В качестве сырья для производства различных строительных материалов на основе гипса используются гипсовые вяжущие вещества. Они производятся из природного двуводного гипса СаSO4 2Н2O, называемого гипсовым камнем, природного ангидрита СаSO4 и некоторых отходов промышленности, содержащих двуводный СаSO4 2H2O или безводный CaSO4
|
Природный гипс - порода осадочного происхождения, имеющая различные модификации. Его разновидности: плотный мелкозернистый гипс с сахароварным изломом или крупнозернистый с беспорядочно расположенными кристаллами (алебастр); волокнистая порода из нитевидных кристаллов с шелковистым отливом (селенит) и пластинчатый гипс с прозрачными кристаллами слоистой структуры (гипсовый шпат). Окраска гипса зависит от наличия примесей, в частности оксида железа. Исходный продукт - двуводный гидрат сульфата кальция СаSO4 2H2O - имеет следующие характеристики: Плотность гипсового камня, кг/м3 | 2200-2400 | Насыпная плотность камня, кг/м3 | 1300-1600 | Влажность, % | 3-5 | Твердость по шкале Мооса | 2 | Растворимость гипса в воде в пересчете на CaS04, г/л, при: | 18 °С | 0,2 | 40°С | 0,21 | 100°С | 0,17 | Теплопроводность в интервале 16-46°С, Вт/(м.К) | 0,43 | Содержание CaS04 2H2O в гипсовом камне, %, для сортов: | I | не менее 95 | II | 90 | III | 80 | IV | 70 |
Ангидрит - безводный сульфат кальция CaS04 - встречается в природе значительно реже, часто он сопутствует месторождениям гипса. Ангидрит более плотен и прочен, чем гипс. Плотность ангидрита 2900-3100 кг/м3. Гипсовые вяжущие вещества в зависимости от температуры тепловой обработки сырья разделяют на две группы: низкообжиговые (до 250°С) и высокообжиговые (свыше 450°С). Схема термических превращений различных модификаций гипса приведена ниже. Двуводный сернокислый кальций CaS04 2Н20 | При обработке в атмосфере, насыщенной водяным паром, или в жидких средах при 115°С (alfa) - полугидрат CaS04 * 0,5Н2О | При обработке в атмосфере, не насыщенной водяными парами при 107°С (beta) - полугидрат CaS04 * 0,5H2O | При нагревании до 200-210°С (alfa) - обезвоженный полугидрат CaS04 * 0,5Н2О | При нагревании до 170-180°С (beta) - обезвоженный полугидрат CaS04 * 0,5Н2О | При нагревании до 220-250°С (alfa) - растворимый ангидрит CaS04 | При нагревании до 320-360°С (beta) - растворимый ангидрит CaS04 | При нагревании выше 450°С - нерастворимый ангидрит CaS04
При нагревании более 750-1000 °С - частичное разложение: CaS04=2СаО + 2SO2 + O2
|
Основа производства гипсовых вяжущих - дегидратация двуводного гипса по приведенной схеме. При дегидратации путем нагревания двуводного гипса в открытых аппаратах окружающей средой является воздух со сравнительно низкой относительной влажностью. Вода выделяется из гипса в виде пара. При дегидратации гипса в закрытых аппаратах при повышенном давлении вода из гипса выделяется в капельно-жидком состоянии. Медленное обезвоживание гипса начинается уже при 65°С. Применительно к альфа - и бета - полугидратам, альфа - и бета - обезвоженным полугидратам и растворимым ангидритам термин "модификация гипса" является условным. Различия между ними обусловлены энергетическим состоянием, связанным с микроструктурой и размером поверхности частичек этих веществ. |
