Известковое тесто – получаемое затворением пушонки избытком воды, состава Ca(OH)2∙nH2O

Сырьё. Сырьём для производства воздушной извести служат кальциево-магниевые карбонатные породы: мел, известняк, доломит.

Технологический процесс производства извести состоит из операций:

- обжига сырья;

- гашения продукта обжига - кипелки;

- утилизация выделяющегося при обжиге оксида углерода (IV).

Первая стадия- обжиг карбонатного сырья - процесс термического разложения карбоната кальция, описываемого уравнением:

CaCO₃ = CaO + CO₂ - Q

Это обратимый, гетерогенный, протекающий с поглощением тепла процесс.

Скорость реакции зависит от:

- температуры;

- парциального давления газа;

- скорости отвода газообразных продуктов из зоны реакции;

- интенсивности подачи тепла.

На практике обжиг ведут при температуре около 1200 º С.

Для обжига карбонатного сырья используются печи различной конструкции:

- шахтные, в которых сырьё смешивается с твёрдым топливом;

- вращающиеся трубчатые;

- кипящего слоя, обогреваемые сжиганием газообразного топлива.

Производительность печей различна и может достигать от 600 до 1000 тонн в сутки.

Вторая стадия – гашение кипелки – является гетерогенным экзотермическим процессом, протекающим по уравнению:

CaO + nH₂O = Ca(OH)₂∙ (n-1)H₂O + Q

В зависимости от соотношения оксида кальция и воды могут быть получены два продукта гашения:

при n = 1 – гидроксид кальция (пушонка);

при n > 1- известковое тесто.

Для гашения извести используются в этом случае известегасильные агрегаты – гидрататоры барабанного типа периодического и непрерывного действия.

Третья стадия – утилизация оксида углерода (IV) - в производстве воздушной извести экономически целесообразна потому, что газ обжиговых печей содержит до 30% оксида углерода, который после высушивания используют в газообразном, жидком и твёрдом состоянии.

 

11.4 Производство стекла

Стёклами называются переохлаждённые расплавы смесей оксидов и бескислородных соединений с высокой вязкостью, обладающие после охлаждения механическими свойствами твёрдого тела.

Структура стекла. В структуре стекла существуют аморфная и кристаллическая фазы, находящиеся в состоянии неустойчивого равновесия.

Вследствие высокой вязкости стеклянного расплава скорость кристаллизации его очень низкая и равновесие сдвинуто в сторону аморфной фазы.

Другими словами, стекло имеет преимущественно аморфную структуру.

Поэтому стёклам присущи свойства, характерные для аморфных тел:

- отсутствие чёткой температуры плавления;

- переход из жидкого состояния в твёрдое в некотором интервале температур.

Этот интервал температур характеризуется определённой температурой размягчения стекла.

Состав силикатных стёкол можно выразить следующеё формулой:

nR₂O∙ mRO∙ pR₂O₃∙ qRO₂,

где n, m, p, q – переменные величины, а

R₂O – оксиды щелочных металлов Na₂O, K₂O, Li₂O;

RO – оксиды щелочноземельных и других двухвалентных металлов CaO, BaO, MgO, PbO, ZnO, FeO;

R₂O₃ – кислотные оксиды Al₂O₃, B₂O₃;

RO₂ - оксид кремния (SiO₂), составляющий до 75% массы.

Все стёкла характеризуются рядом общих свойств: прозрачность, низкая теплопроводность, диэлектрические свойства, высокая химическая стойкость к кислотным реагентам.

Свойства стёкол зависят от:

- состава;

- соотношения основных и кислотных окислов.

1. Оксиды металлов снижают вязкость, температуру размягчения, механическую прочность и твёрдость стёкол.

2. Оксиды щелочноземельных металлов позволяют регулировать вязкость стеклянных расплавов в заданных приделах.

3. Кислотные оксиды повышают механическую прочность, термическую и химическую стойкость стёкол.

По назначению стёкла делятся на строительное, тарное, бытовое, художественное (хрусталь, цветное стекло), химическое, оптическое и стёкла специального назначения.

Состав стёкол. Простейшее силикатное стекло имеет состав, описываемый формулой:

Na₂O∙ CaO∙ 6SiO₂

В таблице 1 приведен состав некоторых сортов стёкол:

Сырьё. Сырьём для производства стёкол служат разнообразные природные и синтетические материалы.

По их роли в образовании стекла, они делятся на пять групп:

1. Стеклообразователи, создающие основу стекла: оксиды кремния и свинца (II), карбонаты калия, натрия и кальция, сульфаты натрия и бария, борная кислота, бура (натрий тетраборнокислый), оксид алюминия.

2. Красители, придающие стеклу необходимый цвет: оксиды и соли металлов, образующие в стекле коллоидные растворы: меди (I), железа (II), кобальта (II), хрома (III), хлорида золота, сульфата меди и др.

3. Глушители, делающие стекло матовым и молочным: оксиды мышьяка (III), олова (IV), сульфид олова (II) и др.

4. Обесцвечиватели, устраняющие жёлтую и зеленоватую окраску стекла: оксид марганца (IV) и др.

5. Осветлители, устраняющие из стекломассы газовые включения: нитрат натрия, хлорид аммония, оксид мышьяка (III) и др.