2.2 Описание технологических процессов

Продуктами дегидратации гипса являются полуводный гипс (CaSO₄·2H₂O) и ангидрит. Двуводный гипс обладает способностью выделять при нагревании частично или полностью свою кристаллизационную (гидратную) воду, причем дегидратация отмечается уже при 66-70ºС, но значительно ускоряется при более высоких температурах (107-11ºС). Процесс дегидратации по осевым направлениям кристаллов CaSO₄·2H₂O протекает не равномерно. Наибольшая скорость обезвоживания наблюдается в плоскости расположения слоев воды в решетке двуводного гипса и практически отсутствует в перпендикулярном к ней направлении. Уравнение химической реакции получения полуводного гипса имеет следующий вид:

CaSO₄·2H₂O = CaSO₄·0,5H₂O + 0,5H₂O.

Для ангидрита реакция протекает в двух фазах:

1. CaSO₄·2H₂O = CaSO₄·0,5H₂O + 0,5H₂O.

2. CaSO₄·0,5H₂O = CaSO₄·0,5H₂O.

_{В зависимости от условий, в которых протекает реакция, продукты дегидратации гипса могут быть представлены различными модификациями, отличающимися друг от друга удельным весом, формой и размерами кристаллов, теплотой гидратации, тепло}емкостью, оптическими свойствам.

Для полуводного гипса характерны две модификации:

1. α-CaSO₄·0,5H₂O: образуется при тепловой обработке CaSO₄·2H₂O в атмосфере насыщенного водяного пара или в жидких средах (растворах солей и кислот).

2. β-CaSO₄·0,5H₂O: образуется при нагревании двуводного гипса в атмосфере сухого воздуха или сухих газов.

Гипсовое вяжущее β-модификации полуводного гипса называют строительным гипсом. Он характеризуется по прочности при сжатии образцов марками от Г-2 до Г-16 (2 - 16 МПа).

Заводы по производству строительного гипса принято размещать как вблизи месторождений гипсового сырья, так и на значительных расстояниях от них, что в каждом отдельном случае определяют на основе технико-экономических данных с учетом местных условий.

Производство строительного гипса из плотной гипсовой породы состоит из трех главных операций: дробление гипсового камня, помола и обжига материала. Основные способы производства строительного гипса [10, c. 23]:

1. Предварительная сушка и измельчение сырья в порошок с последующей дегидратацией гипса (обжиг гипса в гипсоварочных котлах).

2. Совмещение операций сушки, помола и обжига двуводного гипса.

3. Обжиг гипса в виде кусков различных размеров в шахтных, вращающихся, камерных и других печах.

2.3 Выбор способа производства и разработка технологической схемы

Строительный гипс на установках совмещенного помола и обжига получают по следующей схеме [5, стр.39]. Поступающий со склада гипсовый камень загружают в бункер, откуда он питателем направляется в щековую дробилку. Раздробленный материал элеватором и питателем через расходный бункер подают в шаровую мельницу, в которой гипсовый щебень проходит совместный помол и обжиг. В шаровую мельницу из специального подтопка 4 поступают дымовые газы с температурой 600-700°С.

В мельнице материал в процессе измельчения дегидратируется до полуводной модификации, выносится из нее газовым потоком, проходит через сепаратор, где выделяются крупные частицы, поступающие через аэрожелоб обратно на дополнительное измельчение, и направляется в пылеосадительные устройства. В них обезвоженный гипс выделяется из газового потока и системой транспортных устройств направляется в бункер готовой продукции, после чего через питатель и пневматический насос продукт попадает в силос. Очищенные газы отсасываются вентилятором и выбрасываются в атмосферу.

Расход условного топлива при обжиге на этих установках колеблется в пределах 40-50 кг, а электроэнергии - 30-35 кВт·ч на 1 т продукта. Следует отметить, что дегидратация двуводного гипса идет не только в мельнице, но и в потоке газов, когда они проходят по трубопроводам и пылеосадительным устройствам. В этом случае гипс обжигается «во взвешенном состоянии». Доля гипса, обезвоженного во взвешенном состоянии, зависит от типа мельниц. В тихоходных шаровых мельницах, в которых материал находится значительное время, процесс дегидратации протекает преимущественно в их камерах.

На установках с тихоходными шаровыми мельницами при правильно установленных параметрах помола и обжига (температур газов, поступающих в мельницу, их скорость и др.) получают продукт высокого качества с показателями, соответствующими требованиям стандарта.

Рисунок 3 – Технологическая схема гипса на установках совместного помола