Самым древним в истории развития техники является производство
строительных материалов. Строительные материалы необходимы для постройки
зданий, мостов, туннелей, плотин и других сооружений.
В глубокой древности первые каменные строения складывали насухо из
больших часто неотесанных камней, плотно пригонявшихся друг к другу.
Однако такие постройки были непрочными. Примерно 3 тысячи лет назад для
связывания отдельных камней стали применять вяжущие вещества, первыми из
которых были гипс и известь.
Вяжущими веществами называются порошкообразные материалы, которые при
смешивании с водой образуют пластичную массу, со временем затвердевающую
в прочное камневидное тело.
Первоначально полученную при обжиге в виде комьев известь измельчали
путем ее гашения водой. Так как соединение комовой извести с водой
(гашение) сопровождается выделением тепла, вызывающего быстрый нагрев и
кипение воды, то комовая известь получила название «кипелки». В
настоящее время комовую известь-кипелку измельчают также в машинах
(дробилках, мельницах).
В Древнем Риме потребности строительной техники вызвали широкое
производство извести для применения ее в кладочных и штукатурных
растворах. Этому способствовало открытие важного свойства извести
—способности в смеси с тонкоизмельченными добавками продуктов
вулканических извержений (туф, пемза, пепел) или недообожженного
глиняного кирпича затвердевать не только в воздушно-сухих условиях, но и
в воде. Добавки, обеспечивающие водостойкость вяжущего, получили
название гидравлических.
В России первый завод, изготовляющий известковое вяжущее с
гидравлическими добавками в виде толченого кирпича (цемянки), был
построен в Москве в конце XVII в.
В начале XVIII в. было получено новое ценное вяжущее — гидравлическая
известь. Было замечено, что известняки, содержащие глинистые примеси,
после обжига и тонкого измельчения медленно гасятся и приобретают
способность затвердевать в воде. Гидравлическую известь стали применять
для кладки фундаментов зданий, подземных и гидротехнических сооружений.
Это привело к еще более значительному расширению производства извести.
С начала XX столетия объем известковых строительных
растворов в индустриальном строительстве стал постепенно уменьшаться.
Известковые растворы с успехом вытесняются из строительной практики
такими эффективными вяжущими, как высокопрочный и водостойкий
портландцемент, быстро твердеющий и более дешевый строительный гипс.
Однако потребность в извести продолжает увеличиваться. Это объясняется
тем, что известь получила широкое применение как основной компонент
Многочисленных технологических процессов.
В промышленности строительных материалов известь в большом количестве
применяют в производстве силикатного кирпича и силикатобетонных изделий.
В непрерывно возрастающем объеме потребляют известь металлургическая и
химическая промышленность. Большое количество извести используется в
производстве сахара, бумаги, целлюлозы, битума, дезинфекционных средств.
Выпуск извести в СССР в 1969 г. составил 21,3 млн. т, что значительно
больше, чем в любой другой стране мира.
В развитии технологии производства извести можно отметить следующие
этапы. На первом этапе, длившемся в ряде стран до начала XX в.,
технология обжига извести была весьма примитивной. Собранные или добытые
в карьере вручную куски известняка подвергались естественной сушке в
кучах с последующим обжигом в напольных или камерных печах.
Напольная печь представляет собой сложенные в кучу чередующиеся слои
каменного угля и известняка. Снаружи кучу обкладывают крупными кусками
известняка и обмазывают глиной. Под кучей устраивают очаг, в который
кладут дрова. Часто напольные печи устраивали так, что тремя стенами их
служил пласт известняка, а четвертую (фасадную) выкладывали из кусков
известняка на глиняном или известковом растворе.
Время обжига известняка в напольной печи длилось до двух недель.
Выгрузка печи производилась вручную и продукция подвергалась тщательной
ручной сортировке, так как брак («недожог» извести) доходил до 35%
общего количества извести в напольной печи. Расход топлива при этом
доходил до 800 кг на 1 т извести. Вследствие применения тяжелого ручного
труда стоимость продукции была высокой.
Камерная печь периодического действия отличается от напольной тем, что
стенки камеры складываются из кирпича и в своде камеры устраивается
отверстие для выхода дымовых газов.
Второй этап развития известкового производства характеризуется
применением для обжига непрерывно действующих многокамерных (кольцевых)
и шахтных немеханизированных печей. При этом для бесперебойного
обеспечения печей известняком организуется механизированное карьерное
хозяйство.
Кольцевая печь представляет собой замкнутый кольцевой канал, условно
разделенный на камеры. Число камер в кольцевой печи достигает 16.
Шахтная немеханизированная печь представляет собой
вертикально установленную цилиндрическую шахту. Обжигаемый материал
размером 100—200 мм загружается сверху в шахту слоями вперемежку («впересыпку»)
со слоями кускового твердого топлива (кокс, антрацит). Загружаемые
сверху материалы по мере ручной выгрузки извести из нижней части печи
опускаются вниз. Воздух на горение поступает в шахту снизу, нагревается
за счет опускающейся горячей извести и поступает в зону обжига. Дымовые
газы выходят из шахты через дымовую трубу или отсасываются из нее
вентилятором.
Таким образом, в кольцевых печах и немеханизированных шахтных печах
используется тепло отходящих газов и остывающей извести, в связи с чем
они значительно экономичнее действующих периодически однокамерных и
напольных печей. Существенным недостатком печей этого типа являются
применение ручного труда в процессах загрузки и выгрузки материалов и
низкие съемы продукции с единицы полезного объема печи.
Третий этап развития производства извести характеризуется широким
внедрением механизированных шахтных и вращающихся печей большой
единичной мощности. Этот этап начался в нашей стране после Великой
Октябрьской Социалистической революции в годы первых пятилеток. В
1929—1930 гг. началось повсеместное строительство полностью
механизированных шахтных пересыпных печей системы «Трубострой», а затем
печей инженера Иссерлиса и института РОССТРОМПРОЕКТ (позднее
переименованного в ГИПРОСТРОМ).
Шахтные печи производительностью 50—200 т извести в сутки, оборудованные
механизмами и устройствами для автоматической загрузки и выгрузки
материалов и управляемые с центрального диспетчерского пульта, строятся
на известковых производствах в текущей пятилетке. В известковое
производство различных отраслей народного хозяйства будут внедряться
шахтные пересыпные печи (на твердом топливе) производительностью 200—450
т/сут и шахтные печи на газообразном и жидком топливе
производительностью 100, 200 и 500 т1сут.
Первые вращающиеся печи для обжига извести появились в СССР в бумажной,
химической и металлургической промышленности, начиная с 1947 г. В
промышленности строительных материалов первая известеобжигательная печь
размером 2,5X46 м, производительностью 112 т извести в сутки пущена на
Норильском цементном заводе. В 1957 г. пущены вращающиеся печи на
Щуровском известковом заводе (печь размером 2,5x60 м,
производительностью 140 т/сут) и Климовическом комбинате стройматериалов
(размером 3X50 м, с подогревателем сырья, производительностью 250 т/сут).
В известковое производство различных отраслей народного хозяйства будут
внедряться вращающиеся печи производительностью 500—1000 т/сут.
Широкое применение извести в промышленности стало
возможным в результате большой работы советских ученых, 'проектировщиков
и производственников передовых предприятий. Значительный научный вклад в
развитие производства -изделий на основе извести внесли академик П. П.
Будников, профессора Ю. М. Бутт, А. В. Волженский, П. Н. Боженов, Э. Д.
Певзнер, кандидаты технических наук М. С. Шварцзайд, С. А. Кржемин-ский,
Б. Б. Кржановский, Л. М. Хавкин и др.
Большое значение для расчета и проектирования шахтных печей имеют работы
профессоров М. А. Глинкова и Б. И. Китаева, канд. техн. наук Н. П.
Табунщикова, инженеров А. С. Крамма и С. Н. Голубкова, а для вращающихся
печей — доктора техн. наук Е. И. Ходорова. Много сделали для развития и
совершенствования известкового производства инженеры С. Г. Епифановский,
Н. В. Смирнов, А. И. Мочалов, А. П. Адамян и др.
Для производства извести высокого качества и низкой себестоимости в
промышленности строительных материалов будут реконструированы
действующие и построены вновь известковые заводы и комбинаты мощностью
от 200 до 800 тыс. г извести в год. Эти предприятия будут оснащены
высокопроизводительными вращающимися и шахтными печами и, кроме извести,
будут выпускать щебень для строительства, известняковую муку для
сельского хозяйства, наполнитель для асфальтобетона и другую продукцию.
В выполнении поставленной задачи по расширению и совершенствованию
производства извести решающая роль принадлежит квалифицированным кадрам
и, в первую очередь, производственным рабочим, которым предстоит освоить
передовую технологию и оборудование.