Строительный факультет
Кафедра городского строительства и хозяйства
РЕФЕРАТ
По дисциплине «Строительные материалы»
Кислотоупорные цементы.
КФ ОГУ 08.03.01 4017 760 О
Руководитель от кафедры
преподаватель
_________О.А.Сорокина
«___»_________2018г.
Исполнитель
студент группы З-17Стр(ба)ПГС(у)-2
_________Д.М.Азнабаев
«___»_________2018г.
Кумертау 2018
Содержание
| Введение________________________________________________________ | |
| Технологический раздел___________________________________________ | |
| Характеристика выпускаемой продукции_____________________________ | |
| Сырьевые компоненты_____________________________________________ | |
| Складирование сырья______________________________________________ | |
| Требования по технике безопасности_________________________________ | |
| Список использованных источников_________________________________ |
Введение
Для футеровки химической аппаратуры, а также для возведения резервуаров, башен и других специальных сооружений в химической промышленности применяются кислотоупорные цементы, так как обычные строительные вяжущие материалы растворяются кислотами. Кислотоупорные цементы состоят из смеси водного раствора силиката натрия (растворимого стекла), кислотоупорного наполнителя и добавки – ускорителя твердения.
Растворимое стекло представляет собой щелочной натриевый или калиевый силикат переменного химического состава, выражаемого общей формулой R2O*nSi02, где R20 обозначает Na2O или K2O. Величина n характеризует отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щелочи. Она называется модулем растворимого стекла и определяет его основные свойства.
Водный раствор растворимого стекла называют жидким стеклом. От обычного стекла оно отличается тем, что растворяется в воде. Наибольшее распространение получило более дешевое натриевое стекло, хотя калиевое и отличается лучшими свойствами жидкое стекло является вяжущим веществом, твердеющим на воздухе вследствие высыхания, а также под влиянием углекислоты.
Приводим реакцию разложения жидкого стекла под действием углекислоты воздуха
Na2Si03+2H2O+CO2=Si(OH)4+Na2CO3
Само по себе жидкое стекло твердеет очень медленно вследствие образования на поверхностных слоях плотной пленки, препятствующей и проникновению С02 во внутренние слои и их высыханию. Поэтому для ускорения твердения применяют различные катализаторы, главным образом кремнефтористый натрий (Na2SiF6). Ускоряют твердение жидкого стекла и активные кремнеземистые материалы (активированный путем обработки серной кислотной трепел, активные кремнеземистые отходы и др.).
Растворимое стекло получают в стекловаренных печах так же, как и обычное стекло, но производство его отличается рядом особенностей. Сырьем служат кварцевый песок, сода или сульфат. Варка ведется при температуре 1300-1400°C. Выпускаемое из печи жидкое стекло быстро охлаждается, затвердевает и представляет собой стеклообразную хрупкую массу от слабоозеленого до темно-зеленого цвета, состоящую преимущественно из силиката натрия и называемую силикат-глыбой.
При обычных температурах силикат-глыба чрезвычайно медленно растворяется. Поэтому растворяют ее при повышенной температуре и давлении, для чего применяют автоклавы, в которые загружают куски стекла, а затем пускают острый пар под давлением 6-7 атм.
Возможен и более простой способ получения жидкого стекла; в автоклав загружают едкий натр и молотый диатомит и обрабатывают их паром под давлением 7 атм.
В строительстве применяется натриевое жидкое стекло с модулем от 2,5 до 3 и калиевое жидкое стекло с модулем от 3 до 4. При использовании жидкого стекла для кислотоупорных цементов стремятся к более высокому значению модуля.
Жидкое стекло не может долго сохраняться, его нужно держать в закрытой таре. При его транспортировке приходится перевозить значительное количество воды. Поэтому целесообразнее выпускать растворимое стекло в твердом виде (силикат-глыба) и растворять его на стройках в стационарных или передвижных установках.
Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент представляет собой порошкообразный материал, изготовляемый путем совместного помола или тщательного смешивания раздельно измельченных кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Этот цемент затворяют жидким стеклом, после чего он превращается на воздухе в прочное камневидное тело, стойкое против действия большинства минеральных и некоторых органических кислот. Кислотоупорными заполнителями могут служить кварц, андезит, бештаунит, плавленый диабаз, гранит, базальт и др. Кислотоупорный заполнитель размалывается до зерен размером не более 0,15 мм. В отдельных случаях допускается добавка более крупного заполнителя с размером зерен до 0,5-0,75 мм.
Кремнефтористый натрий Nа2SiF6 представляет собой натриевую соль кремнефтористоводородной кислоты Н2SiF6. Получают его из отходов суперфосфатного производства. Употребляемый для кислотоупорного цемента технический кремнефтористый натрий не должен содержать более 5% примесей для 1 сорта и 7% для 2-го.
Плотность растворимого стекла должна быть не ниже 1,345 (37 Боме). Стекла берут в количестве 25-30% от веса кислотоупорных заполнителей, а кремнефтористого натрия - в количестве 15% от веса растворимого стекла.
При взаимодействии кремнефтористого натрия и растворимого стекла образуется нерастворимый гель кремнекислоты, который затвердевает и связывает зерна заполнителя. Реакция идет примерно следующим образом:
Na2SiF6 + 2Nа2SiO3 + 6Н2О = 6NaF + 3Si (OH)4.
Водный раствор кремнефтористого натрия дает кислую реакцию. Это объясняется тем, что в нем имеется примесь свободной кислоты (НF) в количестве до 0,15%, а также гидролитической диссоциацией кремнефтористого натрия под действием воды с выделением НF. Кислота нейтрализует в растворе растворимого стекла свободную щелочь, что наряду с образованием нерастворимого геля кремнекислоты обусловливает водоустойчивость этого цемента.
Затвердевший слой кислотоупорного цемента с добавкой кремнефтористого натрия может быть достаточно большим. Поэтому на основе этого цемента можно изготовлять бетонные монолиты.
По СНиП, кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент должен отвечать следующим требованием: содержание Si02 должно быть не менее 92%, остаток на сите № 02 не более 0,5%, а на ситах № 008 и № 0056 соответственно не более 10 и 50% от веса пробы; начало схватывания должно наступать не ранее 30 суток, а конец не позднее 6 ч от начала затворения; предел прочности при растяжении через 30 суток при хранении на воздухе как без последующего кипячения в серной кислоте, так и с ним должен быть не менее 20 кг/см2. Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент должен также выдерживать испытание на кислотоустойчивость (потеря при растворении цементного порошка в кислоте не должна превышать 7% и на лепешках после испытания не должно быть вздутий, отслаиваний и других видимых разрушений).
Мелкие заполнители получают из тех же горных пород, что и крупные. Все заполнители делятся на три вида: пылевидный заполнитель с размером зерен до 0,15 мм; песок с размером зерен от 0,15 до 5 мм; щебень с размером зерен выше 5 мм.
Примерный состав бетона в весовых частях: 1 ч. пылевидного заполнителя; 1 ч. песка; 1-2 ч. щебня и 0,4 ч. растворимого стекла. Кремнефтористый натрий берется в количестве 15% от веса растворимого стекла. В отличие от обычных бетонов кислотоупорный бетон твердеет в воздушно-сухих условиях при температуре не ниже + 10°С. Поливать твердеющий кислотоупорный бетон водой нельзя.
Кислотоупорный кварцевый кремнефтористый цемент применяют для изготовления башен, резервуаров, травильных ванн и других химических аппаратов. Его можно использовать для химической зашиты аппаратуры от воздействия минеральных и некоторых органических кислот. Он служит для покраски и обмазки, с его помощью создают цементные кислотостойкие покровы, заливают швы между кислотостойкими изделиями. Этот цемент применяется также для изготовления растворов и бетонов, подвергающихся воздействию минеральных кислот. Он стоек по отношению к перемежающемуся воздействию кислот и воды, его не следует использовать лишь в конструкциях, подвергающихся постоянному воздействию воды. Кислотоупорный цемент нельзя применять в условиях воздействия фосфорной, фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислот, а также при наличии щелочной среды.
Жидкое стекло используют не только для получения кислотокпорных цементов, растворов и бетонов. Натриевое стекло употребляют в строительстве для приготовления жаростойких бетонов, для получения огнезащитных обмазок и для уплотнения (силикатизации) грунтов, бетонной и каменной кладки, а калиевое жидкое стекло - для силикатных красок, предназначаемых для окраски фасадов и внутренних поверхностей зданий.
По данным К. Д. Некрасова, бетоны на жидком стекле плотностью 1,36-1,38 в сочетании с кремнефтористым натрием, а также с шамотом класса В, андезитом и диабазом, служащим тонкомолотой добавкой, и базальтом, диабазом, андезитом и боем обыкновенного глиняного кирпича в качестве мелких и крупных заполнителей могут служить при температуре до 600°С. При использовании таких тонкомолотых добавок и заполнителей как тальк, хромит и шамот класса А и Б температура службы бетона на жидком стекле и кремнефтористом натрии повышается до 1000-1100°С. При применении в качестве тонкомолотой добавки и заполнителя боя магнезитового кирпича такой бетон может служить при температуре до 1400°С.
Технологический раздел
Кислотоупорный цемент (его полное название - "Цемент кислотоупорный кварцевый кремнефтористый" ГОСТ 5050- 49) представляет собой смесь измельченных кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Соотношение между песком и натрием зависит от химического состава песка. Общее содержание окиси кремния (SiО2) в готовом цементе должно быть не менее 92%.
Кислотоупорный цемент получают совместным помолом указанной выше смеси или тщательным смешением ее компонентов после их раздельного измельчения. Степень измельчения должна быть такой, чтобы остаток при просеивании измельченной массы через сито с 900 отв/см не превышал 0,5%, через сито с 4900 отв/см2 - 10% и через сито с 10 000 отв/см2 - 50%. Затворяют кислотоупорный цемент не водой, а жидким стеклом. Последнее применяют также в качестве вяжущего в мастиках для облицовочных работ, его употребляют и в цементных водонепроницаемых и керосинонепроницаемых растворах.
Жидкое стекло (ГОСТ 962-41) представляет собой водный раствор силиката натрия. По химическому составу оно несколько отличается от обычного стекла и поэтому может растворяться в воде. Получают жидкое стекло растворением в автоклавах при давлении пара 3-5 ат. растворимого силиката натрия (ГОСТ 917-41), иначе называемого силикат-глыбой. Жидкое стекло имеет вид сиропообразной массы желтого или буровато-желтого цвета. Его удельный вес 1,43-1,55. В зависимости от того, какие материалы применяются для варки силиката натрия, жидкое стекло подразделяется на содовое, содово-сульфатное и сульфатное. Содовое стекло содержит наибольшее количество кремнезема, его удельный вес 1,50-1,55.
Качество жидкого стекла характеризуется его модулем, выражающим отношение содержащейся в стекле окиси кремния к окиси натрия. Значение модуля указывается в паспорте, сопровождающем каждую партию жидкого стекла; чем это значение больше, тем выше качество стекла. Перевозят жидкое стекло в деревянных или железных бочках, хранят в крытых помещениях.
Иногда на стройку поступает не жидкое стекло, а исходный продукт - силикат-глыба - в виде кусков разного размера синевато-зеленого или желтого цвета. Чтобы получить из них жидкое стекло, куски хорошо измельчают, потом измельченный материал засыпают в горячую воду и кипятят при непрерывном перемешивании до получения однородной массы. Для затворения кислотоупорного цемента жидкое стекло растворяют в воде до удельного веса 1,345. Модуль стекла должен быть в пределах 2,6-3,0. Твердение кислотоупорного цемента происходит благодаря образованию в нем и последующей кристаллизации геля крем-нефтористой кислоты. Согласно техническим условиям, схватывание цемента должно начинаться не ранее чем через 30 мин. после затворения и заканчиваться не позднее чем через 6 часов.
Кислотоупорный цемент применяют для обмазок и для крепления плиток при облицовке аппаратуры на химических заводах, на нем также приготовляют кислотостойкие растворы и бетоны. Перевозят и хранят этот цемент в бумажных мешках. В заключение необходимо подчеркнуть следующее: при работе с жидким стеклом важно помнить, что при длительном действии на затвердевшее жидкое стекло воды и растворов щелочей оно подвергается разрушению и вымывается.
Характеристика выпускаемой продукции
Состав, свойства и применение кислотоупорного цемента.
Состав:
Это порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефторида натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов). Кварцевый песок можно заменить в кислотоупорном цементе порошком бештаунита или андезита. Кислотоупорный цемент затворяют водным раствором жидкого стекла, которое и является вяжущим веществом; сам же порошок вяжущим свойствами не обладает.
Свойства:
Прочность при сжатии кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа. Будучи стойким в кислотах (кроме фтористоводородной, кремнефтористо-водородной и фосфорной), кислотоупорный бетон теряет прочность в воде, а в едких щелочах разрушается.
Применение:
Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких растворов и бетонов, замазок. При этом берут кислотостойкие заполнители: кварцевый песок, гранит, андезит.
Из кислотоупорного бетона изготовляют резервуары, башни и другие сооружения на химических заводах, ванны в травильных цехах. Кислотоупорные растворы применяют при футеровке кислотоупорными плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетонных, бетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.
Сырьевые компоненты
Технология изготовления этого цемента является сложной, не позволяет точно корректировать составы и интенсифицировать процесс 1вердения.
Настоящим изобретением предлагается порошкообразньш кислотоупорный цемечт, который при смешивании его с водой образует пластическую массу-тесто, затвердевающее на воздухе в камневидное состояние и является устойчивым к действию большинства минеральных и органических кислот.
Предлагаемый кислотоупорный цемент обладает высоким качеством, так как, входящий в его состав кремнийорганиче -кий силикат может иметь кремнсземистый модуль больше 3, что ускоряет процесс твердения и повышает водостойкость.
Особенностью предлагаемого цемента является то, что он в своем составе, кроме ки,=лотостойкого наполнителя и добавок, содержит 50 /о порошкообразного кремнийорганического силиката и затворяется не на жидком стекле, а на воде.
Принимается следующий состав цемента: кремнийорганического силиката — 50%; кварцевого песка — 50% по весу и кремнийфтористого натрия или кремнефтористого алюминия — 10,о от общего веса сырьевой смеси.
Кремнийорганический силикат смешивается с кварцевым песком и добавкой, после чего смесь подвергается сухому помолу в вибромельнице в течение двух минут или в шаровой мельнице более длительное время. Получаемый порошок с тонкостью помола при остатке на сите 4900 отв(слР не более 10 lo представляет собой кремнийорганический силикатный кислотоупорный цемент.
Способ получения кислотоупроного цемента на основе силиката с добавкой кислотоупорных заполнителей и кремнефтористого натрия, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии его изготовления, повышения транспортабельности, а также возможности затворения водой, в качестве силикатного компонента сырьевой смеси применяют порошкообразный кремнийорганический силикат и песок, взятые поровну и подвергнутые помолу при добавке кремнийфтористого натрия в количестве 10% от общего веса сырьевой смеси.
Складирование сырья
Складское хозяйство предприятия, изготовляющего известь, состоит из открытых или закрытых площадок, емкостей и хранилищ. Промежуточные (складские) емкости позволяют предприятию накапливать в них одно-двухмесячный запас сырьевых материалов, топлива и продукции для бесперебойной работы основного технологического оборудования.
Различают склады, служащие для хранения сырья, топлива и готовой продукции.
Склады заводов часто получают сырье и топливо по железной дороге. Транспортируется оно обычно в саморазгружающихся вагонах, реже на платформах грузоподъемностью 50 т.
При доставке сырья автомобильным транспортом склад обычно представляет собой открытую бетонированную площадку с эстакадой, на которую заезжают самосвалы.
Сырье поступает на склад в фракционированном или нефракционированном виде. В первом случае оно распределяется со склада по приемным бункерам печей. Во втором - его вначале отправляют в приемные бункера дробильно-сортировочной установки, а после дробления и рассева ленточными транспортерами распределяют по приемным бункерам обжиговых печей.
Для доставки известняка со склада к приемным бункерам применяют опрокидные вагонетки узкой колеи, которые откатывают при помощи маневровых лебедок МОЛ-1 и МОЛ-2; бульдозеры; мостовые грейферные краны грузоподъемностью 5 и 10 т.
Типовой склад сырья и твердого топлива большой емкости протяженностью 100-130 м имеет бетонированный пол и стенки и оснащен двумя мостовыми кранами длиной 32 м и грузоподъемностью 10 т. Одной своей стороной склад примыкает к приемным бункерам дробильно-сортировочного отделения (или приемным бункерам печей). Противоположная сторона склада оборудована эстакадой с железнодорожным путем. Сырье б складируется в средней части площадки, а топливо с обоих сторон от сырья.
Полувагоны с сырьем или топливом разгружают вдоль склада по обе стороны от эстакады. Выгрузочные люки полувагонов открывают вручную (при односторонней выгрузке) или при помощи механизмов, укрепленных на фермах мостового крана. Железнодорожный состав перемещают при помощи маневровой лебедки. Сырье и топливо загружают в приемные бункера мостовыми кранами.