生产工艺
石灰
原始的石灰生产工艺是将石灰石与燃料(木材)分层铺放,引火煅烧一周即得。现代则采用机械化、半机械化立窑以及回转窑、沸腾炉等设备进行生产。煅烧时间也相应地缩短,用回转窑生产石灰仅需2~4小时,比用立窑生产可提高生产效率5倍以上。又出现了横流式、双斜坡式及烧油环行立窑和带预热器的短回转窑等节能效果显著的工艺和设备,燃料也扩大为煤、焦炭、重油或液化气等。
原料成分
凡是以为主要成分的**岩石,如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等,都可用来生产石灰。
将主要成分为的**岩石,在适当温度下煅烧,排除分解出的二氧化碳后,所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰,又称生石灰。
在实际生产中,为加快分解,煅烧温度常提高到1000~1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因,石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中的未*分解,使用时缺乏粘结力。过火石灰结构密实,表面常包覆一层熔融物,熟化很慢。由于生产原料中常含有碳酸镁(MgCO3),因此生石灰中还含有次要成分氧化镁(MgO),根据氧化镁含量的多少,生石灰分为钙质石灰(MgO≤5%)和镁质石灰(MgO>5%)。
生石灰呈白色或灰色块状,为便于使用,块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。生石灰粉是由块状生石灰磨细而得到的细粉,其主要成分是CaO;消石灰粉是块状生石灰用适量水熟化而得到的粉末,又称熟石灰,其主要成分是Ca(OH)2;石灰膏是块状生石灰用较多的水(约为生石灰体积的3—4倍)熟化而得到的膏状物.也称石灰浆。其主要成分也是Ca(OH)2。
化学式:
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
熟石灰在水处理剂种类中,它不是高分子聚合物,但在实际使用中却比其更为广泛。下面,我们一起来看一看它在废水处理中有些什么样的作用呢?
1、废水调碱应用
在进行废水处理中,大部分废水需要行中和调节,使水中pH值达到后续处理要求。而酸性废水调碱一般以投加熟石灰、等碱性剂为主。碱性废水调酸中和则以、等酸性剂为主。当然,在条件允许的情况下,可以使两种废水混合进行中和调节。
2、废水混凝吸附应用
熟石灰对水中悬浮物都有一定的吸附作用。熟石灰与硅藻土作为其混合型剂,具有这些材料的共性,并难使之同时发挥作用,使其综用更强。其混凝吸附作用对水中磷、氟、COD等都有很好的去除作用。
3、破络应用
与其它混凝剂相比,在废水处理中,熟石灰还具有对废水中的络合物进行破除,破坏氨基磺酸根与金属离子的结合,抑制金属离子与及次氯酸根进行催化分解反应,适用于提高络合废水的处理达标率。
4、重金属处理应用
对于水中重金属物质,使用熟石灰可使水*部分重金属悬浮物*互斥力并在其强有力的吸附作用下形成沉淀。再通过固液分离进行处理。
5、其它应用
熟石灰在废水处理中还可以降低生化需氧量,对水体中的及病菌进行杀灭作用,因此,也常用于环境中的处理。还可对废水中的氨氮进行去除,对乳化液废水进行脱稳破乳作用等。
溶解度解析
大多数固体物质溶于水时吸收热量,根据平衡原理,当温度升高时,平衡有利于向吸热的方向,所以,这些物质的溶解度随温度升高而,例如KNO3、NH4NO3等。有少数物质,溶解时有放热现象,一般地说,它们的溶解度随着温度的升高而降低,例如氢氧化钙等。 对氢氧化钙的溶解度随着温度升高而降低的问题,还有一种解释,氢氧化钙有两种水合物〔Ca(OH)2·2H2O和Ca(OH)2·12H2O〕。这两种水合物的溶解度较大,无水氢氧化钙的溶解度很小。随着温度的升高,这些结晶水合物逐渐变为无水氢氧化钙,所以,氢氧化钙的溶解度就随着温度的升高而减小。 系统解释氢氧化钙的溶解度将在很大程度上**出初中课程的知识范围。离子化合物的溶解可大致分为两个过程。首先固体离子化合物与水亲和发生溶剂化作用(可简单的认为离子化合物先以“分子”的形式进入溶剂中),然后这些已进入溶剂的“分子”发生电离作用形成离子。 过程1(即电离过程)只能是一个吸热过程(可从系统的电势能的角度分析而知)。而过程2(即溶剂化过程)的热效应却不一定。 我们以固体Ca(OH)2溶于水为例。溶解前的体系是氢氧化钙固体和纯水。 对于过程2:Ca(OH)2(固体)+nH2O → Ca(OH)2.nH2O(溶液)的热效应主要取决于氢氧化钙是否与水作用形成配合物即Ca(OH)2.nH2O的形式(n的值取决于钙元素的空电子轨道数目和其他外部条件如温度条件等)。事实上氢氧化钙是能和水形成配和物的。而形成配合物的过程是一个放热过程。形成的配合可以发生过程2(即电离过程):
Ca(OH)2.nH2O → Ca(H2O)n2+ + 2 OH-
由于钙元素与水分子的配合过程的放热效应很大,它包含于过程1中,**过了过程1与过程2中其它有热效应的过程的影响,故氢氧化钙的溶解过程总的热效应是放热。温度升高将会使溶解平衡过程向相反方向,故而氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小。体系在溶解前后总的能量比较是溶解前大于溶解后。多余的能量以热能的形式放出。
E、碳化石灰板 将磨细生石灰、纤维状填料(如玻璃纤维)或轻质骨料加水搅拌成型为坯体,然后再通入二氧化碳进行人工碳化(约12~)而成的一种轻质板材。适合作非承重的内隔墙板、顶棚等。
生石灰块及生石灰粉须在干燥条件下运输和储存,且不宜存放太久。长期存放时应在密闭条件下,且应防潮、**。
石灰在土木工程中应用范围很广,主要用途如下:
(1)石灰乳和砂浆 消石灰粉或石灰膏掺加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆,用于砌筑或抹灰工程。
(2)石灰稳定土将消石灰粉或生石灰粉掺入各种粉碎或原来松散的土中,经拌合、压实及养护后得到的混合料,称为石灰稳定土。它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。粘土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝与氢氧化钙发生反应,生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙,使粘土的抗渗能力,抗压强度,耐水性得到改善。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。
(3)硅酸盐制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等)为主要原料,经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙,所以称为硅酸盐制品,常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。
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