[Энциклопедический Словарь ] | [Библиотека «Вехи»]
http://www.vehi.net/brokgauz/
Известь, в технике
— добывается посредством обжига натуральных известняков; в практике представляет один из важнейших служебных материалов строительного дела и весьма многих технических производств. В предлагаемой статье рассматриваются: 1) Общие отношения и свойства И. 2) Приемы обжига известняков. 3) Употребление И. 4) Приемы гашения И. 5) Данные о русских известняках.
1) Общие отношения и свойства И. Природа дает этот материал, главным образом, в двух видах: в виде углекислой извести и сернокислой; первая — является в форме разнообразнейших известняков, мела мрамора, исландского шпата, арагонита и пр. (или доломитов вместе с магнезией); вторая составляет гипсовый камень, или гипс. В организованном мире, в основе твердой массы различных образований встречается углекислая И. (раковины, кораллы, скорлупа яиц) и фосфорнокислая (кости, чешуя). Фосфорнокислая И. в виде фосфоритов, фосфоритного камня (саморода) играет роль в хозяйстве искусственных удобрений. Кремнекислая известь лежит в основе состава множества минеральных пород, но играет малую роль в техническом деле. При обжиге в печах углекислая И. СаСО 3 разлагается и дает углекислоту СО 2 и известь CaО; углекислый газ, выделяющийся при обжиге известняков, в некоторых технических случаях составляет цель, для которой производится обжиг и собирается из известковых печей вместе с газообразными продуктами горения топлива. Добывание И. основано, таким образом, на распадении углекислой ее соли в жару; такое распадение облегчается присутствием водяного пара (см. Кальций) и вовсе не происходит в замкнутом пространстве под давлением (см. Диссоциация). Все разновидности природной СаСО 2 способны дать И. при обжиге докрасна; из минеральных пород самую чистую жженую известь доставляет мрамор (в лабораториях). Но в промышленности для обжига на известь берутся преобладающие сорта известняков, всегда не совсем чистые, но только не такие, которые содержали бы много глинистой примеси. Известняки с содержанием свыше 10 процентов глины, называемые мергелями, в обжиг для получения обыкновенной И. не употребляются и при прокаливании дают так наз. гидравлическую И., отличающуюся свойством твердеть под водой (давать гидравлический цемент).
Качество жженой извести частью зависит от свойств известняка, взятого материалом, частью от того — каков был обжиг. В отношении жара, при котором совершается обжиг, должно заметить: слишком слабый жар дает в результате недожог, узнаваемый по вскипанию недожженных порций с кислотами (проба на СО 2); но и слишком сильный не должен быть употреблен, потому что при нем происходит химическое с известью соединение примесей кремнезема и глинозема, всегда присутствующих в натуральных известняках, а это столь сильно меняет свойства полученной извести, приближая ее в некоторой степени к гидравлическим сортам, что она не гасится более с водой, становится более или менее непригодной к делу и называется пережженной (нем. todtgebrannt). Жженая известь, смотря по этим обстоятельствам, бывает белая, сероватая, или пятнисто-серая и представляет куски, сопротивляющиеся излому слабее, чем прежний известняк, но во всяком случае достаточно крепкие и хорошо выдерживающие перевозку (тряску в дороге). В иных сортах после обжига можно еще распознать бывшее кристаллическое сложение породы. Куски И. обладают в высокой степени пористостью и потому проницаемы для воды при гашении. Через обжиг уменьшается слегка объем известняка, при чем, с переходом в жженую, И., это уменьшение бывает приблизительно на 5%. Облитая водой жженая И. переходит в гашеную (водную) Са(ОН) 2; процесс называется гашением. При сем впитывается известью изменчивое количество воды, смотря по сорту — от 10 до 35 ч. воды на 100 ч. И.; эта пропорция для хороших чистых сортов (так назыв. жирных, или белых кипелок) около 18 частей. Хорошая свежеобожженная известь, впитав воду, очень скоро начинает гаситься — выделять теплоту, расщепляться и распадаться в куски при обильном образовании водяного пара; в заключение вся масса превращается в нужный тонкий порошок, который, подобно многим превращенным в порошок твердым телам, цветом значительно светлее, чем прежний кусковый материал. Этот продукт гашения значительно объемистее, чем негашеная И.: 1 объем последней дает 3 1/2 объема гашеной при наиболее жирных сортах и 2 1/2, 2 или даже 1 3/4 объема при менее жирных. Повышение температуры при гашении может доходить до 300° в выше, если смочить хорошую жженую И. только тем количеством воды, которое нужно для образования гидрата; если облить тройным количеством воды по весу, то при гашении легко достигается температура кипения воды. Самонагревание, т. е. повышение температуры, конечно, тем сильнее, чем быстрее И. гасится, следовательно, чем чище известняк и чем лучше был обжиг. Должно, во всяком случае, иметь в виду, что повышение температуры при гашении и пропорция взятой воды не остаются без влияния на физическую консистенцию и, вместе с тем, качество полученной гашеной И. Если гасить только тем количеством воды, которое только что может впитаться, то не получается нежного, мучнистого порошка, а в результате происходит песчанистый, или как бы крупнокристаллический гашеный продукт. На воздухе жженная негашеная И. притягивает СО 2 и воду, увеличивается немного в объеме и медленно распадается в порошок, представляющий сначала смесь Са(НО) 2 и СаСО 3, а через долгое время только СаСО 3. Эта выветрелая старая лежалая И. не имеет той тонкой мучнистой консистенции, как гашеная водой: ее порошок жесток и перемешан с мелкими угловатыми зернами. В тех случаях, где для практического применения безразлично пригодна И. в чистом или выветрелом состоянии (напр. в стеклянном производстве), обжиг известняков может являться в качестве приема, заменяющего механическое дробление их, но в общем такой прием измельчения при последующем выветривании не обходится дешевле прямого механического дробления. Разболтанная с водой гашеная И. образует известковое молоко. Вода, насыщенная И., составляет искусственную известковую воду (1 часть И. растворяется в 780 ч. воды при 15°С, в горячей воде — менее, в кипящей — в 1270 частях). Легко растворяется И. в сахарных растворах, образуя так наз. сахараты; при известной густоте эти растворы при нагреве переходят в густую массу, вновь разжижающуюся при охлаждении.
2) Приемы обжига известняков. Нужно прежде всего убедиться в степени пригодности известняка к обжигу на И., что достигается химическим его испытанием. Самый обыкновенный способ распознавания, практичный потому, что при нем можно непосредственно видеть и качество продукта, состоит в прямой пробе обжигом. В пробном обжиге, который может быть произведен, при надлежащей осмотрительности, во всяком очаге, а лучше всего в небольшом специальном горне (ф. 1-3), следует избегать употребления тиглей ввиду того, что в тиглях обжиг И. совершается сравнительно трудно и потому может дать иногда результаты, расходящиеся с тем, что может быть получено при обжиге в печах.
В пробном горне имеются две решетки: одна верхняя g — для кусков известняка, которые и кладутся на нее непосредственно, а другая G внизу — для угля, кокса, древесного угля или мелких дров, которыми безразлично можно произвести обжиг.
И. вносится на верхнюю решетку через дверь Р, которая закладывается глиняной плитой; камера е, отделенная от внутренности горна кирпичной разделкой, может удобно служить сушилкой для осадков и т. п. при анализе, если таковой производится вместе с пробными обжигами. Чтобы убедиться в доброкачественности полученной жженой И., после этого пробного обжига, прежде всего можно взвесить начисто собранное количество кусков и узнать потерю веса. Для жирных известняков эта потеря при прокаливании составляет 35-44%. Совсем химически чистый СаСО 3, напр. кристалл арагонита, дает после обжига 56% И. с потерей 44% углекислоты. За сим можно испытать, как И. гасится с водой, как растет ее объем при превращении в порошок. Если желательно узнать количество крупнозернистых примесей, остающихся после гашения с водою, следовательно, определить в известной степени нежность или мучнистость получаемого порошка гашеной И., то производится проба отмучиванием в следующей форме. Несколько кусков, общим весом около 3-5 фунтов, кладутся в плотный хорошего тонкого полотна платок, в котором свободно и наглухо завязываются, как бы в просторном мешке. Определив вес И. netto и вес платка со шнуром, погружением в большое количество мягкой (например, дождевой) воды, налитой в ведре, производят сначала гашение кусков в этом мешке. Потом приступают к отмучиванию через мешок (работа довольно долгая и требующая терпения): взяв в руку мешок с завязанного конца, разбалтывают им в воде, действуя этим мешком как бы орудием для размешивания этой воды. Часть СаО растворяется в воде, другая проходит в виде тончайшей мути; воду меняют как можно чаще (всякий раз, как только она замутилась до непрозрачности); в заключение, через полотно проходит изнутри мешка все, что могло по тонкости порошка быть отмучено. Когда никакое разбалтывание в воде более не вызывает появления мути из мешка, опыт кончен. Платок развязывается и сушится вместе с осадком, который покрывает его изнутри; новое взвешивание определяет после этого вес полученного остатка. Такое испытание пробным обжигом, а вслед за тем гашением и отмучиванием через полотно, составляет методу исследования, доступную для каждого, и при внимательном выполнении дает вполне ясное заключение о качестве полученного продукта, следовательно, и о пригодности испытуемого известняка.
Если обжиг известняка, с целью получения извести, нужен только временно или случайно, когда требуется обжечь сразу большое количество камня и остановиться на этом, не повторяя более этой работы, то было бы затруднительно строить для этого временного производства особые печи. Тогда уместно употребить напольный обжиг в кучах: известняк складывается в переслойку с каменным углем в большие кучи, которые поджигаются снизу, и, разгораясь постепенно, обжигается в течение нескольких дней. Подобный обжиг в кучах употребляется, напр., для получения И. в сельском хозяйстве. Для непрерывного производства строятся известково-обжигательные печи, которые можно различить в двух существенно различных конструкциях — печи непроходные или периодически действующие и печи проходные.
В последних вся загрузка известкового камня находится в движении навстречу огню, развиваемому в топках, и проходит через печь в направлении обратном движению огня, так что обжиг совершается и оканчивается на ходу материала; свежий материал подается с одного конца печи сравнительно малыми порциями, а обожженный вынимается с другого конца по частям, также соответственно малым, через каждые 3-12 часов. В печах непроходных нет движения твердого заряда внутри печи: известняк лежит в печи неподвижной массой, покуда не окончится обжиг; тогда весь заряд в обожженном состоянии сразу извлекается из печи, а на место его загружается новый. В тех и других печах почти всегда топливо помещается отдельно от обжигаемого материала: известняк загружается в печь, а топливо сожигается в топках, посылающих огонь в печное пространство.
Относительно влияния на пропорцию И. и песка условий, в которых будет находиться раствор в кладке, многочисленные исследования приводят к следующим результатам: 1) При кирпичной кладке, возводимой над землей, при чем кирпичи в работе только нажимаются руками каменщика, среднее отношение между объемами известкового теста и песка есть 1:3 (наивысшее предельное для известкового теста — 1:1 1/3, низшее 1:4 1/2); при среднем отношении 1:3 получается хорошая крепкая и прочная кирпичная кладка; при большем количестве известкового теста получается еще более прочная и крепкая кладка, но она отвердевает чересчур медленно и имеет значительную усадку; при больших количествах песка получается менее прочная, но быстрее отвердевающая каменная кладка. 2) При каменной кладке, возводимой под землей, отношение объемов известкового теста и песка, равное 1:3, есть наивысшее, которое может быть допущено; нормальное же отношение есть 1:4; такое различие объясняется тем, что раствор в швах подземной кладки, вследствие недостаточного притекания углекислоты, твердеет медленнее; в то же время он подвергается более сильному давлению от сверх лежащей каменной кладки, а это давление, сближая более тесно частицы известкового теста и песка, увеличивает поверхность прикосновения их между собою, уплотняет раствор и возвышает его крепость; в этом отношении, более медленное отвердевание раствора в швах подземной кладки, оставляя частицы раствора в подвижном состоянии более продолжительное время, очевидно благоприятствует уплотнению раствора. 3) В каменной кладке из плотных и больших камней следует употреблять менее жирный раствор, нежели в кладке, возводимой из кирпича и других пористых камней; причины тому здесь одинаковы с теми, которые имеют силу для кладок под землею. Отвердевание известкового раствора в швах строительной кладки совершается прежде всего при самом высыхании раствора, т. е. при постепенном удалении воды. Опыт показал, что при быстром высушивании частицы раствора не сохраняют никакой связи, и получается рыхлая масса — скорее сыпучая, чем плотная. Для отвердевания необходимо медленное естественное высушивание, как оно и происходит в слоях кладки; во время медленного испарения совершается сближение частиц И. между собою и с частицами песку, при чем сцеплению содействует образование кристаллического гидрата И. Вместе с этой физической частью процесса отвердевания идет и химическое превращение, обусловливаемое воздействием угольной кислоты воздуха; обращение И. в углекислую содействует, с наружной стороны швов, их прочности по отношению к размывающему и вываривающему действию атмосферных деятелей, а впоследствии, когда действие СО 2 простирается постепенно вовнутрь шва, значительно увеличивает крепость прослойки. Этот процесс карбонизации отвердевшего раствора идет годами, и всякое искусственное ускорение его (помощью, например, усиленного отопления, сожигания угля на решетках или сковородах), имеющее целью, вместе с тем, поскорее просушить помещение, имеет отрицательный результат по отношению к самому отвердеванию кладки.
4) Приемы гашения И. Гашение, вообще, производится двояко: первый и наиболее распространенный способ состоит в гашении ее в тесто, для чего И. обливают водой в кучах, или кладут И. в воду; другой имеет целью гашение ее в порошок и выполняется либо постепенным гашением прослойками, т. е. над небольшими слоями материала друг за другом, либо погружением И. (в корзинах, сетках) в воду на несколько секунд. Таким образом есть мокрое и сухое гашение — замачиванием или сбрызгиванием. Для строительной цели всего лучше употребляют гашение прямо в тесто. Творило делается глубиной 2-2 1/2 аршина, емкостью на вместимость по крайней мере втрое большей, чем объемы И., вносимой в него для гашения. Обыкновенно одно творило принимает 1/3-1/2 куб. саж. И. кипелки. Всыпают куски И. и наливают нужное количество воды — примерно 3-4 объема воды на 1 объем И. (точнее, необходимое количество воды определяется лучше всего отдельным опытом над небольшим количеством). Гашение прямо в тесто имеет важные преимущества перед всеми другими способами для И. тощей в особенности, потому что она гасится медленно. Действительно, чем дольше будет находиться И. в состоянии теста, тем совершеннее она потеряет свое стремление гаситься, что особенно вредно, если этот процесс, не окончившись в твориле, будет еще продолжаться в кладке, во время употребления раствора в дело. Такая И., погашенная заблаговременно, называется морянкою; рекомендуется употреблять И. сколь возможно свежую, а раствор — сколь можно отстоявшийся (этот способ гашения с отстаиванием, конечно, не может иметь места при гидравлической И.). Другое важное преимущество гашения прямо в тесто есть то, что этим способом получается больше теста, чем из И. погашенной предварительно в порошок (объемы в первом и втором случае относятся, по Вика, как 100 к 60). Во время гашения в тесто массу необходимо размешивать и прокалывать шестами. Если из отверстия, сделанного шестом, покажется пыль, то в это отверстие надо направить творильную воду. Недостаток гашения в тесто тот, что тестообразную И. нельзя, или по крайней мере неудобно, перевозить. Кроме этого, в твориле остаются комья пережженной и потому не погасившейся И. Для избежания последнего обстоятельства, в больших работах, кругом творила располагаются особые гасильные ящики, в которых И. гасится в довольно жидкое тесто или в известковое молоко, спускается в творило сквозь сетку и отстаивается, после чего лишняя вода сливается. Этот прием, конечно, сопряжен с утратой некоторого количества И. По французскому приему, гашение И. в творилах часто предпринимается в обратном порядке против предыдущего: в творило сначала наливается вода в определенном количестве или в избытке, и в нее закладывается И. (extinction à grande eau; chaux fondue). Для гашения И. в порошок существует два приема — погружение и опрыскивание. Погpyжeние производится в корзинах, на коромысле; водоемом может быть река, озеро, бассейн, даже бочка. И. опускается не более как на 10-15 секунд, пока вода около нее не начнет пузыриться, тогда ее вытягивают и сваливают в ящики, бочки или кучи, где прикрывают соломой или песком, это делается для того, чтобы образующийся пар обращал свое действие на И. Неудобство этого способа состоит в том, что И. должна быть предварительно разбита на куски, величиной с грецкий орех; рабочие трудно приучаются к этому приему и вообще легко могут впасть в небрежность при исполнении работы. Но главный недостаток этого способа тот, что он никогда не дает такого нежного теста, как И. гашеная первым способом. При другом приеме — спрыскивании И. расстилают на деревянной платформе тонким слоем и поливают водой из леек, пока она не перестанет принимать ее. Когда отделение паров прекратилось, И. переворачивают, догашивают нетронутые куски и окончательно покрывают соломой или песком. Если И. спрыскивается в кучках, то надо наблюдать, чтобы загашиваемые слои были не толсты и чтоб следующий слой не насыпался прежде совершенного погашения предыдущего; в противном случае, нижние слои, во время гашения, не будут в состоянии поднять верхних и спекутся в комья. В химическом производстве белильной И. обычный способ гашения состоит в опрыскивании; работа выполняется сразу над довольно толстым слоем. Для этого имеется гладкий вымощенный (например плитами или кирпичом) ток, защищенный обширным навесом от дождя; на поверхности его разравнивается слой И., измельченной в мелкие куски (в этом состоянии кубическая сажень ее весит 600 пд. и более), толщиной около 30-40 см (12-16 дюймов). Рукав от водопровода с сетчатым наконечником, или простые лейки с сеткой, служат для обрызгивания, повторяемого по мере надобности; гашение происходит при обычных явлениях нагрева, выделения паров и разбухания И. В это время переворачиванием массы посредством лопат восстановляют однородность ее состояния, и прибавляют еще воды, пока все, что вообще может гаситься, не распадется в тонкий, легкий порошок. Последний во всяком случае перед употреблением в хлорных камерах просевается через тонкие проволочные латунные, железные (кое-где и через волосяные) сита, с числом отверстий 50-100 на квадратном сантиметре; непросеянное (оставшееся в ситах) в дело не идет, а расходуется на иные надобности. После отсеивания порошок И. сберегается в деревянных ящиках или бочках, хорошо прикрытых; некоторое отлеживание в этих резервуарах запаса и здесь весьма важно, коль скоро имеет результатом более совершенное догашивание; в противном случае хлор не так свободно поглощается И., что издавна и решительным образом замечено на заводах.
В заводской промышленности И. имеет разнообразнейшие применения. Она является наиболее дешевой щелочью, специально удобной во многих случаях тем, что вследствие нерастворимости ее углекислого соединения и трудной растворимости сернокислого легко удалить эту щелочь углекислотой или серной кислотой. И. служит для приготовления едких щелочей натровой и калиевой, а также аммиака, для приготовления белильной И., в кожевенном деле для снятия волоса со шкур, в стеариновом деле для разложения жиров, в газовом деле для очищения светильного газа, в сахарном деле для очистки сока, в земледельческом хозяйстве, как растворяющее удобрение. Далее она идет как материал для стеклоделия, как материал для щелочного воздействия при разложении в жару (хромпиковое производство). Известно также обширнейшее употребление ее в качестве флюса при выплавке руд в металлургии; употребляется как материал для замазок (киттов), как полировальное средство и пр.
В Севастополе весьма употребительны: местный известняк инкерманский и степной — плотного сложения, но очень мягкий и твердеющий на воздухе (из него доки, облицовка набережной, стоков, казарм и магазинов).
А. К. Кpyncкий. Δ .
Регистрация
Вход
Правила форума
Поиск
