Раздел 1. Общая информация об известковой отрасли

Раздел 1. Общая информация об известковой отрасли

1.1 Общие сведения об известковой промышленности

1.1.1 Виды извести

Для производства извести используют природные кальциево-магниевые горные породы, состоящие из карбоната кальция , карбоната магния и механических примесей в виде песка и глины [6].

При нагревании в печи кальциево-магниевых пород до температуры 800°C - 1200°C они разлагаются на смесь окислов кальция CaO, магния MgO и углекислый газ . Продукт обжига, помимо чистых окислов, всегда содержит некоторое количество других веществ (, , ), а также их соединений с CaO и носит название извести.

По назначению в народном хозяйстве известь разделяют на строительную и технологическую. Первая используется для строительства, например для получения силикатного кирпича, силикатных бетонов, вторая - в технологических процессах, при выплавке стали и др.

По условиям твердения строительная известь подразделяется на воздушную, твердеющую только в воздушно-сухой среде, и гидравлическую, способную твердеть, наращивать прочность и сохранять ее как на воздухе, так и в воде.

По виду основного окисла (CaO или MgO) известь подразделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую.

Кальциевая известь содержит 70% - 90% CaO и в пределах 5% MgO, что достигается применением для обжига (в печах любого типа) чистых кальциевых известняков с низким содержанием .

Магнезиальная известь содержит до 20% MgO, а доломитовая - до 40%. Магнезиальную и доломитовую известь получают обжигом чистых карбонатных пород в печах, обеспечивающих получение MgO в активной форме, т.е. способную гаситься водой в обычные сроки.

Строительная воздушная известь выпускается следующих видов:

а) известь негашеная комовая;

б) известь молотая совместно с минеральными добавками или без них;

в) известь гашеная.

Негашеная комовая известь (кипелка) представляет собой воздушную известь после ее обжига в печи.

Известь молотую получают путем помола в мельнице негашеной комовой извести.

Гашеную известь получают действием определенного количества воды на негашеную воздушную известь, в результате которого образуется продукт в виде порошка (пушонки), известкового теста или известкового молока.

Пушонка - тончайший порошок, который получается, если при гашении используют столько воды, сколько необходимо для полного протекания реакции гидратации (соединения с водой).

При гашении воздушной извести в пушонку происходит увеличение объема последней в 2 - 3,5 раза. Выделяющееся при гидратации CaO тепло вызывает интенсивное парообразование. Образующийся пар разрыхляет известь, превращая ее в тонкий порошок с размером частиц около 6 мк.

Вследствие испарения влаги для получения пушонки требуется значительно большее количество воды, чем необходимо в соответствии с химической реакцией. Так, при гашении извести в пушонку на открытом воздухе воды необходимо брать не 32,13% от веса CaO, а 70%. Однако слишком большое количество воды также нежелательно, так как выделяющегося при реакции тепла будет недостаточно для превращения ее в пар и часть воды останется в пушонке, ухудшая ее качество.

Известковое тесто получается в том случае, когда при гашении воздушной извести воду вводят в количестве, превышающем теоретически необходимое в десять раз. В среднем берут 2,5 л воды на 1 кг извести. Размер при этом меньше, чем при гашении в пушонку.

Известковое молоко образуется при введении количества воды, превышающего теоретически необходимое более чем в десять раз. Средний размер частиц при гашении в известковое молоко равен одному микрону. При дальнейшем увеличении количества воды продукт гашения носит название известковой воды.

Строительную гидравлическую известь получают при умеренном (1100°C - 1200°C) обжиге в печах карбонатных пород с высоким (8% - 21%) содержанием глинистых веществ и последующим помолом полученной извести.

1.1.2 Применение извести

Известняк - осадочная порода природного происхождения, состоящая из карбоната кальция. Карбонатная порода добывается во многих формах и классифицируется в зависимости от происхождения, химического состава, структуры и геологической формации [12]. Залегает во всем мире и является существенным сырьем для всех видов промышленности.

Известняк, несомненно, используется с Каменного века. Во все века известняк использовался как добавка при строительстве и конструировании. Вследствие того, что залежи карбонатной породы распространены по всему миру, доступ к материалу легкодоступен.

Размер и относительная значимость различных рыночных сегментов для негашеной и гашеной извести (включая продукты, основанные на кальцинированном доломите) широко варьируются от одной страны к другой и зависят от многих факторов, включая степень индустриализации, специфическую промышленность, качество, пригодность карбонатной породы, традиционные строительные методы.

Продукты извести используют во многих областях (см. таблицу 1.1). Крупнейшими потребителями извести в Российской Федерации являются металлургическая, химическая промышленность и промышленность строительных материалов. Также известь широко применяется в европейских странах в сфере защиты окружающей среды и сельском хозяйстве [9].

Таблица 1.1 - Основные области применения извести

Область использования	Детали применения
Металлургия	Производство стали, цветных металлов
Строительство	Производство силикатных изделий
	Производство сухих строительных смесей
	Производство кладочных растворов
	Дорожное строительство (укрепление и стабилизация грунтов)
Химическое производство	Производство соды
	Производство химикалий
Пищевое производство	Производство сахара
Сельское хозяйство	Раскисление почв
	Обработка растений
Защита окружающей среды	Очистка сточных вод
	Очистка топочных газов
	Нейтрализация бурового шлама
Иные виды промышленности	Производство стекла
	Кожевенная промышленность
	Производство целлюлозы
	Отрасль энергетики
	Производство сахара

1.2 Производство извести в Российской Федерации

В 2014 г. в России было произведено 2941,2 тыс. т товарной извести. В том числе, объем производства негашеной извести составил 2 664,7 тыс. т, гидратной извести - 276,5 тыс. т. (см. рисунки 1.1, 1.2).

"Рисунок 1.1 - Объемы производства товарной извести в 2010 - 2014 гг., тыс. т"

"Рисунок 1.2 - Структура производства товарной извести по видам в 2013 - 2014 гг., %"

Региональная структура производства товарной извести представлена в таблице 1.2. Основной объем данной продукции (порядка 48,5%) производится в Центральном федеральном округе, где сосредоточено большинство крупных производителей. Второе место по объемам производства занимает Уральский федеральный округ (около 8,6%) [9].

Таблица 1.2 - Региональная структура производства товарной извести в 2013 - 2014 годах, тыс. т

Регион	Объем производства, тыс. т		Темпы роста, %
	2013	2014
Российская Федерация	2321,400	2941,200	126,7
Центральный Федеральный округ	1270,900	1425,700	112,2
Северо-Западный Федеральный округ	201,300	187,300	93
Южный Федеральный округ	175,500	156,700	89,3
Северо-Кавказский Федеральный округ	166,400	199,600	120
Приволжский Федеральный округ	141,200	153,500	108,7
Уральский Федеральный округ	248,100	253,300	102,1
Сибирский Федеральный округ	117,200	161,200	137,5
Дальневосточный Федеральный округ	0,800	0,600	75

"Рисунок 1.3 - Структура производства товарной извести в разрезе федеральных округов в 2013 - 2014 годах, %"

С основными потребителями извести за 2014 год можно ознакомиться в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Основные потребители извести в 2014 году

Потребитель	Значение, %
Строительная отрасль	55,0
Химическое производство	16,2
Металлургическая отрасль	15,5
Торговые фирмы	4,4
Энергетическая отрасль	4,3
Сельское хозяйство	2,5
Золотодобыча	1,2
Производство целлюлозы	0,6
Кожевенная промышленность	3,0

1.3 Основные факторы, характеризующие охрану окружающей среды и устойчивое развитие

Основными факторами, характеризующими охрану окружающей среды при производстве извести являются: потребление энергии, выбросы при ее производстве, контроль загрязнения воздуха (запыленность), усовершенствование постов перегрузки и транспортирования.

Факторы, характеризующие устойчивое развитие, связаны с наличием месторождений высококачественной карбонатной породы для сохранения геологических запасов в течение отдаленного будущего. С точки зрения геологии карбонатная порода - широко распространенный каменный материал. Тем не менее, трудно найти месторождения, отвечающие следующим характеристикам:

а) запасы, обеспечивающие эксплуатацию в течение 50 лет и более;

б) высокая химическая чистота;

в) специфические физические и механические характеристики;

г) наличие благоприятной для транспортирования инфраструктуры;

д) гарантированная защита окружающей среды.

Список наиболее крупных месторождений представлен в приложении А.