчет химических реакций данного процесса, определение констант равновесия реакций.

Ниже приводится термодинамический расчет для реакций, которые могут протекать при сернокислотном разложении плавикового шпата и нейтрализации, и гидратации твердого продукта разложения (табл.4 - 5).

Расчет констант равновесия проведем по уравнению изотермы химической реакции 5:

LgKр = - (5)

где Кр - константа равновесия;

G0т - изменение энергии Гиббса химической реакции;

Т - температура в градусах Кельвина;

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль.гр.

Расчет изменения изобарного потенциала реакций проводим по методу Темкина-Шварцмана [14-16]. Все необходимые величины представлены в таблице 2 [17-20].

Изменение энтальпии при стандартных условиях подсчитаем по уравнению 6:

H0298 = (ni · H0298)прод - (ni · H0298)исх (6)

Изменение энтропии при стандартных условиях определяем по уравнению 7:

S0298 = (ni · S0298)прод - (ni · S0298)исх (7)

Изменение изобарной теплоемкости при стандартных условиях:

Ср= (ni · С0р)продуктов - (ni · C0р)исх (8)

причем

Срi = а + b*Т + с*Т-2 (9)

Таблица 6

Термодинамические данные веществ, участвующих в изучаемых процессах

№ п/п	Вещество	Изменение энтальпии, H0298, кДж/ моль	Энтропия, S0298, Дж/ моль	Теплоемкость, Дж/моль·гр, Ср+A+ВТ+СТ-2	Темпе-ратурный интервал, Т0К
				A	Вх103	Сх10-5
1	2	3	4	5	6	7	8
1	CaF2	-1214	68,87	59,83	30,46	1,96	298-1000
2	CaCO3	-1206	92,9	104,5	21,92	-25,94	298-1000
3	H2SO4	-811,3	156,9	-	-	-	298
4	HF г	-268,61	173,51	27,70	2,93	-	298-2000
5	CaSO4 кр	-1424	106,7	70,21	98,74	-	298-1400
6	CaSO4 *2H2O	-2021,1	193,95	194,2	-	-	-
7	CaSO4*0,5 H2O	-1573	134,18	124,1	-	-	-
8	CaOкр	-635,1	39,1	49,63	4,52	-6,95	298-1800
9	Са(ОН)2кр	-986,2	83,4	105,2	12,0	-19,0	298-600
10	Ca(SO3F)2	-2044	-	-	-	-	298-526
11	SiF4 г	-1548	281,6	91,46	13,26	-19,66	298-1000
12	H2SiF6	-2324,92	-	-	-	-	-
13	CO2 г	-393,51	213,6	44,14	9,06	-8,53	298-2500
14	Н2Ож	-285,84	69,96	75,31	-	-	298

техногенный ангидрит производство штукатурка

Применяя уравнение определения изобарного потенциала и уравнения зависимости изменения энтропии и энтальпии от температуры составим уравнение с использованием коэффициентов Темкина-Шварцмана

G0т = Н0т - ТS0т (10)

Нт = Н0298 + СрdT (11)

Sт = S0298 + dT (12)

G0т = Н0298 - ТS0298 + СрdT - TdT (13)

или

= - S0298 - a ·M0 -b ·M1 -c ·M2 (14)

где a, b, c - значения разности сумм коэффициентов продуктов и исходных компонентов реакции из уравнения 6; Мо, М1 , М2 - коэффициенты Темкина-Шварцмана.

Результаты термодинамических расчетов представлены в таблице 5.

Уравнение зависимости константы равновесия от температуры определяется путем решения системы двух уравнений общего вида

Крi = х * e (15)

где Ti - температура, 0K,

e - Неперово число, равное 2,718,

х и у - эмпирические значения чисел в данном уравнении.

Проведенный термодинамический анализ показал, что теоретических запретов для реакций в указанных температурных интервалах, представленных в таблице 4, не существует. Для всех реакций равновесие необратимо сдвинуто в сторону образования продуктов этих реакций.

Таблица 7

Термодинамические величины процессов взаимодействия плавикового шпата, серной кислоты, фтористого водорода и сульфата кальция

Реакция	Изменение Кр от температуры	Т0К = 298,15
		Н0 кДж/ моль	S, Дж/моль гр.	G0 кДж/ моль	Kp
1	2	3	4	5	6
CaF2+H2SO4 = CaSO4+2HF	Kp=7,94·1012 e-8380/т	64,08	227,95	-3,82	4,69
CaSO4 + 0,5H2 O = CaSO40,5H2O	Kp=5,2·105 e26043,43/т	-6,07	-7,5	-2,23	45,1
CaSO4+2H2O = CaSO4·2H2O	Kp=1,49 e2524,45/т	-25,42	-52,65	-9,73	50,1
Ca(OH)2+H2SO4 = CaSO4+2H2O	Kp=3,25·10-23 e23585,65/т	-198,18	251,18	-273	7,9·1047

2.7 Механизм процессов нейтрализации твердых продуктов сернокислотного разложения плавикового шпата и гидратации фторангидрита

В результате взаимодействия плавикового шпата с серной кислотой фтористый водород в газообразном состоянии удаляется из реакционной массы, а в твердом остатке содержатся следующие химические соединения:

а) сульфат кальция;

б) не прореагировавшие по каким-либо причинам частички фторида кальция;

в) избыток серной кислоты;

г) фторсульфонат кальция.

Для того, чтобы безопасно можно было либо работать, либо хранить, твердые отходы обрабатывают нейтрализующими агентами.

При "сухом" способе нейтрализации известь содержащим реагентом сульфат кальция остается в безводной форме [21-25],

CaO + H2SO4 = CaSO4 + H2O (16)

CaO + 2HF =CaF2 + H2O (17)

Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O (18)

Ca(OH)2 + 2HF = CaF2+2H2O (19)

Ca(SO3F)2 + H2O = CaSO4 + H2SO4 + HF (20)

2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O (21)

что позволяет использовать его в качестве пластификатора для приготовления цементных строительных растворов, и в то же время влага, выделяющейся во время нейтрализации согласно реакциям 16 или 18 оказывается достаточно для того, чтобы произошел гидролиз фторсульфоната кальция по реакции 20.

В общем случае процесс пластификации материалов при затворении водой состоит из следующих стадий: растворение полугидрата сульфата кальция или ангидрита с образованием насыщенного раствора относительно этих компонентов, но пересыщенного относительно двуводного гипса с последующей кристаллизацией гипса из пересыщенного раствора [41].

По Е. Эйпельтауэру [27] система СаSО4-H2O содержит пять фаз, образование которых определяется рядом термодинамических параметров. В таблице 3 приведены основные характеристики фаз системы СаSО4-H2O по Е. Эйпельтауэру и другим зарубежным литературным источникам [27,28,32].

При температурах ниже 400С в устойчивом состоянии находится только дигидрат сульфата кальция, который при повышении температуры переходит в полугидрат, затем в растворимый ангидрит (ангидрит III) и затем в ангидрит II. Полугидрат и растворимый ангидрит метастабильны и при температуре ниже 400С в присутствии воды могут переходить в дигидрат. Ангидрит II стабилен в интервале температур 40-11600С [29].

Полуводный гипс и растворимый ангидрит в присутствии воды при атмосферных условиях превращаются в двуводный сульфат кальция. Механизм гидратации тщательно исследовался многими учеными. Еще в конце прошлого века М. Ле-Шателье [30] разработал и развил кристаллизационную теорию, которая явилась основой современной теории твердения гидравлических вяжущих. А. Каваззи [31] и др. предложили коллоидную теорию, по которой гидратация идет через промежуточную коллоидную стадию, характеризующуюся возникновением геля или адсорбционных конгломератов сульфата кальция и воды. В формировании современной теории твердения гидратационных вяжущих из зарубежных исследований следует отметить работы Д. Бернала, Т. Пауэрса, Ф. Виршинга, В. Шатавы, В. Кронеcта, Е. Эйпельтауэра, У. Людвига и др. [131,133,136,137], из отечественных - П.П. Будникова, В.Н. Юнга, П.А. Ребиндера, Е.Е. Сегаловой, Ю.М. Бутта, В.Б. Ратинова, А.Ф. Полака, И.П. Выродова, В.В. Тимашева и др. [35,36].

После затворения и перемешивания гипсового теста следует небольшой индукционный период, после которого из перемешанного раствора появляются зародыши кристаллов. При достижении размеров зародышей больше критического, начинается рост кристаллов, сопровождающийся рекристаллизацией. Скорость зародышеобразования пропорциональна относительному пересыщению, а скорость роста кристаллов - абсолютному пересыщению. Превращение полугидрата в дигидрат протекает без промежуточных стадий, в то время как переход растворимого ангидрита (ангидрита Ш) в дигидрат осуществляется всегда через полугидрат. Нерастворимый ангидрит (ангидрит П) превращается в дигидрат одностадийно [32,29].

В случае затворения фторангидрита водой согласно вышеизложенным представлениям о механизме этого процесса будет наблюдаться процесс растворения активного ангидрита, затем процесс образования гелеобразных либо адсорбционных конгломератов в виде СaSО4+0,5H2O. После образования центров кристаллизации полугидрата будет происходить процесс рекристаллизации его в дигидрат при одновременном росте кристаллов дигидрата сульфата кальция.

Таким образом, процесс твердения гипсовых вяжущих состоит из трех стадий: а) образование зародышей кристаллов; б) рост кристаллов и в) рекристаллизация и превращение в монолитный камень.

В результате первоначального роста иглоподобных беспорядочно расположенных кристаллов наблюдается увеличение прочности образцов, затем преобладающе направленные кристаллы ломают, разрушают неправильно ориентированные. Процесс твердения, или процесс завершения образования монолитного камня, заканчивается через 28-33 суток после затворения путем сращивания кристаллов гипса в монолит по граням и изломам первоначальных кристаллов.

2.8 Кинетика процессов нейтрализации твердых продуктов сернокислотного разложения плавикового шпата и гидратации фторангидрита

Общеизвестным является тот факт, что нейтрализация кислот щелочами происходит очень быстро на границе соприкосновения фаз, причем это явление сопровождается стремительным локальным повышением температуры, которая способствует ускоренному процессу нейтрализации за счет конвективного перемешивания реагентов, если они находятся в газообразном или жидком виде. Следовательно, нейтрализация избыточной серной кислоты во фторангидрите водными растворами натриевой щелочи является наиболее оптимальным вариантом, так как и исходный реагент NaOH, и продукт нейтрализации, Na2SO4 - водорастворимые соединения.

На Сибирском химическом комбинате процесс нейтрализации осуществляется в репульпаторе с пропеллерной мешалкой на протяжении 5-10 минут, но недостатком данного способа нейтрализации является загрязнение окружающей среды как солями натрия, так сульфатом и не прореагировавшим фторидом кальция [37].

Таким же недостатком обладают и способы нейтрализации, основанные на реакциях (20 23), при этом время нейтрализации удлиняется до 0,25 0,5 часа [38]. Удлинение времени нейтрализации связано с образованием малорастворимого слоя из сульфата кальция на зерне карбоната или гидроокиси кальция.

Способ нейтрализации, основанный на реакциях (25 28), осуществляется, как правило, в шаровых либо стержневых мельницах, как, например, на УМ3,г. Усть-Каменогорска, при этом происходит как нейтрализация фторангидрита, так и измельчение его до необходимых размеров. Время нейтрализации в этом случае составляет 1 час [39]. В результате сухой нейтрализации получается фторангидрит, который можно использовать в промышленности строительных материалов. Технологическая цепочка сернокислотного разложения плавикового шпата становится практически замкнутой.

Интенсификация процесса сухой нейтрализации будет заключаться в увеличении скорости перемешивания и измельчения твердых компонентов в измельчителе типа дезинтегратор .

Твердение вяжущего заключается в постепенном превращении пластического 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 процессы ведут к постепенному нарастанию прочности, т.е. твердению.

Как уже говорилось ранее, Ле-Шателье выдвинул кристаллизационную теорию твердения гипса, которая заключается в растворении полугидрата сульфата кальция, образовании насыщенного раствора CaSO4·2H2O; гидратации полуводного гипса до двуводного. А по-скольку растворимость двугидрата значительно меньше, то раствор по отношению к нему становится пересыщенным, поэтому последний выкристаллизовывается. Процесс протекает до тех пор, пока весь полугидрат не превратится в дигидрат и не закристаллизуется. На этом, по Ле-Шателье, и заканчивается процесс твердения. Следовательно, к моменту полной гидратации должна была бы достигаться и максимальная прочность.

Однако, на практике полная гидратация полуводного гипса наступает уже в первые 30 минут после затворения, максимальная же прочность гипсовой отливки достигается лишь через несколько суток, тем самым существует разногласие между теорией и практикой [11,12].

Однако, процесс гидратации ангидрита до полуводного гипса, на наш взгляд, соответствует теории Ле-Шателье, т.е. сначала растворяется безводный сульфат кальция до концентрации его насыщения - 11,5 г/л при 30С [35], а затем происходит гидратация и образование полугидрата сульфата кальция, концентрация которого с течением времени растет до насыщения раствора по полуводному (концентрация насыщения - 8 г/л).

После наступления этого насыщения полугидрат сульфата кальция начинает переходить в двуводную форму, до наступления насыщения (концентрация - 2 г/л) и выпадает в осадок. Но к этому моменту израсходуется часть полугидрата, и его концентрация станет меньше концентрации насыщения. Это вызовет превращение безводного сульфата кальция в полугидрат, а это в свою очередь вызовет растворение излишка CaSO4 и т.д. Время, за которое установится равновесие между этими тремя формами сульфата кальция, равно примерно 3 часа.

В 20-х годах XX в. Л.А. Байков выдвинул новую теорию твердения гипса, по которой процесс разбивается на 3 периода. В первом подготовительном периоде полугидрат растворяется с образованием насыщенного раствора. Так как растворимость полугидрата мала, этот период очень короткий. Во втором периоде (период коллоидации) происходит гидратация, непосредственное присоединение воды к твердому телу (топохимические), в результате чего возникает большое количество коллоидных масс. В третьем периоде (период кристаллизации) мелкокристаллический гипс, будучи термодинамические неустойчивым, перекристаллизовывается в более крупные кристаллы. Этот период длится несколько часов, иногда несколько суток. Благодаря процессам перекристаллизации и увеличивается прочность [11,12].

Одним из основных положений, по которому в настоящее время еще нет единого мнения, является вопрос, как происходит гидратация вяжущих. Существует два противоположных мнения. Согласно одному из них, которого придерживаются П.А. Ребиндер, В.Б. Ратинов, А.Ф. Полак и многие зарубежные ученые, сначала происходит растворение вяжущего, а затем его гидратация и кристаллизация. Согласно другому мнению, сторонниками которого являются И.П. Выродов, И.М. Стрелков и другие, гидратация вяжущего происходит топохимически.

Многие исследователи считают, что при твердении вяжущих возможны оба процесса, причем более растворимые соединения, к числу которых относятся ангидрит и полуводный гипс, гидратируют в растворе, а малорастворимые (силикаты кальция, т.е. цементы) - топохимически [11,12]. Этой же точки зрения придерживается и автор. С точки зрения химического взаимодействия процесс гидратации можно описать следующими реакциями:

CaSO4 р-р + 0,5H2O = CaSO4 + 0,5H2O (22)

CaSO4 +0,5 H2O р-р + 1,5H2O = (CaSO4 +2H2O) р-р (23)

CaSO4 + 2H2O р-р = CaSO4 + 2H2Oтв (24) 2KOH+H2SO4=K2SO4+2H2O (25)

H2SO4+CaO=CaSO4+H2O (26) H2SO4+Ca (OH)2=CaSO4+2H2O (27)

Установлено, что скорость растворения сульфата кальция подчиняется законам диффузии и описывается уравнением (24)

= SD (с1 - с)/ (24)

где - количество вещества, растворяющегося за ед. времени в ед.объема;

D - коэффициент диффузии;

S - удельная поверхность растворяющегося тела;

c1 - концентрация насыщенного раствора;

c - фактическая концентрация в данный момент времени;

- толщина диффузионного слоя [11,12].

Следовательно, скорость растворения вещества определяется диффузией, возникающей из-за разности концентраций в слое жидкости. Скорость растворения также пропорциональна поверхности растворяющегося тела, коэффициенту диффузии и обратно пропорциональна толщине диффузионного слоя. По всей вероятности эти же суждения можно перенести и на процесс растворения ангидрита.

Сравнивая механизмы твердения и сроки схватывания полугидратных и безводных сульфаткальциевых растворов можно предположить, что лимитирующей стадией в случае схватывания ангидритовых растворов будет являться скорость образования центров кристаллизации полугидрата сульфата кальция, а процессы твердения в обоих случаях являются идентичными. Механизм схватывания второй соли сульфат кальция - сульфат кальция предположительно аналогичен механизму схватывания гипса, т.е сначала происходит растворение солей до насыщения каждой соли, а затем из пересыщенного раствора выкрестализовываются зародыши двойной соли K2Ca(SO4)МnH2O. Кристаллы двойной соли выпадают в осадок настолько стремительно (время схватывания не менее 2-х минут), что явление коагуляции практический не происходит как у чистого гипса, а сразу же образуется камневидное тело, но с повышенной пористостью (с=1,8г/см3). Последующий процесс испарения избыточной влаги и процесс твердения сопровождается уменьшением размеров заформованных кубиков и уменьшением объёмной плотности (с=1,6г/см3)

3. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

Продуктом, который предполагается вывести на рынок в результате реализации данного проекта, является плита ангидритовая отделочная "ПАНО" сухой штукатурки. Плита ангидритовая представляет собой листовое изделие, размером 1200Ч2500Ч10 мм.

Плита ангидритовая "ПАНО" - это строительно-отделочный материал, применяемый для облицовки стен, устройства межкомнатных перегородок, подвесных потолков, огнезащитных или звукопоглощающих конструкций, а также для выполнения различного рода декоративных арок, полок, ниш и т.п. По своим физическим и химическим свойствам плиты ангидритовые подходят для применения в жилых помещениях.

При производстве ангидритовых плит используется следующее сырье (таблица 8):

Таблица 8

Наименовании сырья, материала, полупродуктов	Государственный или отраслевой стандарт, СТП, технические условия, регламент или методика на подготовку сырья	Показатели по стандарту, обязательные для проверки	Регламентируемые показатели
Техногенный ангидрит	ТУ 602-23-89.	Размер гранул, мм.	0,05 - 1,25
Золошлак	ГОСТ 25592	Дисперсность, мм.	1,25
Гашёная известь Карбидный ил	ГОСТ 9179 ТУ 206-9290-08	Размер гранул, мм. рН	1,25
Активатор Серная кислота (сернокислотный аккумуляторный электролит)	ГОСТ 4329 ГОСТ 4145	Концентрация раствора не менее 15 % мас.
Вода	ГОСТ 23732

3.1 Описание технологической схемы предприятия

Нейтрализованный фторангидрит поставляют автосамосвалами и разгружают в приемный бункер ФА (см. Приложение 1). Карбидный ил, поставляемый, так же автосамосвалами разгружают в приемный бункер КИ. Днища бункеров ФА и КИ оборудованы выгрузочными лотками и направлены на транспортеры, с помощью которых в определенном соотношении ФА и КИ попадают в шаровую мельницу (ШМ). В шаровой мельнице фторангидрит и карбидный ил измельчаются, перемешиваются, а содержащаяся во фторангидрите серная кислота нейтрализуется.