OTRZYMYWANIE WAPNA PALONEGO	ćw. 6
	17.03.2010

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapalania się z problematyką wypalania kamienia wapiennego oraz kontrolą jakości uzyskanego w tym procesie produktu - wapna palonego.

2. Część teoretyczna:

Podstawowym surowcem wykorzystywanym do produkcji najważniejszych materiałów wiążących: wapna i cementu jest węglan wapnia (CaCO₃) inaczej zwany wapieniem lub kamieniem wapiennym. Jest to bardzo rozpowszechniona skała osadowa, pochodzenia organicznego. Może on występować w przyrodzie jako marmur, kreda lub szpat. Jest on źródłem CO₂ (który to służy do produkcji sody, a także w cukrownictwie). Stosuje się go również do wyrobu szkła, w hutnictwie jako topnik oraz jako nawóz sztuczny.

Materiały wiążące to substancje mineralne, które w stanie sproszkowanym, po zmieszaniu z wodą tworzą plastyczne, ruchliwe, łatwe do formowania ciasta, czyli zaczyny twardniejące po pewnym czasie. Wykorzystując zjawisko przyczepności zaczynu do piasku i kruszywa skalnego w budownictwie większość materiałów wiążących wykorzystuje się w postaci zaprawy. Jest nią mieszanina materiału wiążącego z substancjami wypełniającymi.

Materiały wiążące można podzielić na powietrzne i hydrauliczne które mogą twardnieć pod wodą (w odróżnieniu od powietrznych). Ze względu na skład chemiczny dzielimy ja na: wapniowe, siarczanowe i magnezjowe. Ze względu na sposób otrzymywania: wypalane, spiekane i topione.

Najpopularniejszym materiałem wiążącym jest cement. Jest to hydrauliczny materiał wiążący powstały przez spiekanie wapniaka i margla (mieszanina SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO). Powstały spiek nazywamy klinkierem. Jego twardnienie polega na odwadnianiu minerałów cementu oraz reakcji z wodą.

Wapno palone wykorzystywane do produkcji powietrznych materiałów wiążących otrzymuje się w wyniku termicznego rozkładu CaCO₃ wg reakcji:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Rozkład prowadzony w temperaturze ok. 900⁰C daje tzw. wapno aktywne, które można gasić wodą. Proces gaszenia przedstawia poniższa reakcja.

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Temperatura procesu otrzymywania nie może być zbyt niska gdyż dopiero w temperaturze 880⁰C ciśnienie otrzymywanego w procesie dwutlenku węgla osiąga wartość ciśnienia atmosferycznego i następuje największa wydajność procesu. Często stosuje się większe temperatury aby równomiernie dostarczać ciepło do całej bryły kamienia wapiennego. Stosowane temperatury nie mogą być jednak za wysokie gdyż dochodzi do rozpuszczania zanieczyszczeń wchodzących w skład wapienia i jako że otrzymywany tlenek wapnia jest wysoko porowatym materiałem dochodzi do zatykania porów stopionymi domieszkami i wówczas otrzymuje się wapno nieaktywne które nie nadaje się do dalszego wykorzystania.

3. Wykonanie ćwiczenia:

Przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych proces wypalania kamienia wapiennego w temperaturze 800⁰C w czasie 20 minut. Następnie oznaczono ilość wydzielonego w trakcie wypalania wapienia CO₂ poprzez miareczkowanie 1mol/dm³ roztworem HCl 1mol/dm³ KOH w którym został zaabsorbowany wydzielający się dwutlenek węgla. Dalej oznaczono zawartość aktywnych CaO i MgO w otrzymanym produkcie stałym. W tym celu do odważonego 1,15g otrzymanego produktu dolano 200 ml wrzącej wody, przegotowano i również jak poprzednio miareczkowano 1mol/dm³ HCl w obecności fenoloftaleiny do zaniku barwy.

4. Obliczenia:

Masa pobranego kamienia wapiennego - 2,44 g

Masa próbki po wypaleniu -2,4 g

• Oznaczenie ilości CO₂ :

Ubytek masy łódki wskazuje, że wydzieliło się 0,009 mola CO₂.

Do adsorpcji CO₂ użyto 48cm³ 1M KOH. Ilość tą miareczkowano 1M HCl i zużyto na ten cel 40cm³ roztworu.

Całkowita ilość przereagowanego KOH = (V_KOH - V_HCl) = (48-40) = 8cm³

2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O

1 mol KOH - - - - - - - - 1000 cm³

x - - - - - - - - - 8 cm³

x = 0,008 mola KOH 0,004 mola CO₂

0,004 mola CO₂ --------------- x g

1 mol CO₂ --------------- 44 g

x =0,176 g masa CO₂ zaabsorbowanego w KOH

• Oznaczanie zawartości CaO i MgO:

Masa próbki wziętej do oznaczania aktywnych MgO i CaO-1,05 g

Objętość HCl zużyta do zmiareczkownia- 26,5 cm³

%

%

Procentowa zawartość MgO i CaO wynosi 70,77%.

5. Wnioski:

Biorąc pod uwagę zawartość CaO i MgO stwierdzamy, że otrzymany produkt pod względem wymagań jakościowych należy do klasy wapna gaszone 01.

2

---