Обжиг извести

ИЗВЕСТЬ, вяжущий материал воздушного или гидравлич. твердения (соотв. воздушная и гидравлич. И.). Получ. обжигом кусковых известково-магнезиальных карбонатных горных пород (известняка, мела и др.) при 1000—1200 °С в шахтных, вращающихся и др. печах. Воздушная И. состоит в осн. из СаО и MgO (до 5% MgO — кальциевая, от 5 до 20% — магнезиальная, до 40% — доломитовая). Officiel Christian Louboutin Гидравлич. И. содержит, помимо СаО и MgO, силикаты, алюминаты и ферраты Са. Образующаяся в обжиговых печах т. н. негашеная И.— крупные комья серого или желтоватого цвета (см. Кальция оксид). При взаимод. ее с водой образуется т. н. гашеная И., состоящая в основном из гидроксида кальция Са(ОН)₂. В процессе гашения протекает сильно экзотермическая реакция: СаО+Н₂О= Са(ОН)₂ с образованием гидроксида кальция. Реакция протекает с выделением большого (?) кол-ва тепла, вследствие чего вода закипает, переходя в парообразное (газообразное) состояние. В газообразном состоянии (паре) в воде образуются частицы того же состава, что и в жидком – ионные пары с полярными зарядами (?) (Н) и (О). В соответствии с протонной теорией вода является по отношению к самой себе амфолитом, т. е. обладает свойством в одних условиях отдавать протоны, а в других принимать: и что объясняет протекания автопротолиза воды (см. Химия. Справ. Пер. с нем. 2-е изд. –М.: Химия,2000. –648 с.). Водяные пары разрыхляют известь и она превращается в высоко дисперсный порошок (отсюда название — пушонка). Строит, растворы готовят как из гашеной, так и из негашеной молотой извести; последние быстрее твердеют и сохнут. Применяется известь в производстве силикатных изделий, бетонов низких марок, штукатурных смесей. CaO – оксид кальция t_пл = 2630⁰С, гигроскопичен; с водой образует гидроксид кальцияСа(ОН)_{2 (} гашеную известь). [Табунщиков Н. П., Производство извести, М., 1974.].

Гидроксид кальция Са(ОН)₂

Тривиальные названия: гашеная известь; прозрачный (почти насыщенный) водный раствор Са(ОН)₂—известковая вода, водная суспензия Са(ОН)₂ — известковое молоко. Получение. Взаимодействие оксида кальция с водой (гашение извести). Свойства. Белый порошок. Мало растворим в воде (0,16 г в 100 г воды). Известковая вода имеет щелочную реакцию и мутнеет на воздухе в результате взаимодействия с диоксидом углерода с выпадением осадка карбоната кальция: Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСОз + Н₂О При пропускании диоксида углерода в известковую воду получающийся вначале осадок СаСО₃ затем полностью исчезает, поскольку малорастворимый карбонат переходит в хорошо растворимый гидрокарбонат кальция: СаСОз + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂ При нагревании раствора вновь осаждается СаСО₃, термическая устойчивость которого намного выше, чем у гидрокарбоната Са(НСОз)₂. Применение. Основные области применения гашеной извести: приготовление известкового строительного раствора, производство хлорной извести [смесь Са(СlO)₂, СаС1₂ и Са(ОН)₂] и других соединений кальция, известковых удобрений и защитных средств для растений (известково-серный отвар), каустификация соды Na₂CO₃ и поташа К₂СОз, умягчение воды, дубление кож, нейтрализация сточных вод, выделение органических солей кальция hj растительных соков и получение самих органических кислот по обменной реакции с серной кислотой. Строительный раствор — тестообразная масса, служащая связующим средство: для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) поверхностей и для других строительных целей. Состав: песок + связующее + вода. Воздушный строитель ный раствор отвердевает («схватывается») на воздухе, гидравлический раствор отвердевает только под водой. В качестве связующего в воздушных растворах используются гашеная известь (известковый строительный раствор), гипс (гипсовый строительный раствор) и глина {глиняный строительный раствор). Известковый строительный раствор содержит 10 % СаО, 15 % Н₂О и 75 % песка-: для его получения смешивают 1 часть тестообразной гашеной извести и 3 части песка. «Схватывание» такого раствора обусловлено химическим процессом поглощения диоксида углерода из воздуха: Са(ОН)₂ + CO₂= СаСОз + Н₂О Освобождающаяся вода обеспечивает влажность новых строений. Гипсовый строительный раствор использовался еще 3—4 тысячи лет тому назад при строительстве древнеегипетских пирамид. «Схватывание» такого раствора обеспечивается химическим связыванием воды (см. ниже, сульфат кальция СаSO₄). Суглинок (глинистая почва) есть природный глиняный строительный раствор. «Схватывание» этого раствора имеет физическую природу: вода испаряется и зерна песка сцепляются с глиной. В качестве связующего в гидравлических растворах используются цемент (цементный строительный раствор), гидравлическая известь и смешанное вяжущее. Цементный строительный раствор отвердевает в результате химического присоединения воды (см. 14.6). Гидравлическую известь получают при обжиге глиносодержащих известняков; температура обжига должна быть ниже температуры спекания во избежание химического взаимодействия негашеной извести с глиноземом. «Схватывание» строительного раствора с этим связующим достигается химическим поглощением воды. Смешанное вяжущее получают смешиванием и перемалыванием гидравлических материалов с инициаторами. Например, в качестве вяжущего применяется смесь из цемента, летучей буроугольной золы, гипса или ангидрита. Раствор с таким вяжущим «схватывается» за счет связывания воды. По прочности сцепления поверхностей этот раствор занимает промежуточное место между растворами с гидравлической известью и цементом. При проектировании технологических агрегатов и процессов тепловой обработки материалов должны быть указаны (полностью или частично) следующие данные:

1. технологическое назначение процесса и реализующего его агрегата, материал, форма и размер тел, подвергаемых тепловой обработке, их начальное и желаемое конечное (тепловое, технологически важное состояние, микроструктура, степень диссоциации и т. п.), а также особые условия выполнения технологического процесса (предупреждение окисления или обезуглераживания, создание вакуума, необходимость температурных выдержек, промежуточного охлаждения и т. д.);
2. желательная, в некоторых случаях, заданная, конструкция технологического агрегата;
3. производительность;
4. энергоноситель (топливо, электрический ток, сжатый газ) или сочетание различных его видов;
5. показатели (желательные или требуемые) режимов работы установки;
6. степень механизации процесса, а также автоматизации контроля и управления технологическим процессом;
7. мероприятия по технике безопасности и охранен труда;
8. экономическое обоснование целесообразности разработки;
9. требуемый объем расчетов — технологических условий работы, экономической целесообразности того или иного вида энергоносителя, теплового и аэродинамического режимов работы, технико-экономических показателей функционирования агрегата (удельная энергоемкость, удельные расходы энергоносителя, тепла и т. п.).

Пример У-2. [с.99: Китаев Б. И. и др. Теплотехнические расчеты металлургических процессов. Изд-во «Металлургия», 1970. с.528,] Вычислить расход воздуха, количество и состав продуктов сгорания природного газа, при следующих исходных данных. Газ сухой. Состав: СН₄ = 95,82%; С₂Н₆ = = 2,04%; С₃Н₈ = 1,02%; С₄Н₁₀ = 0,41%; СО₂ = 0,2%; N₂ = 0,51%; содержание влаги сухом газе = 15,55 г/м³. Необходимо также вычислить теоретическую и балансовую температуры горения при условии, что температуры подогрева газа и воздуха равны 300° С. Газ сжигается в горелках с частичным предварительным перемешиванием. Поэтому, согласно табл. 18, величина коэффициента расхода воздуха α = 1,1, а допустимая величина химического недожога = 2%. Состав влажного газа. При — 15,55 г/м³ содержание водяных паров в газе При Н₂О = 1,9% получим, что действительное содержание СН₄ СН₄ = С После пересчета состав влажного газа: СН₄ = 94%; С₂Н₆ == 2%; С₃Н₈ = 1%; С₄Н₁₀ = 0.4%; СО₂ = 0,2%; N₂ = 0,5%; Н₂О = 1,9%. Расход кислорода на горение 0,01 (т + 0,01 (2СН₄ + 3,5С₂Н₆ + 5С₃Н₈ + 6,5С₄Н₁₀) = 0,01 (2^.94+ 3,5^.2+ 5^.1+6,5^.0,4) = 2,026 м ³!м³. Теоретический расход воздуха L_o (1 + k)V_Ог= 4,76 ^.2,026 = 9,65 м³/м³. Действительный расход воздуха L_a= αL₀ — 1,1*9,65 = 10,62 м³/м³. Объемы отдельных составляющих продуктов сгорания, м³/м³ газа: _{O 2} = = 0,01 (СО₂ + СН₄ + 2С₂,Н₆ + ЗС₃Н₈ + 4С₄Н₈) = = 0,01 (0,2 + 94 + 2^.2 + 3^.1 + 4^.0,4) =1,028; = 0,01 (2СН₄ + ЗС₂Н₆ + 4С₃Н₈ + 5С₄Н₁₀ + 1,9) = = 0,01 (2 ^.94 + 3-2 + 4-1 + 5-0,4 + 1,9) = 2,019; = 0,01N₂ + αk = 0,005 + 1,1 -3 76-2,026 = 8,385; V_O2= (α— 1) V_O2 = 0,1-2,026 = 0,203. Общее количество продуктов сгорания (дыма): V_α= + V_HoO + V_Ni + V_Ot = 1,028 + 2,019 + 8,385 + 0,203 = 11,635 м³/м³ Вследствие химического недожога рассчитанный объем продуктов сгорания и их состав будут несколько отличаться от фактического. При относительно небольшой величине недожога этой разностью можно пренебречь. Состав продуктов сгорания (дыма): N₂ = O₂ = 1,75% . Плотность продуктов сгорания Теплота сгорания газа = 358СН₄ + 636С₂Н₂ + 913С₃Н₈ + 1185С₄Н₁₀ = = 358-94 + 636-2 + 913-1 + 1185-0,4 = 36328 кдж/м³ (8660 ккал/м³). Определим L_a и Vα по упрощенным формулам. Для природного газа, имеющего > 8550 ккал/нм³, l= 1,105; S₁ = 0,38; S₂ = —0,075 (см. табл. 20). Тогда L_o = 0,001105-8630 = 9,49 м³/м³; L_a = αL₀ = 1,1^.9,49 = 10,45 м³/м³; ΔV = 0.38 + 0,075^.8,63 = 1,03 м³/м³; Va = Lα + ΔV= 10,45 + 1,03 = 11,48 м³/м³. Химическая энтальпия продуктов сгорания: а) без учета химической неполноты сгорания (недожога). i_x= 3120 кдж/м³ (745 ккал/м³); ■ б) с учетом химической неполноты сгорания (химического недожога) i_x = (730 ккал/м³). Энтальпию подогретых газа и воздуха можно также вычислить с помощью таблицы, [с. 429 и 430]. При 300° С энтальпия воздуха равна 94,38 ккал/м³. Средняя теплоемкость газа с = 0,01 [0,4505СН₄ + 0,596 (С₃Н₆ + С₃Н₈ + С₄H₁₀) + 0,4449СО₂ + 0.3121N₂ + +0,3864Н₂О] = 0,01 [0,4505^.,94 + 0,596-3,4 + 0,4449^.,0,2 + 0,3121-0,5 + 0,3864-1,9] = 0,4536 ккал/(м^я-град). Энтальпия продуктов сгорания без учета химического недожога i_общ = ix + 136+ 94,384,187 = 3120 + 1363120 + 49 + 362 = 3531 кдж/м³. Общая энтальпия с учетом химического недожога i⁶_oбщ = 3060 + 49 + 362 = 3471 кдж/м³. adidas ace Содержание воздуха в продуктах сгорания V_L= тогда температура горения составит: теоретическая t_α^т = 2025° С и балансовая — t _α^б = 2090° С (см. приложение II книги). 4. РАСЧЕТ ВЫСОТНЫХ РАЗМЕРОВ АГРЕГАТА (ПЕЧИ) ДЛЯ ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА (c. 235) додяные числ, мпература, «С Рис. 81. Схема теплообмена в печах для обжига карбонатов (с противотоком) Этот расчет выполняют как расчет теплообменного аппарата, который должен обеспечить нагрев двигающегося слоя частиц известняка до температуры, гарантирующей отсутствие недожега (недопала) (~900° С), причем поверхностью нагрева этого аппарата является поверхность самих частиц известняка. В качестве теплоносителя принимаем продукты полного сгорания топлива. Таким образом, для печей на газовом топливе результат такого расчета дает полную высоту агрегата. Как и в доменной печи, схема теплообмена в известково-обжигательной печи имеет S-образную форму, как показано на рис. 81. Для ГДД схема теплообмена, очевидно, подобна схеме имеющей место в шахтной печи с прямотоком. В зоне обжига теплоемкость (отношение подведенной к телу количества теплоты к достигнутой разности температур) потока материалов резко возрастает за счет развития эндотермического процесса (с поглощением теплоты) диссоциации карбонатов. Таким образом, температурные поля печи представляют собой взаимосвязанную систему, и изменение температуры в одном горизонте обязательно вызовет изменение ее в другом. Например, желая уменьшить температуру колошника t_K (см. рис. 81), можно уменьшением удельного расхода топлива. Но это обязательно вызовет изменение конечной температуры материалов в зоне обжига t_x. Эта температура снизится, что может привести к появлению недожога. Расчет, следовательно, нужно начинать с теплового баланса зоны обжига. Это вполне возможно, так как теплообмен завершен и тепловой баланс этой зоны автономен [Китаев Б. И. и др. Теплообмен в доменной печи. Из-во «Металлургия»,1966 ]. Отсюда определяется удельный расход топлива, и далее можно будет непосредственно перейти к расчету высотных размеров всех трех зон печи по формулам: а) для противотока при условии- W_Г >W_М (! нам нужно для прямотока) при W (Х-3), б) для противотока при условии W_Г < W_М (Х-6) для высот ступеней завершенного теплообмена. Здесь W _Г и W_М — водяные эквиваленты потоков газа и материала (извести), которые представляют собой произведение расхода газа на удельную теплоемкость: W= G ^. c кДж/(ч ^. град) или ккал/ч ^. град. Таким образом, W представляет собой расход воды, кг/час, эквивалентный по теплоемкости данному конкретному потоку. Если теплоемкость берется в ккал/(кг^. град), то произведение (G ^.c) численно совпадает с водяным числом, так как для воды с=1. basket nike tn soldes Если же с выразит в кдж/ (кг^.град), то водяное число определяется по формуле W=Gc_м = С /с_в , где с_в – теплоемкость воды. . с_υ — теплоемкость насыпного 1 м³ шихты, ккал/(м³ /град) Пример. (с.235)Определить высотные размеры известковообжигательной печи, отапливаемой природным газом и работающей с интенсивностью (по известняку) горизонтального сечения 1000 кг/(м^{2 .}ч). ugg homme pas cher Размер куска известняка (в примере) d= 100 мм. nike air max command soldes Составим тепловой баланс зоны обжига на 1 кг известняка. Расход тепла: -на диссоциацию известняка 1780 кдж (425 ккал) (?); — на перегрев СаО с 850 до 950° С: 56 – атомная масса СаО; 100 – атомная масса СаСО₃ ; 0,3 — ? отношение теплоемкостей газа при температурах 930 и 850 ⁰С (средняя, в этом интервале температур, теплоемкость газа) — тепловые потери зоны во внешнюю среду (по опытным данным) равны 167,2 кдж; — потери с газами, уходящими из зоны обжига с температурой 850 + 20 = 870° С (см. рис. 81): В (12,5 + 0,22) 1,425^.870 = 15 760В. Здесь В — расход природного газа м³ на 1 кг известняка; 12,5 — количество продуктов сгорания от сжигания 1 м³ природного газа при коэффициенте расхода воздуха α = 1,2; 0,22 — количество СО₂ от диссоциации известняка. Приход тепла: 1) от горения газа B В ^.35 400 кдж; 2) от нагретого воздуха В ^. 11,29 ^. 0,32 • 500 = В7550 кдж. Здесь 11,29 — количество воздуха для горения 1 м³ газа при α = 1,2. Из уравнения теплового баланса 1780 + 70,4 + 167,2 + 15 760В = 35 400В + 7550В находим удельный расход природного газа В: В = 0,074 м³ /кг СаО₃ или, выразив это количество тепла в единицах условного топлива, получим 7,40 = 9,0% от массы известняка. Этот расход топлива обусловит определенную температуру колошника, которую рассчитывают по формуле [67, с. 30] t …см. с.235 Теплотехнические расчеты металлургических печей. Определим отношение водяных чисел для зоны подогрева: Начальная температура известняка t_нач= 0° С. Величина незавершенности теплообмена Δt = 20° С (см. рис. 81). Тогда t_K = 850(1 —0,715) + 0,715^.20 = 286° С. Определение высоты зоны подогрева Высоту зоны подогрева Н₁ определим по формуле (Х-3): Н₁= ω— скорость схода (перемещения) материалов, м/ч; —теплоемкость насыпного кубометра материалов, Дж/(м^3.град); к_υ — коэффициент теплопередачи, вт!(м^3.град). Дальше см.