Химический состав природных карбонатных пород
Некоторых месторождений
| Сырье | Месторождение | Химический состав, мас. % | |||
| СаО | МgО | SiO2 | Al2O3+ Fе2О3 | ||
| Мрамор | |||||
| Известняк | Московская обл. | 55,44 | 0,02 | 0,10 | 0,14 |
| Мел | Брянская обл. | 52,10 | 0,48 | 1,00 | 0,90 |
| Самарская обл. | 54,45 | О,44 | 1,42 | О,70 | |
| Белгородская обл. | 54,90-55,60 | 0,11-0,16 | 1,02 | 0,47 | |
| Доломиты | Ленинградская обл. | 23,82-32,75 | 16,22-22,17 | 0,78-0,92 | 0,34-0,76 |
| Московская обл. | 29,58-33,40 | 18,47-21,86 | 0,41-4,28 | 0,08-3,40 |
| Для получения строительной извести содержание карбонатов и глинистых примесей в известняках должно удовлетворять требованиям ОСТ 21-27-76. |
Классы карбонатных пород для производства
Строительной извести
| Класс | Содержание, мас. % | Вид извести | ||
| СаСО3, не менее | МgСО3, не более | Глинистые примеси, не более | ||
| А | Воздушная кальциевая 1-го и 2-го сортов | |||
| Б | Воздушная кальциевая 2-го и 3-го сортов | |||
| В | Воздушная магнезиальная 1-го и 2-го сортов | |||
| Г | Воздушная магнезиальная 2-го и 3-го сортов | |||
| Д | Воздушная доломитовая 1-го и 2-го сортов | |||
| Е | Воздушная доломитовая 2-го и 3-го сортов | |||
| Ж | Гидравлическая |
| Для производства строительной извести наиболее широко применяют плотные известняки и мел. Пригодность природных карбонатов для получения извести определяется не столько их физическими свойствами, сколько свойствами образующегося оксида кальция. Плотные и прочные известняки (крупнокристаллической структуры) могут давать очень рыхлую, рассыпающуюся в порошок известь. Прочность мела при нагревании повышается и достигает значений 0,40 –0,56 МПа, что мало отличает получаемую из него известь от извести из известняка. |
| Известь обжигают в шахтных и вращающихся печах. Большая часть извести обжигается в шахтных печах. Мягкая, рыхлая порода в виде мела обжигается во вращающихся печах. |
| При обжиге извести происходят процессы разложения карбонатов кальция и магния. Примеси вступают в реакцию взаимодействия с оксидом кальция, образуя соединения нерастворимые в воде. Качество получаемой извести будет зависеть от степени разложения карбонатов, условий обжига и химического состава карбонатной породы. |
| Диссоциация карбонатов кальция и магния при нагревании происходит с поглощением тепла: СаСО3 = СаО + СО2 - 1776,5 кДж на 1 кг СаСО3 MgСО3 = MgО + СО2 – 1295,8 кДж на 1 кг МgСО3 доломит CaМg(СО3)2 = МgО + СаО +2СО2 - 1546,6 кДж на 1 кг доломита |
| Теоретическая температура разложения СаСО3 - 812…926 оС МgСО3 - 600…710 оС |
Характеристика оксидов
| Оксид | Кристаллическая решетка | Плотность кг/м3 | Показатель преломления | Твердость | Температура плавления |
| СаО | Кубическая сингония | 1,836 | 3-4 | 2570˚ С | |
| МgО (периклаз) | Кубическая сингония | 1,733 | 5,5 | 2800о |
| При высоких температурах и длительном обжиге возможно образование пережога извести – образование крупных и плотных кристаллов СаО, которые медленно взаимодействуют с водой. Пережог извести возникает с появлением кристаллов СаО размером более 12…15 мкм. Высокотемпературный обжиг приводит к рекристаллизации СаО, образованию более крупных и плотных кристаллов оксида кальция. |
| При взаимодействии в обычных условиях с водой кристаллы пережога СаО и МgО не достигают заданной степени гидратации в определенное время. Рекристаллизованные зерна оксида кальция гидратируют полностью: - размером 12…15 мкм за 30…40 мин, - размером 30…50 мкм – за 2…5 ч, - 100 мкм и более за время более суток. Рекристаллизованный МgО с размером кристаллов 1…2 мкм гидратирует полностью только при обработке насыщенным паром. Гидратация его в естественных условиях завершается через несколько месяцев. |
| Качество извести оценивается ее активностью (Аизв). Активностью извести называется процентное содержание активных оксидов кальция и магния в извести. |
| Известь | ||
| СаО своб | СаО связ | |
| СаО акт | СаО неакт (пережог) | СаСОЗ СаSО4 2СаО·SiО2 СаО·Аl2О3 3СаО·Аl2О3 |
По условиям твердения строительная известь подразделяется:
- воздушную, твердеющую только в воздушно-сухих условиях, - - гидравлическую, способную твердеть, набирать прочность и сохранять ее как на воздухе, так и в воде.
| Строительная воздушная известь | ||
| Кальциевая известь содержит | магнезиальная известь содержит | доломитовая известь содержит |
| 70…90 % СаО и до 5 % МgО | наряду с СаО до 20 % МgО | наряду с СаО до 40 % МgО |
| Виды строительной воздушной извести | |||
| Негашеная комовая (кипелка) | Негашеная дробленая | Молотая | Гашеная |
| воздушная известь после обжига в печах кальциево-магниевых карбонатных пород | фракции 0-3 мм получают дроблением в дробилках. | получают помолом в мельнице негашеной комовой извести с различными минеральными добавками | получают при воздействии на негашеную известь определенным количеством воды, в результате чего образуется мелкодисперсный порошок, который называют пушонкой |
Требования к воздушной извести
ГОСТ 9179–77 (85) «Известь строительная»
| Содержание | Негашеная известь | Сорта гидратной извести | ||||||
| Сорта кальциевой извести | Сорта магнезиальной (доломитовой извести) | |||||||
| Активных СаО+МgО, %, не менее | ||||||||
| Активного МgО,%, не более | 20 (40) | 20 (40) | 20 (40) | – | – | |||
| СО2, %, не более | ||||||||
| Непогасившихся зерен, %, не более | – | – |
| Строительная гидравлическая известь Строительная гидравлическая известьполучается при мягком режиме обжига при температурах 1100 - 1200º С карбонатных пород с высоким содержанием (8-21 %) глинистых веществ – мергелистых известняков. Для характеристики химического состава сырья, состоящего из двух компонентов – известняка и глины, а также готового вяжущего вещества обычно используют гидравлический модуль: % СаО m = ——————————— %SiO2 + %Al2O3 + %Fe2O3 Этот модуль для гидравлической извести колеблется в пределах от 1,7 до 9,0 По минералогическому составу известь состоит из образующихся преимущественно путем реакций в твердом состоянии 2СаО·SiO2, CaO·Al2O3 и 2СаО·Fe2O3, а также не вступивших в реакцию и оставшихся в свободном состоянии оксидов кальция и магния и непрореагировавших зерен кварца. |