СПОСОБЫ ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены технологии обжига известняка. Различают следующие виды воздушной извести:-известь негашеную комовую; -известь негашеную молотую; -известь гидратную (пушёнку); -известковое тесто. Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО₂. Он встречается в виде других минералов – кальцита и арагонита.

Обжиг является основной технологической операцией в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяю­щих качество продукта. Приведены расчеты известняка на природном газе.

ABSTRACT

The article describes the technologies for calcining limestone. There are the following types of air lime: -quicklime lump; -ground quicklime; -hydrated lime (fluff); -lime dough. In theory, calcium carbonate is composed of 56% CaO and 44% CO2. It is found in the form of other minerals - calcite and aragonite.

Roasting is the main technological operation in the production of air lime. At the same time, a number of complex physical and chemical processes take place, which determine the quality of the product. Calculations of limestone using natural gas are presented.

Ключевые слова: Природный газ, известняк, обжиг, термическая операция, воздушная, плотность, продукция.

Keywords: Natural gas, limestone, roasting, thermal operation, air, density, production

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их до возможно полного удаления углекислоты и состоящей преимущественно из окиси кальция.

Содержание примесей глины, кварцевого песка и т.п. в карбонатных породах не должно превышать 6-8%. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь.

Воздушная известь относиться к классу воздушных вяжущих: при обычных температурах и без добавок пуццолановых веществ твердеет лишь в воздушной среде [1-8].

Различают следующие виды воздушной извести:

1)известь негашеную комовую; 2)известь негашеную молотую; 3)известь гидратную (пушёнку); 4) известковое тесто.

Исходными материалами для производства воздушной извести являются многие разновидности известково-магнезиальных карбонатных пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и др.). Все они относятся к осадочным породам и широко распространены на территории нашей страны.

В состав известняков входит углекислый кальций СаСО₃ и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый песок, доломит, пирит, гипс и др.).

Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО₂. Он встречается в виде других минералов – кальцита и арагонита.

Кальцит или известковый шпат кристаллизируется в гексагональной системе. Его кристаллы имеют форму ромбоэдров. Плотность кальцита 2,6-2,8 г/см³; твердость по десятибалльной шкале (шкала Маоса) – 3. Кальцит хорошо растворяется при обычной температуре в слабой соляной кислоте с выделением углекислого газа. Доломит при таких условиях не разлагается (этим пользуются при определения вида горных пород).

Арагонит – менее распространенный минерал, кристаллизуется в ромбической системе. Его плотность 2,9-3 г/см³; твердость – 3,5-4. При нагревании до температуры 300-400⁰С арагонит превращается в кальцит, рассыпаясь в порошок.

В доломитизированных известняках в качестве примеси присутствует доломит, представляющий собой двойную углекислую соль кальция и магния СаСО₃ · МgСО₃. Теоретически доломит состоит из 54,27% СаСО₃ и 45,73% МgСО₃, или 30,41% СаО, 21,87% МgО и 47,72% СО₂. Плотность доломита 2,85-2,95 г/см³.

Доломитовые породы почти нацело слагаются минералом доломитом с тем или иным содержанием глинистых, песчаных, железистых и тому подобных примесей.

Чистые известково-магнезиальные породы – белого цвета, однако они часто бывают окрашены примесями окислов железа в желтоватые, красноватые, бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями – в серые и даже черные цвета.

Обычно чистые и плотные известняки обжигаются при температурах до 1100-1250⁰С.

Чем больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т.п., тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900-1150⁰С) для получения мягкообожженной извести.

Такая известь хорошо гасится водой и дает тесто с высокими пластичными свойствами.

В таблице 1 приведена примерная классификация известково-магнезиальных горных пород, применяемых для производства воздушной и гидравлической извести, а также их разновидностей.

Таблица 1.

Примерная классификация сырья для производства известковых вяжущих веществ

По ГОСТ 5331-63 в зависимости от химического состава карбонатные породы делят на пять классов – А, Б, В, Г, Д (табл. 2).

Таблица 2.

Требования к химическому составу известняков для производства известковых вяжущих

Для производства воздушной извести применяют следующие виды известково-магнезиальных карбонатных пород: 1)зернисто-кристаллический мраморовидный известняк; 2)плотный кристаллический известняк; 3) землисто-рыхлый известняк или мел; 4)известковый туф; 5)известняк-ракушечник; 6)оолитовый известняк; 7)доломитизированный известняк; 8) доломит.

На рисунке 1 приведены реакционный аппарат и шахтная печь.

     Реакционный аппарат                                               Шахтная печь

Рисунок 1.Обжиговые печи для получения извести

Обжиг является основной технологической операцией в производстве воздушной извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов, определяю­щих качество продукта.

Целью обжига являются:

1)возможно полное разложение (диссоциация) СаСОз и МgСО₃-СаСО₃ на СаО, МgО и СО₂;

2)получение высококачественного продукта с опти­мальной микроструктурой частичек и их пор.

Но эти методы являются дорогостоящими, предлагается простой способ обжига известняка обжиг извести открытым способом (рис.2).

Приводим расчеты расхода топлива для обжига открытым способом.

Физико-химические условия обжига.

Основным технологическим процессом при получение извести является обжиг известняка.

Теплота образования  Са СО₃ их элементов по реакции

Са(тв) + 30 (газ) + С(тв) = СаСО₃

Равно 289000 кал/моль.

Процесс диссоциации СаСО₃ происходит  как любая реакция разложения с поглощением тепла.

Изменяющие теплосодержание системы DН реакции при постоянном давление в зависимости от температуры определяется по Закону Кирхгофа, по следующему выражению:

                   DН=DН0298 +∫ DСр dТ,

                                      298

где DСр - разность  теплоемкостей конечных и начальных продуктов. Температурная зависимость теплоемкостей веществ.

         СрСО3 = 7 + 7,1 +10-3 Т - 1,86·10-3 Т2

         СрСАС03 =  14,75 + 18,2 · 10-3 Т

         СрСА0 = 11,05 + 1,1·10-3 Т

DН при 298 ºК = 45520 кал.

Вышеуказанные расчеты являются теоретическими, расчет расхода тепла и горючего.

На производстве же используется практические результаты в зависимости от типа печей, типа горючего с учетом потери тепла, а также другие показатели.

Расчет удельного  расхода топлива.

Удельный расход топлива зависит от типа печей обжига, типа горючего, от температуры поглощения известняка, его гранулометрического состава и тому подобное.

В данном случае используется печи - типа шахтного, горючим является природный газ (см. рис.2.)

Рисунок 2. Печь обжига извести открытым способом.

Dн =2300 мм,  Dв = 1850 мм,  Hп = 1300 мм,  Hк = 2600 мм

Для определения расходы природного газа нам необходимо определить удельный расход топлива, т. е. расход топлива для производств 1,0 тонны извести.

Согласно, литературных источников [1] имеется экспериментальные данные расходы условного топлива 14-20% от веса готовой продукции или расход топлива для такого типа печей (шахтная) составляет 980-1400 ккал/кг.

Теперь необходимо определить теплоотдачу одного кубического метра природного газа.

Согласно [3] теплоотдача природного газа равна 37,3 МДж/см3, т.е. 37300 Кдж/м³

Для перевода Кдж в Ккал используется переводной коэффициент 4,19 (из курса физики), значит:

Qуд = 37300/4,19 = 8902 Ккал/м³

Если 1м³ природного газа даёт 8902,1 Ккал теплоты, то  для производства 1 кг извести необходимо как минимум:

Вmin = 980/8902,7 = 0,11 м3/кг

Как максимум:

Вmax = 1400/8902,1= 0, 157 м³/кг

То есть,  для производства одной тонны извести необходимо:

Вmin = 110 м³/тонна

Вmax = 157,0 м³/тонна природного газа.

Эти данные соответствуют данным [4]  где таблице 30 указано что,  при газообразном топливе для шахтной печи при её производительности до  50 т/сутки,  удельный расход условного топливо составляет

В=156,0 кг/ на тонну, что соответствует нашим расчетам.

Согласно данным, взятым из журнала (ежегодные  показатели газового  счетчика) расход газа фирмы «Шерзодбек» Д/Х, они в течение шести – семи месяцев выпустили 120 тонн извести.

Для изготовления этого количества продукции необходимо:

Σ В=157 м³/тонн Х120=18840 м³ природного газа.

Согласно показаниям  счетчика из журнала расход газа он составил:

Σ В Dсал=29003 м³/природного газа

Для производства 120 м³ извести в течение 6,0 месяцев перерасход составил.

DВ=29003-18840=10163 м³

Потери наверняка связаны с простотой печей, т.е. потери связанны с несовершенной технологией производства.

Список литературы:

1.  Ю.М. Бутт. Технология   цемента и других вяжущих материалов. М., Стройиздат, 1968.-167 с.
2. Домуладжанов И.Х., Тешабаев А. М., Турдиматов С.С., Абдуллаев А.А. Получение негашеной молотой извести из отходов. Ферганский политехнический институт Научный технический журнал. Фергана, ФерПИ, 2016 год, Том 20 №2, с.87-91.
3. Методические указания по определению инвентаризации источников выбросов вредных веществ в атмосферу на предприятиях  Министерства местной промышленности Узбекистана. НПО Узместпром, Ташкент, 1985 - 85 с.
4. Домуладжанов И.Х., Домуладжанова Ш.И., Мирзаолимов М.А., Валиев З.А. Состояние почвы Ферганской области. Международная научно-практическая конференция «Проблемы опустынивания: динамика, оценка, решения» 13-14 декабря 2019 года, г. Самарканд. СамГУ, Самарканд, 2019.-  с. 55-56.
5. Домуладжанов И.Х., Холмирзаев Ю.М., Домуладжанова Ш.И. Воздействие на окружающую среду автозаправочной станции. Журнал  «Universum: технические науки» № 4(73) 25.04.20, №18, М: 2020.- с.1-4.
6. Текстильный комплекс «ДЭУ Текстайл Компани» и его воздействие на окружаюшую среду Куштепинского района. Домуладжанов И.Х., Домуладжанова Ш.И., Латипова М.И., Холмирзаев Ю.М. Universum: технические науки: научный журнал. – № 7(76). Часть 1. М., 27.06.20, Изд. «МЦНО», 2020. – с.30-33.
7. Домуладжанов И.Х., Махмудов С.Ю., Домуладжанова Ш.И. Выбор места строительства промышленного объекта с учетом климатических условий города Кувасая. Журнал «Universum: технические науки» № 4(73) 25.04.20, №6, М: 2020.- с.15-17.
8. Домуладжанов И.Х., Махмудов С.Ю., Домуладжанова Ш.И., Полвонов Х.М. Нормативы предельно – допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу от Кувасайского подсобного предприятия железобетонных изделий. Журнал «Universum: технические науки» № 4(73) 25.04.20, №6, М: 2020.- с.18-25.