TEORETICKÁ VÝCHODISKA: Jak vzniká anhydrid, anhydrit, anhydritové směsi a potěry a později podlahy
Poznání slova anhydrid a jeho významu pro nás
Teoretická východiska pro anhydrid, anhydritové podlahy a další specifika spojená s anhydritem. To je téma, které nás zajímá v tomto článku. Mnozí z nás mají zájem zjistit informace o věcech, které je obklopují. Rádi bychom Vám nabídly ucelené informace bez nutnosti dalšího vyhledávání. A proto se můžeme zaměřit na výrobky z anhydritu, ale také na původ suroviny, která nás zajímá a tou je anhydrid.
Možná nevíte, že existuje přírodní anhydrid, který je zdrojem právě toho anhydritu, který se používá na výrobu stavebních pojiv a později na výrobu pro nás důležité anhydritové podlahy.
Dostupnost anhydritu:
S anhydritovou podlahou se mnozí již setkali, ale důvodem neznalosti tohoto zdroje je to, že v Čechách tyto přírodní anhydritové suroviny nejsou. Nezbývá než dovážet tento potřebný vstupní materiál z jiných zemí. Jistě již znáte anhydritové samonivelační směsi, které používají pojivo z Německa. V námi nepreferovaném zdroji anhydritu také figuruje Polsko. Samozřejmě, že k tomu, abychom mohli s anhydritem pracovat, je nutné jej upravit a nadále zpracovat. Samotný přírodní anhydrit je velmi těžko rozpustný a musíme si pomáhat homogenizací anhydritu. K tomu je zapotřebí různých přísad.
Prvním pojmem důležitým pro znalost problematiky anhydritu je sádrovec a sádrová pojiva. Určitě znáte například vápno, a to má mnoho společného s naší budoucí anhydritovou podlahou. Každý, kdo se s vápnem setkal ví, že na vzduchu tvrdne. K tomu je zapotřebí nejen pevné látky, ale také rozmíchat látku s vodou.
Proč jsou si sádrovec a anhydrit tak blízké pojmy?
Důležité technické údaje: tvrdost je 1,5 – 2 dle Mohsovy stupnice. Hmotnost je 2320kg-3. Možné již tušíte, ale při výrobě anhydritu právě sádrovec základní surovinou. A pokud chcete znát jeho chemický vzorec, můžeme Vám jej nabídnout: CaSO4.2H2O. Jde o krystaly minerálu. Sádrovec můžete vidět v různých barvách. Vždy je to ovlivněno tím, jaké další příměsi obsahuje. A proto existuje například sádrovec červený, hnědý, žlutý. V tomto případě mu barvu zcela jistě dodávají např. jíly, příměsi železa či jiné organické látky. My však potřebujeme na naše anhydritové podlahy čistý sádrovec, i když je možné, že by se nějakému zákazníkovi mohl barevný anhydrit líbit. Ale věřte mi, že nic nepřekoná, když vidíme čistý, bezbarvý a dokonce průhledný sádrovec. Nás ale kvůli naší anhydritové podlaze zajímá i čistý anhydrit a ten obsahuje cca 32% CaO, dále kolem 20% vody a zbývá nám SO3.
Anhydrid a jeho zdroje v Čechách - za nedostatkem českého anhydritu stojí sopky
Proč u nás sádrovec na naše lité podlahy a anhydritové potěry a další výrobky nemáme? Odpověď musíme hledat daleko v minulosti. Když se ukládali sedimenty na dně vodních toků, jezer, bažin a moří, vznikaly příznivé podmínky, při kterých došlo na základě geologického cyklu k sedimentaci ve vodním prostředí. K tomu ještě přispělo vysychání hlubokomořských pánví. Další zajímavostí je, že abychom nyní mohli anhydrit využívat právě na naše nabízené lité podlahy, byli pro něj důležité tektonické oblasti. Ty samozřejmě souvisí s podmořským vulkanismem, vysoce mineralizovanými termálními roztoky s vysokým obsahem solí. A zamyslíme-li se, jistě všichni od znalosti zeměpisu odvodíme, že právě takové podmínky pro větší výskyt sádrovce a tím našeho zdroje pro anhydrid, který právě popisujeme, u nás prostě nejsou. Bohužel ani množství sádrovce v blízkosti Plzně, Chebu a Karlových není dostačující. jde o oblasti v okolí tektonického zlomu.
Sádrovcové ložisko u Spišské Nové Vsi
1 - zvětraliny
2 - jalové horniny
3 - sádrovec
4 - anhydrid
Historie anhydridu aneb odkud anhydrit pochází a snad i kam anhydrit směřuje se dozvíme v dalších částech:
A jak je to tedy s tou historií anhydritu dál? Poslední poznatek nám udává, že při sopečné činnosti dochází k vylučování sublimátů z horkých vod. Když je někde evidentní sopečná činnost, určitě to poznáte také proto, že zde budou horké plyny a páry. A jsme u toho, proč je nebezpečné pohybovat se v blízkosti sopky. Vyvěrá zde pro nás důležitá síra. Také se ukládá na stěnách. Na dně kráteru pak vznikají ložiska síry. Sádrovec také může vzniknout po procesu hydratace právě pro nás důležitého anhydridu. K tomu jsou zapotřebí anhydridová tělesa nebo tektonické trhliny umožňují průtok vody právě do těles. Vlastnost, která má vliv na usazování anhydritu a sádrovce je teplota.
Pokud bychom chtěli vědět, jak vysoká teplota je pro usazování sádrovce podstatná, překvapivě bychom se dostali k naší tělesné teplotě a to je 36 stupňů. U sádrovce je oproti anhydritu rozdíl. Ten při vší skromnosti a lehkosti vyžaduje teplotu okolo 63 stupňů. Pokud bychom hledali tato ložiska, museli bychom se dostat až nejméně rozpustným solím. Při vzniku sádrovce bylo zapotřebí přítomnosti další látky. Tato látka se nazývá vápenec. Pak došlo jejich reakci. U nás se nepatrné množství sádrovce také těží, ale jeho domácí těžba netrvá dlouho a zdroje nejsou velké. Asi nejproduktivnější byl rok 2007, kdy se zde vytěžilo 66 kt sádrovce pro náš anhydrit. A to si představte, že v tu dobu naší zlaté anhydritové „soběstačnosti“ měl náš přínos na celosvětový trh s anhydritem, velikost cca 0,04 %. Ložisek v naší krásné zemi nepříliš oplývající darem sádrovce a druhotně anhydritu mám jen pět. Zásoby činí kolem 504 kt.
Světové zdroje anhydritových produktů:
Nejúspěšnějším světovým těžitelem sádrovce (budoucího anhydritu) je Čína, která těží zhruba 46 miliónů tun. Pro vaši představu: Sádrovec a jeho těžba v USA kolem 14 milionů. Sádrovec a jeho těžba ve Španělsku zhruba 11 milionů a obdobně je to s anyhdridem) v Íránu. Jeho těžba v Thajsku činí 8 mil. tun. Jistě je nyní zřetelné, že s naší výtěžností, která klesla v roce 2010 na 5kt za rok, nemůžeme vlastně pokrýt vůbec nic z požadavků, které jsou kladeny na naše firmy, jež vylívají anhydritové podlahy. Z uvedeného textu je také zřetelné, že tento přírodní sádrovec, vůbec není lehké získat a vydolovat.
Dostupnější zdroje anhydritu pro nás:
Musíme tedy hledat dál možný zdroj pro naše anhydritové podnikání. Pak přicházíme na to, že podíváme-li se pořádně, nalezneme ve vyšších vrstvách tzv. odpadní sádrovce. Tento pojem se váže k naším podlahám termínem pro Vás nejspíš známým a to je energosádrovec. Na základě logické úvahy dojdeme k závěru, že je-li energosádrovec lépe dostupným zdrojem, bude v tom nějaký háček. Ano, tato surovina obsahuje větší množství nečistot, které náš předchozí přírodní sádrovec vůbec neobsahuje. Má tudíž také jiné vlastnosti.
Vlastnosti energosádrovce:
Zkusíme některé z nich při poznávání zdroje na výrobu anhydritových směsí, identifikovat. První z vlastností je velikost zrna, typy vzniklých krystalů. Poslední pro nás důležitou vlastností je hmotnost. A to né hmotnost ledajaká, ale hmotnost sypná. Ze školy víte, že se v našich krajích vyskytuje hnědé uhlí. Ano, to je to méně výhřevné. Ale nezavrhujme jej. Právě sádrovec z hnědého uhlí můžeme získat. A čím nás sádrovec (anhydrit) z hnědého uhlí potěší? Barvou. Je výrazně světlejší, než jeho přítel pocházející z uhlí černého. Ten vzniká právě při spalování tohoto uhlí. Dalším pojmem je chemosádrovec. Ten má také výhodné vlastnosti. Jednou z nich je například nehořlavost, netoxičnost, nezávadnost. Vlastně je docela zajímavý, že náš průmyslový sádrovec a anhydrit je vlastně odpadem a odpadním produktem vznikajícím při spalování. Ale obávám se, že příliš anhydritu ve svých kamnech nenajdete. Možná tak spíš anhydritový potěr.
Zpracování sádrovce:
Teď by bylo dobré otočit svůj zrak ke zpracování sádrovce jako zdroje námi ceněného anhydritu. Uznávám, že cesta k vaší anhydritové podlaze se při psaní i čtení tohoto článku zdá být nekonečná. Ale až se po své anhydritové podlaze projde, uzříte, že trpělivost a moderní metody výroby anhydritových směsí, jsou opravdu reálné. Možná by stálo za to se někdy pořádně zamyslet, rozhlédnout se kolem sebe a u skleničky vína promyslet, kolik práce stojí za věcmi kolem nás. Ale zpět k našemu anhydritu. Abychom dostali ze sádrovce jeho produkty, musíme začít dehydratací. K tomu využijime našich předchozích vědomostí o teplotách a zjistíme, že stálost sádrovce končí u teploty 45 stupňů Celsia. Ideální teplota by pak pro větší změny byla dejme tomu, 78 stupňů. A jsme opět u našich znalostí ze základní školy. Copak působí teplota kolem našich 78 stupňů? Jak nám ta pomůže k získání anhydritu? Jednoduše. Odstraní vodu. Vliv na úspěšný proces vzniku anhydritu má také tlak. Za různých teplot a vlivů vznikají různé výstupy. Ty ovlivňují námi žádané vlastnosti důležité pro anhydritové podlahy. Jde o pevnost, počátek tuhnutí a dobu tuhnutí anhydritu. Výsledkem může být rychletuhnoucí sádra. Ta vzniká při teplotě 115 stupňů Celsia. Jeho krystalky se při těchto teplotách pomalu rozpouští a vzniká kaše s větší pevností.
Technologie výroby sádry pro anhydrit:
Technologie výroby sádry užívané pro anhydrit je technologie pomocí tzv. autokláv. Teplota v autoklávách je více než 120 stupňů. Samozřejmě i zde probíhá proces zbavování vody a sádra se pomalu vysušuje a dozrává. Po odstranění ve větších celcích je potřebné jej namlít. A jak je lidstvo staré, tak je moudré a vymyslelo další metodu získáván anhydritu a tou je užití roztoků, ve kterých se sádrovec odvodňuje pomocí působících solných roztoků. Varianta B naší sádry vzniká opět zahříváním. Nyní potřebujeme teploty přes 100 stupňů. Při zachování zrnitosti shodné s předchozí verzí sádry, tento B model potřebuje větší množství vody.
Sádra A, případně chcete-li alfa, se vyrábí výše uvedeným postupem. Sádra B, případně chcete-li beta, se vlastně při tomto postupu výroby surovin pro anhydrit vaří ve vařících či rotačních pecích. Další možností výroby této sádry je užití vypalování. Zde vzniká vrstva drtí 40 cm za předpokladu dodržení zrnitosti vrstev. Rotační pec se užívá buď s protiproudým topením nebo souproudým topením. Zajímavostí je velikost těchto pecí, jelikož proti jiným jsou relativně malé. Další zajímavost pecí produkujících sádru je to, že nemusí být vyzdívány kvůli žáru. Jako palivo do těchto pecí se používají tuhá, kapalná i plynná skupenství. Ještě jsme nezmínili výrobu sádry pro anhydritové podlahy pomocí kalcinace ve vznosu. Funguje to následujícím způsobem: namletá surovina v prášku nebo vodní roztok se uvnitř rozptýlí. Materiál je získáván velmi rychlým procesem v řádek sekund. Ten je pak odváděn spodem. Hodí se pro zpracování odpadních materiálů, nikoli pro přírodní sádrovec. Zde bychom s přírodním sádrovcem pro naši anhydritovou podlahu nedosáhli patřičného kvalitního zdroje surovin.
A teď konečně k našim anhydritům:
Stejně jako sádra, tak i anhydrit má na výstupu dvě podoby. Opět alfa a beta. Anhydrity jsou nestálé a přeměňují se vlivem vzdušné vlhkosti. Proto musí být součástí výrobního procesu anhydritu místo, kde dochází k dozrání anhydritu a tím je tzv. anhydritové dozrávací silo. Hurá konečně vyrábíme z anhydridu anhydrit. Byl to ale kus cesty a další technická specifika a rozdělení vznikajících anhydritů může včetně vzorců doplnit na požádání čtenářů toho článku věnovanému anhydritu. Když vyrábíme anhydrit, případně můžeme zvolit název anhydritovou maltovinu, vzniká vlastně jemňoučkým mletím přírodního nebo umělého nerozpustného anhydritu, který získáváme právě výše uvedeným pálením a vypalováním sádrovce. U umělého si zopakujeme může jít o odpadající anhydrit, tedy odpad anhydritu s přidáním budičů. Ty nám jak jsme již dříve uvedli umožňují rychlou reakci.
Pojďme se tedy seznámit s původním názvem anhydritu – ANHYDROS. Není těžké uhodnout, že na rozdíl od slova anhydrid, bude tento název mít původ kdesi v řeckém slovníku. Na našich stránkách můžete vidět, že když přírodní anhydrit krystalizuje vypadá tvarem jako kosočtverec, někdy čistoty anhydritu můžeme vidět různá barevná provedení: lesklý anhydrid, skleněný anhydrid (barvou), modroučký anhydrit, ale i červený anhydrit a hnědé provedení anhydritu. Již předtím jsme zmínili, že barvu anhydritu ovlivňují další příměsi, které se v něm vyskytují. A nejčistší anhydrid je bílý až průsvitný. Leskne se jako perla, pokud do něho rýpnete uvidíte barvu bílou. Štěpí se velmi dobře a ve vodě je méně rozpustný než námi nastudovaný sádrovec. Jeho stálost je až do vysokých osmisetstupňových teplot. Někdy může anhydrit vzniknout také dehydratací sádrovce hluboko v útrobách při působení vysokého tlaku, jindy zatlačováním vápenců. Anhydrit také vzniká zvětráváním a na lávách umí tvořit kůru. Když jsme se věnovali výskytu anhydritu v Čechách, tak jsme nezmínili přímo a konkrétně oblasti, kde jsou anhydritová ložiska. Jsou to zejména České Hamry, Českomoravská vrchovina, Krušné hory. Blízko nás je pak anhydrit hornorakouský, švýcarský tunelový anhydrit a na několika pro nás zajímavých místech v Německu, protože naše firma kvůli kvalitě výsledné anhydritové podlahy, pracuje výhradně s anhydritem právě odtud. Kdo má rád přímořské oblasti, může cestovat za anhydritem také do Podkarpatské Rusi, Japonská, Madagaskaru, ale i do Polska. A znáte, jak to tam máme s tou kvalitou. Možná by bylo zajímavé, kdyby se našel nějaký anhydritový cestovatel a zavítal do těchto lokalit. Mohli bychom ho na anhydritovou cestu poslat také třeba do USA a Kanady.
A teď zase zpět do vědecké reality. Tuhnutí lité směsi s pojivem je u rozemletého a jemného anhydritu velmi pomalá a někdy nám anhydrit ani neztuhne zcela. Po té je nutné jeho hydrataci uspíšit přidáním látek s katalytickými schopnostmi. Jsou to katalyzátory tuhnutí pojiva anhydritů. Přísady, které aktivují právě proces tuhnutí anhydritu. Druhou jejich dovedností a vlivem je, že zpevní zatvrdlý anhydrit.
I zde máme několik možností výběru těchto aktivačních přísad anhydritu: - Zásadité třeba vápno, zásadité třeba NaHSO4, případně vzniklé ze směsí např. ZnSO4. Samozřejmě, že výběr pojiva má vliv na rychlost i postup či mechanismus toho jak anhydritové pojivo tuhne. Směsné budiče jako portlandský cement jsou nejlépe působící a nejúčinnější. - Možnost, jak přidat do anhydritového pojiva budící přísady je, že dáme budiče k anhydritové surovině před vypálením.
Druhou možností přidat k anhydritu směs, která je budičem, už při mletí a to společně s vodou. - Užijeme-li síranové budiče a katalyzátory vzniknou působením chemické reakce meziprodukty tuhnutí anhydritů. Bude probíhat asi takto: Nejprve se anhydrit rozpustí, začne se přesycovat a tvořit nestálé solí, následně a konečně pak dojde k vylučování sádrovce. Podle druhu zvoleného sádrovce se změní aktivita. - Užijeme-li zásadité budiče, půjde o reakci fyzikální. Hydratace anhydritu se bude tvořit bez dalších meziproduktů. Rychlost procesu je pomalejší. Teď si popíšeme proces tuhnutí anhydritového pojiva přibližně tak, jako kdybychom dělali těsto. Snad bude tento proces vaření pro Vás srozumitelný. Na první část potřebujeme mezi 24 a 72 hodinami. Jde o hlavní část tohoto procesu. Během něj se vytváří množství sádrovce a anhydritové pojivo zatuhne. Pro hlubší hydrataci anhydritu užijeme síranové budící látky. Druhá část naší anhydritové kuchařky se zabývá vyschnutím námi zatuhnutého anhydritového pojiva. Voda se chemicky naváže a zároveň odpaří. A konečně třetí díl. Po vypaření vodydochází k pozvolnému zatvrdnutí pojiva, které pohltí vlhkost okolí. Těchto vlastností využivá litá anhydritová podlaha.
