Производство гипса и улучшение его качественных свойств при помощи добавок. Бизнес на производстве гипса

Гипс широко используется в строительстве при производстве различных изделий и строительных растворов.Гипс вещество белого цвета или белого с серым оттенком, который очень быстро твердеет, но имеет очень низкую водостойкость. Технология производства гипса сводится к обжигу природного гипса в производственных печах а полученный в результате обжига гипсовый камень измельчают.

Состав статьи:

♣ Технология производства гипса во вращающихся печах.

♣ Производство гипса способом совмещенного помола и обжига гипса.

♣ Производство гипса в варочных котлах.

Гипс является быстродействующее и быстросхватывающееся воздушное вяжущее.Гипсовые вяжущие вещества делятся на:

♦ Высокопрочный гипс,

♦ Строительный гипс,

♦ Ангидритовое вяжущее.

Гипсовые вяжущие вещества изготавливаются из гипсового камня CaSO4*2H2O,ангидрита CaSO4 и некоторых отходов химической промышленности которые содержат безводный или двуводный сульфат кальция.в природном гипсе отсутствуют обычно примеси глины,известняка,песка и других веществ. Гипс получают путем обжига при высокой температуре двуводного природного гипса,в следствии протекания реакции CaSO4*H2O =CaSO4*0.5H2O+1.5H2O.

Строительный гипс.

♦ В природном гипсе обычно присутствуют примеси следующих пород: песка, известняка, глины которые снижают прочность и качество строительного гипса. Поэтому для получения качественного гипса, которого можно использовать в строительстве, в медицине и других областях его приходится обрабатывать термически. На сегодняшний день гипс обрабатывают несколькими способами, которые отличаются методом обжига в печах.

Обжигают гипс:

1. В шахтных печах, кольцевых, камерных и вращающихся печах. После обжига полученный гипсовый камень измельчают.

2. В варочных котлах с предварительным помолом гипсового камня.

3. Одновременно с помолом в одном аппарате.

Рисунок -1. Технологическая схема производства строительного гипса во вращающихся печах

1- лотковый питатель, 2-бункер гипсового камня, 3-ленточный транспортер, 4- молотковая дробилка, 5- элеватор.

6- шнеки, 7- бункер гипсового щебня, 8-тарельчатые питатели, 9-бункер угля, 10-топка, 11-вращающаяся печь типа сушильного барабана.

12-бункер обожженного щебня, 13- пылеосадительная камера, 14-вентилятор,15-бункер готового гипса, 16-шаровая мельница.

В зависимости от величины кусков исходного сырья (гипсового камня) а также от величины требуемых размеров кусков направляемых в печь с целью обжига проводят дробление сырья по одноступенчатой схеме или по двухступенчатой схеме в дробилках-4. Для этого сырье загружают в бункер гипсового камня-2, затем с помощью лоткового питателя-1 непрерывно сырье поступает на ленточный транспортер-3, который направляет ее в дробилку-4.

Дробилки могут быть молотковые или щековые и они дробят исходный гипсовый камень на щебень с размерами частиц от 0 …20-35 мм.

Полученный таким образом гипсовый щебень (если в этом есть необходимость) подвергают грохочению с целью получения фракций 0…10; 10…20; 20…35 мм. После грохочения фракции гипсового щебня направляются далее в бункер гипсового щебня-7 расположенный над печью обжига-11.Щебень различных фракций обжигают раздельно потому что для каждой фракции требуется отдельный, соответствующий режим обжига.

Из бункера -7 гипсовый щебень с помощью тарельчатого питателя направляется непрерывно во вращающуюся печь. В зависимости от конструкции вращающейся печи, обжиг гипсового щебня может осуществляться двумя методами:
1. При непосредственном соприкосновении с горячими газами, которые образуются при сжигании топлива.
2. Или за счет наружного обогрева стенок барабана вращающейся печи.
Вращающиеся печи для обжига гипсового камня типа сушильного барабана могут работать на жидком, газообразном или твердом топливе. В зависимости от используемого вида топлива разрабатываются и технологии обжига. Например, при входе в печь температура газов при прямотоке -950…1000 °С, при противотоке- – 750…800°С. При выходе из печи температура газов при прямотоке-– 170…220°С, при противотоке – 100…110°С.

Обоженный гипсовый щебень поступает далее из сушильного барабана (из печи) в бункер обожженного щебня -12 с помощью элеватора или же в зависимости от конструкции расходные бункеры могут располагаться прямо под сушильным барабаном. Равномерное питание шаровой мельницы обеспечивается питателем лоткового типа-8 который расположен под бункер обожженного щебня-12.

В шаровую мельницу обожженный щебень поступает с температурой в 80…100°С. В шаровой мельнице -16 производится помол обожженного гипсового щебня и выравнивание вещественного состава гипса за счет перехода пережога и недожога в полугидрат. Далее из шаровой мельницы готовый продукт направляется в бункер готового гипса -15 с помощью элеватора.

Из бункера готового гипса продукт направляется в бункеры хранения или на расфасовку. В процессе производства гипсового камня используют пылеосадительные камеры -13, обеспечивающие высокую очистку воздуха от пыли.

Технология производства строительного гипса

♦ Считается что наиболее совершенен способ получения строительного гипса, который основан на методе совмещенного помола и обжига гипсового камня позволяющий механизировать производственный процесс.

Рисунок-2. Схема совмещенного помола и обжига гипса

При совмещенном помоле и обжиге гипса, гипсовое сырье подвергается дроблению в одну или две стадии. На рисунке -2 показана схема совмещенного помола и обжига гипса где гипсовый камень проходит две стадии дробления. В начале гипсовое сырье загружается в бункер -2 откуда питатель непрерывно подает гипсовый камень в щековую дробилку-21, где материал измельчается первый раз до фракции 20-60 мм.

В молотковой дробилке гипсовый щебень подвергается измельчению во второй раз, до получения нужной фракции например,10-20 мм. Далее, с помощью элеватора -3 измельченный гипсовый щебень поступает в расходный бункер -17, откуда с помощью питателя -16 непрерывно подается в трубную мельницу —15 .

В трубной мельнице происходит тонкий помол и сушка гипсового камня за счет газов, которые через подтопок-4 по принципу прямотока или противотока подаются с температурой 600-700 С. В процессе вращения трубной мельницы-15, сырьевой материал движется по всей ее длине, сушится и измельчается. В процессе обжига гипсового камня происходит его дегидратация с образованием бета полугидрата.

Далее, измельченный продукт обжига подается в проходной сепаратор-5 , где выделяются наиболее крупные необожжённые частицы гипса и возвращаются затем обратно в мельницу на повторную обработку через аэрожелоб-14 . Отсепарированный до остатка не более 2-5 % на сите № 02 измельченный гипсовый порошок выносится пылевоздушным потоком в пылеосадительную систему-6 и 10.

Газопылевая смесь после выхода из трубной мельницы через сепаратор проходит в систему пылеосадительных устройств-6 и 10, где происходит окончательная дегидратация измельченной смеси. Движение газов в системе принудительное и осуществляется за счет работы центробежных вентиляторов -9. Проходя через систему пылеосадительных устройств (циклонов, электрофильтры,рукавные фильтры) измельченный продукт подается с помощью винтового конвейера -11 в приемный бункер -12. Далее конвейером-13 измельченный продукт попадает в элеватор-8, который направляет его в приемный бункер готовой продукции-7.

Технология производства гипса в варочных котлах

с предварительным помолом гипсового камня.

Котел предназначен для дегидратации двуводного молотого гипса в полуводный гипс и представляет собой вертикальный стальной цилиндр со сверическим днищем-2 (смотри рисунок -3). Котел собирается из чугунных элементов а стыки между ними уплотняются асбестовой массой. Обогрев котла происходит через дно и его боковую поверхность.

Рисунок-3. Гипсоварочный котел

Для того чтобы увеличить поверхность нагрева, внутри котла подвешана металлическая рубашка, которая одновременно является и кожухом для шнека.
В горизонтальном направлении через него проходят четыре жаровые трубы-3, расположенные в два ряда (друг над другом).Корпус котла -4, опирается на три литые чугунные опоры имеющие под собой бетонный фундамент.

Расположенный внутри котла шиберный затвор -9, позволяет перекрывать окно в корпусе. Окно служит для выгрузки готового гипса по течке.Затвор оснащен электроприводом который открывает и закрывает его по мере надобности.Верх котла используется для создания парового пространства. Верх котла это цилиндр состоящий из двух половин и закрытый крышкой.

На крышке цилиндра имеются два патрубка для подсоединения к ним загрузочных шнеков-8, а также патрубок для соединения пароотводящей трубы, два уровнемера, два смотровых люка для ухода и осмотра внутреннего пространства котла и установленные на входных патрубках два датчика загрузки используемые для контроля подачи гипса в котел.

На нижнем конце вертикального вала установлены четыре лопасти служащие для перемещения гипсовой массы в процессе варки. Вращение лопастей вертикального вала осуществляется с помощью электродвигателя через редуктор. Технологический процесс работы котла происходит в непрерывном автоматизированном режиме.

Свежий гипсовый порошок непрерывно поступает в котел в течение всего процесса обработки.За счет этого, постоянно поддерживается высокая степень насыщения материала воздухом и водянными парами, которые приводят к улучшению свойств и модификационного состава конечного гипсового продукта.

Технологический процесс производства гипса на базе гипсоварочного котла можно описать следующим образом:

1. Вначале гипсовый камень крупными кусками поступает с помощью транспортной системы в щековую дробилку. В дробилке он дробиться на щебень фракции 20-60 мм. Размер фракции конечного продукта-гипсовой щебенки можно отрегулировать в зависимости от конструкции дробилки.
2. Далее измельченный гипсовый камень пройдя железоотделитель попадает в мельницу тонкого помола, где мельница превращает гипсовую щебенку в порошок. Мельницы могут использоваться разные, например шаровые, молотковые,роликово-маятковые, шахтовые и другие.В мельнице материал измельчается в порошок а также нагревается и подсушивается за счет горячих газов.

Тонкость помола материала и производительность мельницы играют важную роль и зависят от скорости газового потока который подается в мельницу. Дымовые газы гипсоварочных котлов используют в качестве теплоносителя. В зависимости от выбранного при обжиге гипса теплового режима дымовые газы подаются с температурой в пределах от 300 до 500 °С.

В мельнице измельченный в порошок и отсепарированный гипс до остатка на сите № 02 не более 2-5 % выноситься в систему пылеосаждения пылевоздушным потоком. Также как и в способе описанном выше, после выхода из мельницы газопылевая смесь проходит через систему пылеулавливающих устройств(циклоны, рукавные фильтры и так далее).

Движение газов в системе принудительное и осуществляется за счет работы центробежных вентиляторов. Проходя через систему пылеосадительных устройств (циклонов, электрофильтры,рукавные фильтры) измельченный продукт подается в расходный бункер. Температура порошка зависит от температуры газов при выходе из мельницы (85…105 °С) и может колебаться от 70…95 °С.

3. В котле гипсовый порошок варится за счет топочных газов имеющие температуру 800-900 °С. Горячие газы подаются по жаровым трубам и наружным каналам созданные футеровкой котла.Теплоносителем может служить природный газ или другой вид топлива.В процессе варки гипса происходит постоянное перемешиание гипсовой смеси с помощью лопастей и длиться 1…2 часа и более. В варочном котле гипс не соприкасается непосредственно с дымовыми горячими газами, а его температура может колебаться от 100-180 °С. Сжигание газообразного или жидкого топлива происходит в специальной печи обогрева котла.

На первом периоде рабочая температура доходит в котле до 110…120°С. Гипсовый порошок нагревается соответсвтенно до 110…120°С и происходит интенсивная дегидратация гипса. Далее наступает второй период когда гидратная вода испаряется и начинается процесс обезвоживания или как еще его называют кипением массы. На третьем периоде наблюдается быстрый подъем температуры и резкое снижение интенсивности реакции дегидратации. По мере увеличения плотности и прекращения парообразования полученных продуктов дегидратации, гипсовая масса уплотняется и снижается ее масса в котле.

Эта стадия называется первая осадка порошка.
Вторая осадка гипсового порошка происходит в последний период варки когда обезвоженный полугидрат сульфата кальция переходит в ангидрит. Далее готовый продукт выгружается из котла в приемный бункер и передается в силосные склады с помощью механического или пневматическим транспортом.

Назначение завода по

Оборудование для производства строительного гипса предназначено для получения вяжущего удовлетворяющего требованиям ГОСТ 125 -79: Вяжущие гипсовые. Технические условия.

Тепловым агрегатом при производстве строительного гипса на нашей установке является котёл гипсоварочный ТОС165.

В зависимости от предела прочности на сжатие готового продукта в котле гипсоварочном может быть получен гипс строительный следующих марок: Г-4, Г-5, Г-6, Г-7.

Регулируя технологические параметры варки гипса можно получить гипс быстротвердеющий с индексом А начало схватывания не ранее 2 мин, конец не позднее 15 мин, н нормальнотвердеющий Б начало схватывания не ранее 6 мин, конец не позднее 30 мин.

В зависимости от степени помола может быть получен гипс среднего помола с остатком на сите 0,2 мм не более 14 % и тонкого помола с остатком на сите 0,2 мм не более 2%.

При получении продукта с тонким помолом менее 2 % производительность оборудования уменьшается.

Производительность завода по производству строительного гипса при среднем помоле 5-8 % остатка на сите 0,2 составляет 8 т/час.

Оборудование завода по производству строительного гипса размещается на технологической этажерке внутри неотапливаемого производственного помещения.

При строительстве нового завода по производству гипсового вяжущего в качестве ограждающий конструкций производственного корпуса используют сендвич-панели.

Размеры в плане производственной этажерки могут отличаться в зависимости от технического задания заказчика и имеющихся свободных площадей. Стандартными являются габаритные размеры в плане 4,5 х 30 м и 9.0 х 18 м. Максимальная высота оборудования внутри производственного помещения 16 м.

За габариты производственного укрытия, как правило, выносят оборудования участка дробления и транспортировки гипсового камня и силосный банки предназначенные для хранения и томления готового гипсового вяжущего.

Требования к исходному материалу - гипсоввому камню

Происходит с использованием гипсового камня удовлетворяющий требованиям ГОСТ4013-82 1 сорта с содержанием СaSO4 х 2H2O не менее 95 % и гипсовый камень 2 сорта с содержанием СaSO4 х 2H2O не менее 90 %. Качественное вяжущее в гипсоварочном котле марки не менее Г4 может быть получено с использованием гипсового камня 3 сорта с содержанием СaSO4 х 2H2O не менее 80 % на твёрдом гипсовом камне.

Для получения гипсового вяжущего в гипсоварочном котле используется гипсовый камень фракции 60 - 300 мм. Камень крупной фракции является наиболее чистым без включений инородного материала. В мелком щебне фракции 0- 60 мм включений не гипсовой породы больше, что понижает при варке гипса свойства готового гипсового вяжущего.

Технология производства строительного гипса

Технология производство строительного гипса с котлом гипсвоарочным ТОС165 состоит из трёх основных технологических переделов: 1- Дробления гипсового камня, 2-Сушка и помол гипсовой щебёнки, 3-Варка строительного гипса в гипсоварочном котле ТОС165.

Дробление гипсового камня

Дробление гипсового камня фракции 60 - 300 мм происходит в щёковой дробилке.

Камень загружается в приёмный бункер дробилки фронтальным или грейферным погрузчиком с накопительного склада.

Для бесперебойной работы гипсового производства на складе должен хранится 15 суточный запас сырья.

Подача гипсового камня в щёковую дробилку осуществляется качающимся питателем.

Размер фракции гипсовой щебенки после дробилки регулируется размером выходной щели дробилки. После дробилки гипсовая щебенка поступает на дальнейшую переработку в отделение помола и сушка по ленточному транспортёру.

Отделение дробления как правило находится за пределами закрытого производственного помещения, в котором осуществляется сушка, помол и варка гипса.

Измельчённый материал пройдя железоотделитель подаётся в молотковоую аксиальную мельницу.

Молотковая аксиальная мельница предназначена для тонкого помола гипсового щебня средней твёрдости с одновременной его подсушкой. Подача материала в мельницу осуществляется качающимся питателем из расходного бункера.

Размолотый и подсушенный в мельнице гипсовый порошок в потоке горячих газов поступает в систему пылегазоочистки. Молотковые аксиальные мельницы относятся к группе быстроходных молотковых размольных машин. Подача щебня в мельницу осуществляется по направлению вращения ротора. В результате ударов бил щебень измельчается в порошок. Тонкость помола материала зависит от скорости подачи, объёма вентилирующего агента и от угла установки лопаток встроенного сепаратора. В качестве теплоносителя и вентилирующего агента используются отходящие дымовые газы гипсоварочного котла.

Температура дымовых газов при входе в мельницу, в зависимости от выбранного теплового режима обжига гипса в котле, может колебаться от 250 до 500 0 С.

Измельчённый, высушенный и отсепарированный до остатка не более 5- 8 % на сите № 02 гипсопорошок выносится в пылевоздушном потоке в систему пылеосаждения. В качестве первой ступени очистки используются циклоны, в качестве второй ступени очистки двухсекционные рукавные фильтры ТОС 3.8. Для устранения зависания материала в бункере циклона устанавливаются пневмоударные устройства. Циклон и фильтр рукавный теплоизолируются.

Регенерация рукавного фильтра осуществляется с помощью обратной продувки рукавов сжатым воздухом при отключении системой автоматики одной из секций. В качестве ткани для рукавов используется ткань типа «Метаарамид». Ткань выдерживает рабочую температуру до 230 0С. В случае незапланированного повышения температуры отходящего теплоносителя выше указанной температуры, в автоматическом режиме открывается установленная перед фильтром заслонка разбавления и наружный воздух поступает в систему аспирации. Сжатый воздух подаётся с температурой превышающей температуру точки росы не менее чем на 5-10 0 С.

В качестве тягового агрегата используется дымосос Дн.

Уловленный циклонами и фильтрами рукавными порошок конвейерами винтовыми системой транспортёров поступает в теплоизолированный бункер сырьевой мучки. Для устранения подсосов в циклонах и фильтрах рукавных применяются затворы шлюзовые.

Варка строительного гипса- дегидратация гипсового порошка происходит в котле гипсоварочном топочными газами с температурой 600-950 0 С, подаваемыми по наружным каналам созданным футеровкой котла и жаровыми трубам. Теплоносителем в этих проходах служат продукты сгорания газообразного топлива в примыкающей к футеровке топочной камере.

Теплоноситель, пройдя каналы в футеровке котла и жаровые трубы с температурой 250-500 0 С, не соприкасаясь с материалом, выносятся из котла. Гипс в варочном котле непосредственно не соприкасается с газами, его температура составляет 121-160 0 С. Процесс обжига гипса сопровождается интенсивным выделением кристаллизационной воды. В этот период наблюдается кипение гипсового порошка.

Гипсоварочный котёл представляет собой вертикальный стальной барабан, оборудованный мешалкой и закрытый сверху крышкой, снабжённый патрубками для загрузки порошка и отвода смеси пара с частицами гипса.

Длительность пребывания материала регулируется режимом загрузки и выгрузки в зависимости от требуемой температуры материала внутри котла. Подача материала в котёл осуществляется винтовым конвейером из бункера сырьевой мучки. Регулирование производительности по загрузке осуществляется изменением числа оборотов конвейера винтового. В непрерывном режиме загрузка сырого гипса осуществляется непрерывно выше уровня материала в котле через патрубок установленный на крышке котла. Вертикальный разгрузочный жёлоб, помещённый внутри котла, в нижней части открыт.

Разгрузка материала происходит непрерывно методом перелива с верхней части разгрузочного жёлоба. Для улучшения транспортировки гипса с нижней части разгрузочного жёлоба наверх, в нижнюю часть подают сжатый воздух давлением 2 атм

Разряжение в дымовых каналах котла создаётся за счёт дымососа, который одновременно является тяговым агрегатом мельницы молотковой аксиальной. Пары воды и частицы гипса образованные при гидратации гипса в котле, а также избыточная пылевоздушная смесь бункера томления удаляется из котла. Полученный в гипсоварочном котле полуводный гипс выгружается в бункер томления.

Автоматизированная система управления

Автоматизированная система управления производством строительного гипса обеспечивает работу всех элементов технологического оборудования в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах для обеспечения технологического процесса производства строительного гипса.

Система представляет собой комплекс аппаратных и программных средств, совместно выполняющих задачу по управлению технологическим процессом.

Архитектура системы

Система управления может быть условно разделена на три уровня:

Нижний (полевой) уровень представлен датчиками и исполнительными механизмами. В качестве датчиков в системе присутствуют датчики температуры, давления, сигнализаторы уровня, приборы контроля тока двигателя, индуктивные датчики, концевые сигнализаторы положения и дополнительные контакты, сигнализирующие о состоянии и режиме работы двигателей.

Исполнительными механизмами системы являются двигатели с контакторами для прямого пуска, двигатели с переменной частотой вращения, управляемые частотно-регулируемыми приводами, электромеханические позиционеры для управления дроссельными заслонками дымососов и переключателем направления подачи гипса в силоса.

На среднем уровне система представлена программируемым логическим контроллером (ПЛК) с модулями ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов. ПЛК отвечает за прием сигналов от датчиков и выдачу управляющих сигналов на исполнительные механизмы в соответствии с заложенной в него программой.

На верхнем уровне система представлена устройством человеко-машинного интерфейса. Это компьютер, соединенный с контроллером промышленной сетью, и с установленным на нем специализированным программным обеспечением.

Контроллерное оборудование, коммутационная и пускорегулирующая аппаратура поставляются смонтированными в шкафы промышленного назначения. КИП поставляется отдельно в заводской упаковке.

Вся пускорегулирующая аппаратура, автоматы защиты, контакторы и ЧРП производства Siemens.

Программируемый логический контроллер

В качестве ПЛК в системе применен контроллер Siemens Simatic S7 300 с набором дискретных и аналоговых входов и выходов, в количестве, достаточном для подключения всех датчиков и исполнительных механизмов, и с резервом, определяемым на этапе проектирования.

Контроллер должен быть смонтирован в шкаф, который должен быть установлен в щитовой комнате с температурным режимом 0-50 оС.

Краткое описание заложенных в контроллер алгоритмов будет рассмотрено ниже.

Человеко-машинный интерфейс

В качестве системы человеко-машинного интерфейса применена операторская станция (ОС) с установленной операционной системой Microsoft Windows XP и SCADA-системой Siemens Simatic WinCC. Данная станция связана с ПЛК промышленной сетью MPI для получений информации о протекании технологического процесса.

Основными функциями ОС являются:

• Отображение состояния технологического процесса и оборудования в виде мнемосхем, таблиц, трендов и сообщений на маниторе компьютера.
• Предоставление оператору возможности для настройки технологических режимов работы установки.
• Ручное управление некоторыми элементами установки.
• Показ и архивирование аварийных и служебных сообщений.
• Хранение исторических данных о процессе с возможностью их просмотра.

В зависимости от природных горно-геологических факторов производство и добыча гипса производится подземным или открытым способом.

Производство гипса, а точнее процесс переработки природных пород до соответствующего техническим параметрам гипсового материала ведется квалифицированным персоналом на специальных предприятиях. Как правило, промышленные объекты возводятся в районе месторождений гипса.

Открытый способ добычи и производства гипса

Открытый способ добычи отличается высокой производительностью труда, что на фоне минимизации потерь гипсового сырья является неоспоримым преимуществом процесса. Технологическая направленность производства основана на добыче, транспортировке и измельчении гипсового камня.

Технологию производства гипса обеспечивают работы в несколько этапов:

• Дробления гипсовых пород. На сегодняшний день на этой стадии работ применяется взрывной метод.
• Помол. Достигается путем измельчения гипса до требуемой консистенции, что способствует удобному использованию материала в дальнейшем.
• Сушка и обжиг. Заключительный этап производства, связанный с термической обработкой материала.

Открытая добыча материала ведется с помощью карьерных комбайнов непрерывного действия, обеспечивающих дробление гипса вращающимся режущим барабаном. Механизм устройства представляет собой сегменты, зафиксированные болтами и держателями со встроенными резцами, которые снабжены прочными вставками из твердого сплава.

Подача добытого гипсового камня в комбайн с последующей транспортировкой материала на первичный конвейер обеспечивают сегменты, расположенные в форме шнека. Регулировку размера загружаемых кусков породы, величина которых не должна превышать 300 мм, осуществляется благодаря конструктивным особенностям барабана карьерных комбайнов.

Работа механизма основана на принципе свободного расположения сегментов, вкупе с различной конфигурацией и размером зубцов. Лидером среди производителей является немецкий машиностроительный концерн Wirtgen.

Размеры гипсового камня после первого этапа дробления составляют 30-50 мм. В дальнейшем материал измельчается до состояния крупы. Стоит отметить, что в последнее время широкое применение получили молотковые дробилки, благодаря которым процесс измельчения гипса осуществляется в одну стадию.

Последующий этап производства гипса - превращение гипсовой щебенки в порошок, происходящий в роликомаятниковых мельницах. Из-за невозможности обработки влажного гипса, на этой стадии происходит сушка материала. Регулируемая скорость газового потока из дымовых котлов позволяет измельчать гипс с высокой точностью. При этом увеличение скорости потока делает материал более грубым и наоборот. Гипс подвергается термической обработке в течение 1-3 часов при температуре 130-160 °С.

Подземный способ добычи и производства гипса

Несмотря на то, что разработка открытым способом ведется на большинстве месторождений гипсовых пород, более половины общего объема полученного материала обеспечивают предприятия, деятельность которых основана на подземном методе добычи.

Технология подземного способа при добыче и производстве гипса основана на извлечении автономными камерами из пласта породы полезного ископаемого с поддержанием кровли. Очистные мероприятия обеспечиваются колонковыми перфораторами, скреперными лебедками, станками глубокого бурения, самосвалами и самоходными вагонетками. Выработанные полости используются для хранения различных материалов.

Как правило, полезный пласт гипсовых месторождений представляет собой неоднородный по качеству и разносортный слой, нередко содержащий различные примеси глинистых, песчаных или карбонатных пород. Поэтому в процессе обработки необходимо обогащать материал. Метод представляет собой вариант селективного измельчения, который основан на разной степени дробления прочных и слабых компонентов.

Наибольшая эффективность процесса селективного измельчения происходит в мельницах ударного действия и дробилках. Преимущество подобного метода - обеспечение максимальной разницы между затратами энергии на дробление слабых минеральных компонентов и прочных измельчаемых материалов. Главным параметром процесса избирательного дробления является скорость рабочего ротора дробилки или мельницы.

Погрузка сырого гипса в котел осуществляется с помощью винтового конвейера. Пары воды выводятся через специальные трубы. В результате измельчения и обсушки гипс поступает в бункер. Конечный и готовый к последующему применению материал представляет собой вяжущее вещество, которое используется в качестве компонента при .

Важным фактором производства гипса является монтаж многоступенчатой системы очистки. Это обязательное требование для любого завода, персонал которого работает в условиях вредной для легких человека пыли, выделяемой в процессе обработки материала.

Ниже на фото представлена подмосковная гипсовая штольня. Объем выработки настолько велик что все тоннели штольни в несколько раз превышают московское метро.

ГИПС

(гипсовое вяжущее) - вяжущий строительный материал, который можно получить из природного двуводного гипса (СаSO 4 ∙ 2H 2 O), называемого гипсовым камнем, природного ангидрида СаSO 4 и некоторых отходов промышленности (фосфогипс, а также сульфат кальция, образующийся при химической очистке дымовых газов от оксидов серы с использованием известняка).

В зависимости от температуры тепловой обработки сырья, гипсовое вяжущее разделяют на две группы:

• низкоотжиговые (до 250 о С)
• высокоотжиговые (свыше 450 о С)

СТРОИТЕЛЬНЫЙ ГИПС

Строительный гипс изготавливают путем отжига гипсовой породы в варочных котлах с предварительным размалыванием. При этом он теряет часть химически связанной воды, превращаясь в полуводный сульфат кальция СаSO 4 ∙ 0,5H 2 O [β - модификация (β-полугидрат). Основной проблемой и недостатком строительного гипса (β-полугидрат) является наличие большого количества свободной воды в затвердевшем гипсе.

Дело в том, что для гидратации гипса* нужно около 20% воды от его массы, а для получения пластичного гипсового теста 50-60%. Соответственно после затвердевания такого раствора в нем остается 30-40% свободной воды (от массы гипса). Этот объем воды образует поры, временно занятые водой, а это, в свою очередь, отражается на прочностных характеристиках материала. Для увеличения прочности (в 1,5-2 раза), готовые гипсовые изделия подвергают сушке.

Наша фирма предлагает своим покупателям строительные гипсы производства: « Пешеланского гипсового завода» (Г6 БII), « Самарского гипсового комбината», « Гипсобетон» (г.Видное, Московская обл.), « Усть-Джегутинского гипсового комбината» (марка Г5 БII).

* Гидратация гипса - процесс твердения гипса

Высокопрочный гипс получают путем термической обработки высокосортного гипсового камня в герметичных аппаратах под давлением пара (автоклав). В этом случае решается проблема снижения водопотребности гипса, и соответственно при твердении образуется менее пористый и более прочный камень. Полученный в данном случае гипс имеет другую кристаллическую модификацию полуводного гипса α-полугидрат) с водопотребностью 35-40%.

В настоящее время в России и СНГ лидером по производству качественного высокопрочного гипса является ЗАО « Самарский гипсовый комбинат» ( « СГК»). Выпускаемые марки: гипс ГВВС-13, гипс ГВВС-16 , Гипс для художественной лепнины ( ГВВС-19).

Кроме этого « СГК» на основе высокопрочных гипсов выпускает специализированные гипсовые смеси СКУЛЬПТОР и КАМНЕДЕЛ. Это композиции, где в качестве вяжущего материала выступает высокопрочный гипс с добавкой белого цемента, а также определенное количество минерального наполнителя и химические добавки для улучшения потребительских свойств этих смесей и технических характеристик готовых изделий.

ООО « ГеоСтиль» является основным дистрибьютором в московском регионе по распространению и продаже гипсовой продукции ЗАО « Самарский гипсовый комбинат».

Кроме этого, как некий альтернативный вариант по высокопрочным гипсам мы предлагаем гипс марки Г-19 производства ООО « ЧеркесскСтройПродукт».

Формовочный гипс получают путем определенной механической « доработки» строительного гипса, подвергая его дополнительному размалыванию и просеиванию. В качестве формовочного гипса мы предлагаем своим клиентам гипс для заливки форм цена производства ООО « Пешеланский гипсовый завод» (марка Г6 БIII) и ЗАО « Усть-Джегутинский гипсовый комбинат» (марка Г5 БIII).

В названии данного гипса заложена возможность его применения в медицинских целях. Это - стоматология (временные протезы и муляжные слепки) и травматология (фиксирующие гипсовые повязки). Основным требованием к медицинскому гипсу является его чистота (отсутствие примесей), и поэтому для производства такого гипса используется гипсовый камень только 1 сорта (содержание примесей в породе не должно превышать 5%). А так, собственно, в качестве медицинского гипса может выступать как строительный, так и формовочный или высокопрочный гипс. Вопрос только в получении соответствующих разрешительных документов в органах сертификации. В связи с достаточно дорогой стоимостью этих процедур и сравнительно небольшим объемом потребления данного продукта, многие гипсовые заводы получением таких сертификатов не занимаются.

При этом наиболее удобны для применения в медицинских целях нормальнотвердеющие (начало схватывания - от 6 мин) формовочные и высокопрочные гипсы тонких помолов.

Мы предлагаем своим Покупателям один из самых качественных российских медицинских гипсов - медицинский гипс для травматологии и стоматологии производства ЗАО « Самарский гипсовый комбинат».

Марка гипса

Марку гипса определяют испытанием на сжатие и изгиб стандартных образцов-балочек 4х4х16 см спустя 2 часа после их формования. За это время гидратация и кристаллизация гипса заканчивается. По ГОСТу 129-79 установлено 12 марок гипса по прочности от Г2 до Г25 (цифра показывает нижний предел прочности при сжатии данной марки, единица измерения МПа).

Сроки схватывания

Для гипсового вяжущего определяющими являются: начало и конец схватывания. По этим параметрам гипс делят на три группы (А, Б, В).

Тонкость помола

По тонкости помола, определяемой максимальным остатком пробы гипса при просеивании на сите с отверстиями 0,2 мм, гипсовые вяжущие делят на 3 группы:

Цвет

Окраска гипса зависит от наличия в нем примесей в частности оксида железа.

Плотность

Истинная плотность 2650-2750 кг/м 3

Насыпная плотность 800-1100 кг/м 3

Плотность затвердевшего гипсового камня 1200-1500 кг/м 3

Нормальная густота

Нормальная густота выражается в процентах.

Маркировка

Маркировка гипсового вяжущего осуществляется по трем основным показателям - скорости схватывания, тонкости помола и прочности, например:

Гипсовое вяжущее Г7 АII- быстротвердеющее (А), среднего помола (II ), прочность на сжатие не менее 7 МПа.

Для приготовления однородной массы сметанообразной консистенции, в холодную воду постепенно надо добавлять гипс и быстро перемешивать. В зависимости от вида гипса на 1 кг гипсового вяжущего используется следующее количество воды.

Допускается увеличение количества воды до 10% от массы вяжущего.

Лучшее качество работы достигается при применении раствора до начала схватывания. Сильно застывшую массу нельзя вновь разводить водой и применять для работ. Удлинение сроков схватывания раствора достигается путем добавки в воду до затворения: раствора клея (столярного, обойного), сульфатноспиртовой барды (ССБ), технических лигносульфонатов (ЛСТ), кератинового замедлителя, борной кислоты, буры и полимерных дисперсий (например ПВА). Для сокращения сроков схватывания раствора может использоваться в небольшом количестве поваренная соль. Количество добавок определяют опытным путем. Все зависит от вида вяжущих, их нормальной густоты и желаемого результата.

Сравнительные характеристики технических параметров гипсов

Строительным гипсом называется воздушное вяжущее вещество, состоящее преимущественно из полуводного гипса и получаемое путем термической обработки гипсового камня при температуре 150-160° С. При этом CaSOi >2Н2О, содержащийся в гипсовом камне, дегидратируется по реакции: CaSO4 2Н2О -»- CaSOi 0,5Н2О + 1,5Н2О - q.

Производство строительного гипса складывается из дробления, помола и тепловой обработки (дегидратации) гипсового камня

Имеется несколько технологических схем производства строительного гипса; по одним - предварительная сушка и помол сырья в порошок предшествует обжигу, по другим - помол производится после обжига, а по третьим помол и обжиг совмещаются в одном аппарате. Последний способ получил название обжига во взвешенном состоянии.

Тепловую обработку гипсового камня можно осуществлять в варочных котлах, сушильных барабанах, шахтных или других мельницах. Выбор того или иного обжигательного аппарата зависит от масштабов производства, сырья, требуемого качества готовой продукции и ряда других факторов. Наиболее распространена технологическая схема с применением варочных котлов.

Гипсовый камень, поступающий на завод в крупных кусках, сначала дробят в щековых, конусных или молотковых дробилках, затем с одновременным подсушиванием измельчают в мельнице. Процесс сушки и помола целесообразно совмещать в одном аппарате, например в шахтной, аэродробильной или шаровой мельнице. Наибольшее распространение получила шахтная мельница (, состоящая из молотковой мельницы и расположенной над ней шахтой высотой 12-15 м. В нижней части шахты имеются каналы, подающие теплоноситель (горючие газы) с температурой 300-500° С из топок варочных котлов. Молотковая мельница размещена несколько ниже. Гипсовый камень в виде щебня размером 3-4 см подается в мельницу тарельчатым питателем через течку в верхней части камеры, встречает на своем пути быстро вращающиеся била мельницы и измельчается в тонкий порошок. В мельнице из гипса удаляется и некоторая часть кристаллизационной воды.

Варочный котел периодического действия (33) представляет собой обмурованный кирпичом стальной барабан / со сферическим днищем 2, обращенным выпуклой стороной внутрь цилиндра. Для перемешивания гипса в котле имеется мешалка 3, приводимая в движение электродвигателем 4. Раскаленные топочные газы обогревают днище и стенки котла, а также проходят через жаровые трубы 5 внутри котла и в охлажденном состоянии удаляются по дымовой трубе. Продолжительность варки 90-180 мин, причем выдержка 3-4 ч при 140-150° С способствует уменьшению водопотребности гипса -и повышению его прочности. Водопотребность значительно снижается при варке его с добавкой поваренной соли. Полученный полуводный гипс выпускают из котла через люк 6 в бункер выдерживания, где он охлаждается и несколько повышается его качество, а затем гипс поступает на склад готовой продукции. При варке в котле гипс не соприкасается с топочными газами, что. позволяет получать чистую продукцию, не загрязненную золой топлива. В сушильных барабанах вращающихся печей (34) гипс получают обжигом гипсового камня в виде щебня с размером зерен до 20 MAI..

Обжигательной частью сушильного барабана служит наклонный стальной цилиндр диаметром до 2,5 и длиной до 20 м, установленный на роликовые опоры и непрерывно вращающийся. Гипсовый щебень подается в барабан с его приподнятой стороны и при вращении барабана перемещается вниз. Из топки в барабан поступают раскаленные дымовые газы с температурой 600-700° С, которые вентилятором удаляются с противоположной стороны барабана с температурой около 100° С. При движении вдоль барабана газы встречают гипсовый камень и обжигают его. Обожженный гипс измельчают в одно- или двухкамерных шаровых мельницах, получая строительный гипс, который хранят обычно в круглых си-лосах диаметром 6-10 м.

При обжиге гипса во взвешенном состоянии совмещают две операции- измельчение и обжиг. По этой схеме (35) последовательность операций такая. Поступающий со склада гипсовый камень сначала дробят в щековой дробилке, а затем в молотковой до получения зерен размером 10-15 мм. Раздробленный материал элеватором через расходный бункер подается в шаровую мельницу, в которой осуществляется совместный помол и обжиг гипсового щебня. В шаровую мельницу из специальной топки поступают дымовые газы с температурой 600-700° С. Образующиеся в процессе измельчения частицы гипса увлекаются из мельницы потоком горячих дымовых газов, дегидратируются в этом потоке до полуводной модификации и попадают через сепаратор в пылеосадительные устройства. В сепараторе выделяются крупные зерна гипса, которые возвращаются в мельницу на дополнительное измельчение. В пылеосадительных устройствах обезвоженный гипс выделяется из газового потока и направляется в бункер готовой продукции, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу. Получение гипса при совмещенном помоле и обжиге отличается главным образом типами мельниц и дробилок, а также тем, что иногда мельницы работают с рециркуляцией газов, прошедших пылеосадительные аппараты.

Применяется строительный гипс для производства гипсовых и гип-собетонных строительных изделий для внутренних частей зданий:- перегородочных плит, панелей, сухой штукатурки, для приготовления гипсовых и смешанных растворов, а также производства декоративных и отделочных материалов, например искусственного мрамора

Магнезиальные вяжущие.

Разновидностями магнезиальных вяжущих веществ являются каустический магнезит и каустический доломит.

Каустический магнезит получают при обжиге горной породы магнезита MgCO3 в шахтных или вращающихся печах при 700-800° В результате магнезит разлагается по реакции MgCOe-^MgO + CO акция разложения MgCO3 обратимая, поэтому при обжиге магнезита необходимо интенсивно удалять из печи СО2 при помощи естественной или искусственной тяги. Оставшееся твердое вещество - окись магния - измельчают в тонкий порошок и упаковывают в металлические барабаны. Обожженный магнезит целесообразно размалывать в шаровой мельнице с сепаратором.

Каустический магнезит твердеет сравнительно быстро: схватывание его должно наступать не ранее 20 мин, а конец - не позднее 6 ч от момента затворения. Марки каустического магнезита по СНиП 1-В.2г62 по показаниям прочности при сжатии образцов-кубов из жесткого трамбованного раствора состава 1: 3 по весу через 28 суток воздушного твердения установлены 400, 500 и 600.

Каустический доломит MgO СаСО3 получают путем обжига при 650-750° С природного доломита MgCO3 СаСО3 с последующим тонким измельчением продукта. При температуре обжига СаСО3 не разлагается и остается в инертном виде как балласт, что делает вяжущую активность каустического доломита ниже, чем каустического магнезита.

Каустический доломит содержит значительное количество углекислого кальция: в нем должно быть не менее 15% окиси магния и не более 2,5% окиси кальция, поэтому качество его ниже, чем каустического магнезита и марки его только 100-300.

\ Магнезиальные вяжущие затворяют не водой, а водными растворами солей сернокислого или хлористого магния. Наиболее распространенным затворителем является раствор хлористого магния MgCb, так как он обеспечивает большую прочность. Магнезиальные вяжущие слабо сопротивляются действию воды, и их можно использовать только при твердении на воздухе с относительной влажностью не более 60%. Каустический магнезит легко поглощает влагу и углекислоту из воздуха, в результате чего образуются гидрат окиси магния и углекислый магний. Поэтому хранить его надо в плотной герметической таре.

На основе магнезиальных вяжущих изготовляют ксилолит (смесь вяжущего с опилками), используемый для устройства полов, фибролит и другие теплоизоляционные материалы. Применяют магнезиальные вяжущие и при производстве изделий для внутренней облицовки помещений, изготовления пенобетона, оснований под чистые полы, скульптурных изделий.

Похожая информация.