СПОСОБЫ ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ

METHODS FOR BURNING LIMESTONE ON NATURAL GAS
Цитировать:
Домуладжанов И.Х., Дадакузиев М.Р., Холмирзаев Ю.М. СПОСОБЫ ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 9(90). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12282 (дата обращения: 26.11.2022).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniTech.2021.90.9.12282

 

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

 

Сырье

Состав сырья %

 

Получаемая известь

СаСО3

МgСО3

Глинистые примеси

Известняк:

чистый

95-100

0-3

0-2,5

Маломагнезиальная жирная

обычный

87-95

0-3

3-8

Маломагнезиальная тощая

мергелистый

75-90

0-5

8-25

Гидравлическая

доломитизированный

75-90

5-20

0-8

Магнезиальная

Доломит

55-75

25-45

0-8

Доломитовая

Доломитизированный мергелистый известняк

50-70

5-25

8-30

Магнезиальная гидравлическая

 

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

Компоненты

Класс

А

Б

В

Г

Д

СаСО3 в %, не менее

93

90

85

47

72

МgСО3 в %, не более

4

7

7

45

8

Глинистые примеси (SiO2+Al2O3+Fe2O3) в %, не более

 

3

 

3

 

8

 

8

 

20

 

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.
Информация об авторах

канд. техн. наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности», Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor “Department of Life Safety”, Fergana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Fergana

ассистент, кафедры “Безопасность жизнедеятельности”, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана

Assistant, Department of Life Safety Fergana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Fergana

ассистент кафедры «Безопасность жизнедеятельности», Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана

Assistant, “Department of Life Safety” Fergana Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Fergana

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top