Technologie výroby vápna, aplikace, doprava a skladování

Vzdušné vápno je nejjednodušší místní pojivo získané spalováním vápence, křídy, odpadu z skořápkových hornin, dolomitizovaného vápence a dalších přírodních materiálů a odpadu z chemické výroby obsahujícího oxid uhličitý bez významných nečistot jílových látek (méně než 8 %).

Vápno se pálí, dokud není možné co nejúplnější uvolnění oxidu uhličitého, ale ne dříve než do slinování.

Výsledkem je produkt ve formě bílých nebo téměř bezbarvých kousků, jehož hlavní složkou je bezvodý oxid vápenatý CaO a menší část oxid hořečnatý – MgO. Tento produkt se nazývá pálené vápno (kusové vápno nebo pálené vápno). Rozemletím tohoto vápna na jemný prášek se získává mleté pálené vápno, používané ve stavebnictví podle metody I. V. Smirnova.

Nepálené vápno se chemicky slučuje s vodou a tvoří hašené (hydratované) vápno, jehož hlavní složkou je hydrát oxidu vápenatého Ca(OH)2. Při hašení omezeným množstvím vody (ale dostatečným podle chemických výpočtů s přihlédnutím k odpařování) se rozpadá na jemný prášek zvaný chomáček. Při hašení velkým množstvím vody nebo při smíchání chomáčku s vodou se získá vápenná pasta. Pokud se tato pasta zředí ještě větším množstvím vody, získáme vápenné mléko.

Výroba stavebního vápna

Proces výroby vápna spočívá převážně ve výpalu, který se provádí v pecích různých systémů, převážně ve vertikálních šachtových pecích, méně často v kruhových a rotačních pecích.

Ty se používají k spalování malých kousků vápence. Po zahřátí na určitou teplotu a udržování na této teplotě se vápenec rozkládá podle reakce:
CaCO42,5 + 2 kcal = CaO + COXNUMX.
Tato reakce, nazývaná dekarbonizace, je endotermická, tj. probíhá za absorpce tepla. Rozklad 1 grammolekuly CaCO100 (42,5 g) spotřebuje XNUMX kcal tepla.
Při normálním atmosférickém tlaku (760 mm Hg) je pro výpal nutná teplota mírně nad 900 °C. Pro rychlejší přenos tepla z horkých plynů na kusy vápence se však teplota v pecích zvyšuje na 1100–1200 °C.

Pec pracující metodou lití: 1 – místo vkládání; 2 – ohřívací zóna; 3 – vypalovací zóna; 4 – chladicí zóna; 5 – místo

Vertikální šachtové pece

Nejběžnější šachtové (vertikální) pece na výpal vápna pracují nepřetržitě. V takové peci probíhají současně následující procesy: sušení materiálu, vypalování (dekarbonizace) a chlazení. Suroviny v kusech po 5-10 cm, Vápno se přikládá shora, suší se a ohřívá se horkými výfukovými plyny. Výpal probíhá ve střední části pece. Poté vypálený materiál klesá dolů a je ochlazován vzduchem proudícím zespodu výstupním otvorem. Vzduch vstupující do pece se ohřívá kontaktem s vápnem a stoupá nahoru, aby podpořil spalování.

V závislosti na druhu použitého paliva mají šachtové pece různá provedení a dělí se na:

1. pece pracující metodou lití,
2. kamna s dálkovým topeništěm
3. plyn.

Přerušované pece se používají v případech, kdy je palivem antracit, libové uhlí nebo koks, které produkují krátký plamen. V takových pecích se palivo vkládá ve vrstvách prokládaných vápencem. Nevýhodou přerušovaných pecí je, že během výpalu se popel mísí s vápnem a výpal v nich vyžaduje cenné palivo, často dovážené.

Pece s dálkovými topeništěmi

Pece s oddělenými topeništěmi pracují na palivo s dlouhým plamenem (hnědé uhlí, palivové dříví, rašelina atd.). Takové palivo obsahuje velké množství uhlovodíků; v sypacích pecích v důsledku suché destilace nebo dokonce zapálení ztrácí značnou část své výhřevnosti ještě před dosažením vypalovací zóny. Aby se tomu zabránilo, používají se pro spalování paliva s dlouhým plamenem samostatná (oddálená) topeniště, která vstupují do pece ve spodní části vypalovací zóny. Pece tohoto typu, protože umožňují používat levné místní palivo. U velkých pecí je nakládání a vykládání mechanizováno, pro urychlení vypalování a zvýšení produktivity pece se používá umělé dmýchání vzduchu. Za těchto podmínek se již dosáhlo odstranění vápna až 1200 kg na 1 m3 za den.

Pec s oddělenými topeništěmi: 1 – oddělené topeniště

Plynové pece se vytápí zemním plynem nebo plynem získaným zplyňováním paliva v samostatném generátoru, případně v tzv. poloplynových vzdálených pecích. V plynových pecích se popel nedostává do vápna, proto se v nich získávají nejčistší druhy vápna.

Pálené vápno obsahuje částečně neuhasitelné kusy (nedopálené) a kusy, které se pomalu hasí (přepálené). K nedopálení dochází v důsledku velké velikosti kusů vypáleného materiálu nebo nerovnoměrného rozložení teplot v peci. Je nežádoucí, protože se jedná o balast.

Nebezpečné je nedopálené a zejména přepálené vápno – takové vápno hasí velmi pomalu, takže po položení zdi nebo nanesení omítky se mohou v důsledku pozdního hašení kousků vápna objevit praskliny. Přepálení se vyznačuje spékáním vápna s nečistotami oxidu křemičitého, oxidu hlinitého a oxidu železa, a také zhutňováním oxidu vápenatého za vysokých teplot. Příměs uhličitanu hořečnatého, který se rozkládá za nižší teploty než uhličitan vápenatý, může snadno vést k přepálení.

Během výpalu vápenec mírně zmenšuje svůj objem a výrazně i svou hmotnost, protože ztrácí oxid uhličitý, který v čistém vápenci tvoří až 44 % celkové hmotnosti. V důsledku ztráty oxidu uhličitého jsou kusy vápna po výpalu porézní. Měrná hmotnost páleného vápna je asi 3,1, objemová hmotnost kolísá mezi 800 a 1000 kg/m3.

Průmyslový odpad z vápna:

Podzol — odpadní produkt kožedělného průmyslu, získaný při činění kůže, je vápenná pasta, jejíž kvalita odpovídá vápnu třetí a nižší třídy, kontaminovanému zvířecími chlupy a zbytky kůže. Podzoly „krátké destilace“ obsahují rozpustné soli, které po zaschnutí roztoku způsobují výkvěty. Proto by měla být dána přednost podzolům „dlouhé destilace“. Podzoly obsahující rozkládající se organické nečistoty musí být uchovávány na haldách odpadu po dobu jednoho nebo dvou měsíců.

Podzoly se používají v nízkokvalitních stavebních maltách (po ověřovacích zkouškách) pro zdivo.

Karbidový kal — odpad z výroby acetylenu z karbidu vápníku; je to vápenná pasta, jejíž kvalita odpovídá vápnu druhé a vyšší třídy; často obsahuje zrna nerozloženého karbidu a rozpuštěný acetylen. Takový kal musí zrát jeden nebo dva měsíce, dokud nezmizí zápach acetylenu. Karbidový kal se používá do stavebních roztoků a na bílení.

Okshara — odpad bělicího prášku používaného k bělení příze a tkanin — je vápenná pasta obsahující 2–4 % chloridu vápenatého a 1,5–2,5 % volného chloru (v čerstvém stavu). Okšara by se měla skladovat na haldách odpadu pět až šest měsíců. Používá se ve stavebních roztocích (vápno — okšara smíchaná s obyčejným vápnem, smíchaná — místo vápenné pasty).

Odpad z hašení vápna — směs nehašených kusů s částečně hašeným vápnem. Po vysušení a mletí vzniká slabě hydraulické vápno. Hasící odpad, uchovávaný vlhký na skládkách a filtrovaný přes síta o velikosti ok 2,5–5 mm, lze použít v roztocích místo velmi chudého vápna.

Kal z filtračního lisu — odpad z cukrovarů. Po vysušení a vypálení vytváří vzdušné pojivo vhodné pro malty ve zdivu. Po vypálení ve směsi s hlínou vytváří hydraulické pojivo.

Aplikace, přeprava a skladování vápna

Vápno se používá hlavně k výrobě vápenopískových, vápenostruskových a dalších malt používaných ke zdění cihelných a kamenných zdí a k omítání. Pro pokládku základů ve vlhkých místech, pro základy a stěny vícepodlažních budov jsou jednoduché vápenné malty nevhodné. V těchto případech se používají cemento-vápeno a cementové malty.

Vápenná pasta v čisté formě se nepoužívá, protože při sušení se výrazně smršťuje a praská; písek nebo struska slouží jako pevná kostra, která snižuje smršťování vápna.
V zemědělské výstavbě se pro stavbu dusaných stěn budov používají vápenopískové malty a betony.
Vápno se ve velkém množství používá k výrobě vápenopískových cihel a částečně i k výrobě směsných pojiv.

Vápno (ve formě vápenného mléka) slouží jako pojivo pro vápenné barvy.
Kusové pálené vápno se přepravuje volně ložené v železničních vagónech, v uzavřených vagónech a v kontejnerech. Při přepravě v automobilech musí být zakryto plachtou, aby se zabránilo vniknutí dešťové vody a jeho předčasnému hašení. Jako nádoby na mleté pálené vápno slouží uzavřené kovové nádoby, papírové bitumenové pytle nebo ocelové sudy.

Nehašené vápno a hašené vápno by se na staveništích mělo skladovat v uzavřených skladech s pevnou střechou, stěnami a prkennou podlahou vyvýšenou nad zemí. Aby se zabránilo výraznému zhoršení kvality vápna, nemělo by se skladovat ve skladu déle než jeden měsíc, a to ani v suchém podnebí. V papírových bitumenových pytlích by trvanlivost mletého páleného vápna neměla překročit 10–20 dní (jinak se pytle mohou v důsledku postupného hašení vápna roztrhnout).