Этапы производства цемента по сухому способу

Как делают сухой цемент: мокрый и сухой способ производства цемента, технология

Сухой цемент представляет собой искусственное вещество, которое поставляется в формате порошка и используется в качестве вяжущего в процессе замешивания разного типа бетонных растворов. В момент смешивания с водой цемент провоцирует прохождение химической реакции с изменением структуры материала, который застывает и превращается в камень, обеспечивая монолиту должные характеристики прочности, стойкости, способности выдерживать механические нагрузки.

Состав цемента может быть разным, что напрямую зависит от вида вяжущего и возложенных на него функций, требуемых свойств материала. Классический цемент делают из клинкера (обожженные и спаянные в куски известняк и глина, взятые в определенной пропорции), смешанного с гипсом и различными минеральными добавками.

• Известь (оксид кальция) – около 60%.
• Кремниевый диоксид – до 20%.
• Алюминий (глинозем) – 4%.
• Гипс, оксиды железа – до 2%.
• Магния оксид – 1%.

Данное процентное соотношение актуально для портландцемента – самого распространенного вида материала. Пропорции могут меняться, в соответствии с классном и технологией производства цемента. Ввиду существования большого числа марок и видов цемента точного рецепта его производства (и химической формулы) не существует – тут все зависит от показателей минералогического состава.

Производство цемента осуществляется из клинкера – продукта обжига глины и известняка, взятых в пропорции 1:3. Клинкер представляет собой полуфабрикат для создания цемента. После обжига при высокой температуре (до 1500 градусов) клинкер мелко измельчают до гранул величиной около 6 сантиметров. Потом клинкер измельчают до порошкообразного вида, вводя различные добавки.

1. Гипс, который регулирует длительность схватывания.
2. Корректирующие добавки для улучшения определенных характеристик цемента (присадки, пластификаторы и т.д.).

В качестве основного исходного сырья в производстве цемента используют различные горные породы – карбонатного типа (могут быть с кристаллической либо аморфной структурой, определяющей уровень эффективности взаимодействия материала с остальными компонентами состава в процессе обжига) и осадочного происхождения (глинистое сырье с минеральной базой, которое при сильном увлажнении разбухает и становится пластичным, увеличиваясь в объеме; материал вязкий, применяется при производстве сухим способом).

Мокрая технология производства цемента

Производство цемента мокрым методом начинается так же, как и в любом другом случае: с добывания твердого известняка из карьеров, который потом дробят на куски разной величины. Потом куски измельчают в специальных дробильных агрегатах до тех пор, пока фракция известняка не будет равна максимум 8-10 миллиметрам.

Потом на завод доставляют глину из карьера, ее обрабатывают в вальцевых дробилках до тех пор, пока размер кусков не будет равен максимум 100 миллиметрам. Измельченную смесь глины отмачивают в болтушках до момента получения глиняного шлама влажностью в пределах 70%. Потом шлам отправляют в мельницу, где его смешивают и размалывают вместе с известняком.

Далее шлам, влажность которого находится уже на уровне 40%, отправляют в вертикальный бассейн, где осуществляется окончательный процесс корректировки. Данная операция чрезвычайно важна, так как именно тут формируется и обеспечивается правильная химическая формула состава шлама.

После проверки качества шлама его транспортируют для реализации последующих этапов: цементную массу из вертикального бассейна транспортируют в горизонтальный, где смесь хранят до того, как отправить в печь для обжига. Сырье в горизонтальном бассейне постоянно перемешивается механически с использованием сжатого воздуха. Это не позволяет шламу выпадать в осадок и дает возможность полностью гомогенизироваться.

Далее шлам отправляют на обжиг в печь, где он превращается в клинкер. Клинкерная основа, полученная в итоге, отправляется в промышленный холодильник и там охлаждается. Потом клинкер дробят, подают в емкости мельниц, повторно измельчают до состояния порошка.

В случае, когда процесс обжига шлама требует применения твердого топлива, необходимо позаботиться о строительстве дополнительного помещения (где будет храниться, готовиться уголь). Если технологическая схема производства цемента требует применения газообразного/жидкого топлива, процесс обжига клинкера упрощается.

На завершающем этапе производства цемент из бункеров мельниц направляют в специальные помещения, где он хранится. Здесь лаборанты исследуют качество продукции, определяют марку. Только по завершении проверки цемент может отправляться на упаковочные аппараты.

Преимущества

Рассматривая мокрый способ производства цемента, стоит учитывать его плюсы и минусы. Как и любой технологический процесс, данный обладает своими особенностями.

• Понижение технологических затрат на измельчение сырьевой базы – глина и мел прекрасно намокают в воде в бассейне при первичной обработке, в связи с чем измельчаются легче и проще.
• Транспортировка, усреднение, корректировка шлама осуществляются проще, безопаснее с точки зрения экологии, особенно в сравнении с аналогичными процессами при производстве цемента сухим способом.
• Намного меньше образуется пыли.
• Печи обжига по конструкции простые, надежные, обладают высоким коэффициентом использования пространства (варьируется в пределах 0.89-0.91).
• Есть возможность использовать в производстве компоненты с достаточно «пестрым» (разным) химическим составом, а также обеспечена хорошая гомогенизация шлама.

Недостатки

Недостатков в мокром методе производства цемента мало, но они есть и не учитывать их нельзя.

1. Высокий удельный расход тепловой энергии в процессе обжига сырья. Сырье, которое поступает для обжига, обладает в среднем влажностью до 45%. И для испарения влаги, правильного прогрева компонентов необходимо до 6800 кДж/кг тепловой энергии либо 35% тепловой мощности печи. В связи с такими расчетами часть обжиговой печи функционирует в качестве сушильного агрегата с последующими сложностями.
2. Высокий уровень материалоемкости печей для обжига наряду с не очень большой производительностью.

Сухая технология производства

Сухой способ производства цемента использует другую технологическую схему. Известняк и глина, которые добывают из карьера, дробятся и отправляются в сепараторную мельницу. Тут они смалываются, смешиваются, сушатся. Полученную смесь доставляют в смесительные аппараты, окончательно перемешивают с использованием сжатого воздуха. Сейчас же корректируется и химический состав цемента.

При применении глинистого компонента сырье подают для смешивания в шнеки, где частично увлажняют водой. Создаются прочные гранулы со влажностью максимум 14%, потом они поступают для обжига в печь.

Обжиг сырья при сухом методе может осуществляться в разных печах – в данном случае особое внимание обращают на приготовление сырья. А дальнейшие этапы производства сходны с мокрым методом.

Плюсы технологии

В сравнении с мокрым, сухой метод обладает некоторыми преимуществами, которые обязательно нужно учитывать при расчетах (когда планируется организовать бизнес по производству цемента, к примеру).

• Сравнительно невысокий удельный расход энергии тепла на обжиг клинкера – в пределах 2900-3700 кДж/кг.
• Объем печных газов меньше на 30-40%, их можно вторично применять для сушки сырья и значительно снизить энергозатраты на создание клинкера, уменьшить затраты на обеспыливание.
• Значительно меньшая металлоемкость печей для обжига при повышенной производительности в сравнении с мокрой технологией. Мощность печей при «сухом» методе составляет 3000-5000 тонн в сутки, что больше в 1-2 раза аналогичного оборудования мокрого метода.
• Нет необходимости в мощных источниках воды.

Минусы технологии

Несмотря на явные преимущества, есть у технологии и свои минусы.

• Значительно больше выделяется пыли, что усложняет соблюдение санитарных норм, правил охраны окружающего пространства.
• Сложность конструкции печей для обжига и их требовательность в плане колебаний химического состава сырья, его степени влажности, дисперсности.
• Сравнительно низкий коэффициент использования печей – где-то 0.7-0.8.

Отличия мокрой технологии производства от сухой

Обе технологии производства цемента обладают своими нюансами, плюсами и минусами. Но есть ключевые особенности, которые необходимо учитывать в первую очередь при планировании бизнеса и просчете расходов, прибыли. Главный недостаток мокрого метода производства цемента – существенная энергоемкость всего процесса, которая отражается соответствующим образом на цене конечного продукта в сторону повышения.

Сухая же технология менее экологична и опасна для окружающей среды, в связи с чем требует значительных расходов на устранение этого фактора. При этом, сам процесс производства обходится дешевле по всем пунктам, позволяет понизить цену конечного продукта.

Особенности полусухого способа

Полусухой метод производства цемента достаточно схож с сухим, но предполагает некоторые отличия. Фракция сырья, что проходит стадию гранулирования, равна примерно 10-20 миллиметрам, уровень влажности 11-16%. Сначала сырье обжигают в печах Леполь, потом создавшиеся гранулы отправляют в конвейерный кальцинатор.

Из печи выходят газы, проходящие сквозь гранулы, находящиеся на решетке. Таким образом сырье нагревается до 900 градусов, полностью высушиваясь в процессе. Такая термообработка способствует декарбонизации смеси примерно на 25-30%, что нужно для производства. После сырье отправляют в печь – это завершающий этап производства цемента.

Комбинированный метод производства

Данный способ базируется на подготовке компонентов сырья по мокрому методу, а вот их обжиг осуществляется по схеме полусухого метода. Шлам, полученный в сырьевой мельнице, обладает влажностью в диапазоне 30-45%, он отправляется в фильтр: тут обезвоживается до уровня влажности в 15-20%, потом сырье смешивают с пылью, влажность доводят до показателя в 12-14%.

На следующем этапе смесь отправляется на обжиг, который осуществляется в печах полусухого способа изготовления цемента. Все остальные операции ничем не отличаются от аналогичных этапов мокрого метода производства.

Подходящий метод производства цемента выбирают в соответствии с технологическими и технико-экономическими факторами – качеством и типом сырья, влажностью и однородностью смеси, наличием соответствующего оборудования, возможностей и т.д. В Москве заводы работают по всем трем схемам и поставляют на рынок цемент высокого качества.

Источник

Как это делают: производство цемента, что вы не знали и что нужно знать

Выполнение любых строительных работ невозможно без применения универсального материала — цемента различных видов и марок, который используется для приготовления бетонных растворов, кладочных и штукатурных смесей, при производстве железобетонных изделий. Цемент успешно используется для решения декоративных задач. Поделки и фигурки из цемента находят применения для интересного и нестандартного оформления интерьера и придомовых территорий. Цемент является настолько привычным материалом, что многие не задумываются над вопросом — каким образом он производится?

Изготовление, из чего: цементный клинкер, что это и прочие компоненты

Цемент получают посредством тонкого измельчения клинкера и гипса. Клинкер представляет собой промежуточный продукт производства цемента, получаемый путем равномерного обжига до спекания сырьевой смеси из известняка и глины. Обжиг сырьевой смеси производится при температуре до +1500 градусов в течение 2-4 часов. При измельчении клинкера в состав вводятся добавки: гипс для регулирования сроков схватывания, активные минеральные добавки, объем которых не превышает 15%, для улучшения отдельных свойств готовой продукции.

В процессе изготовления возможно применение и других добавок, в частности, окислы кальция, фосфора, магния, соли. Они присутствуют в составе в небольшом количестве. Их внесение позволяет получить цемент с определенными характеристиками: кислотостойкость, жаропрочность и другие. В зависимости от количества добавок различают несколько видов цемента.

Состав портландцемента и прочих видов

Портландцемент является наиболее распространенной модификацией. Предоставляя общую информацию о цементе производители, поставщики и различные источники имеют в виду именно портландцемент. Материал получают посредством спеканием сырьевой смеси из глины (22-25%) и известняка (75-78%). Химический состав клинкера портландцемента варьируется в широких пределах. Основными окислами являются окись кальция (CaO) в количестве 63-66%, двуокись кремния (SiО2) — 21-24%, окись алюминия Аl2O3 (4-8%) и окись железа Fe2O3 (2-4%), общее содержание которых чаще всего достигает 95-97%. Кроме этого, в малом объеме присутствуют примеси окиси магния MgО (не более 5%), серный ангидрит SO3 (максимум 1%), двуокись титана ТiО2 и окись хрома Cr2O3 в количестве от 0,2 до 0,5%, щелочи Na2O и K2O (0,4-1%) и др.

Глиноземистый цемент отличает ускоренное твердение, химический состав выглядит следующим образом: окись кальция — 35-43; двуокись кремния — 5-10; окись алюминия — 39-47; окись железа — 2-15 и другие оксиды в количестве 1,5-2,5%. В результате в готовом продукте преобладают низко-основные алюминаты кальция.

Магнезиальный. Основным компонентом является оксид магния, добавляющий материалу прочности и повышающий адгезию к древесине, может быть получен из магнезита или доломита посредством прокаливания с последующим помолом. Кроме этого, составляющими являются хлорид магния и сульфат натрия, применяющиеся в качестве затворителя.

Кислотоупорный. Основным компонентом является гидросиликат натрия, смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия.

Общая технология, процесс получения цемента на заводе

Выпуском цемента занимаются специализированные предприятия. Для получения качественного продукта необходимо специальное оборудование и знание технологии. Основой для производства цемента является обожженная сырьевая масса — клинкер, состав которого может быть разнообразным. Независимо от вида получаемого цемента, производственный процесс возможно разделить на 2 основных этапа:

• получение клинкера является наиболее затратным и трудоемким процессом;
• дробление клинкера.

Если подробнее рассмотреть процесс производства, то возможно отметить следующие этапы:

• добыча сырья: гипс, известняк, глина;
• дробление известняка с приданием продукту нужной влажности;
• измельчение известняка и смешивание его с глиной, пропорции варьируются, чаще всего соотношение компонентов составляет 3 к 1, в результате получают сухой, мокрый или комбинированный шлам;
• обжиг сырьевой массы осуществляется в длинной вращающейся печи, разогретой до +1500 градусов, где она спекается и превращается в клинкер — гранулированную фракцию;
• измельчение клинкера в специальных мельницах до получения материала порошкообразного состояния;
• все подготовленные компоненты смешиваются в соответствии с рецептурой, на данном этапе в состав вводится гипс и минеральные добавки.

Печи и прочее оборудование в схеме производства

Все этапы производственного процесса значительно отличаются друг от друга, в результате и оборудование требуется разнопрофильное. Оснащение возможно разделить на несколько подгрупп:

• для добычи и транспортировки сырья;
• для дробления;
• печи для обжига;
• станки для измельчения и смешивания клинкера;
• станки для фасовки готовой продукции.

Производство цемента осуществляется несколькими способами и с использованием неодинакового сырья, поэтому и оборудование может быть разным. В последнее время популярностью пользуются мини-заводы по производству цемента, что позволяет изготавливать строительный материал даже в домашних условиях. Производственные линии отличаются более доступной стоимостью, устанавливаться они могут на достаточно небольшой площади. Сборка/разборка и транспортировка линии не вызывает особых трудностей. Поэтому частный завод для выпуска цемента возможно организовать на любом сырьевом месторождении, по окончании выработки которого оборудование возможно перевезти на другое место. Данное решение также позволяет сэкономить на транспортировке сырья до места переработки. Производственная линия включает следующее оборудование:

• Шнековые и молотковые дробилки для измельчения сырья.
• Грохоты или вибрационное сито для просеивания дробленого материала.
• Устройство подачи материала.
• Транспортеры для подачи сырья на следующий этап.
• Машина для сортировки.
• Молотильная и молотильно-дозировочная машины.
• Станок для смешивания шлама.
• Вращающаяся барабанная печь для обжига и сушки сырья.
• Сушильная и холодильная установки.
• Мельница для клинкера.
• Ковшевой элеватор с подающими шнеками.
• Весовое и упаковывающее оборудование.

Пластификатор и другие добавки, что добавляют в промышленных условиях, картинки

В соответствии с ГОСТом минеральная добавка — материал, вводимый в состав цемент взамен части клинкера для достижения определенных показателей качества и/или экономии ресурсов. По активности различают активные и инертные минеральные добавки. Первые разделяются на природные (пуццоланы осадочного и вулканического происхождения, природные обожженные пуццоланы) и техногенные (доменные гранулированные шлаки, зола-уноса, микрокремнезем (силикатная пыль), обожженный сланец).

Кроме этого, в процессе приготовления бетонных растворов возможно введение в состав следующих добавок:

Пластифицирующие или пластификаторы, использование которых позволяет получить растворы со следующими эксплуатационными свойствами: увеличение прочности; уменьшение времени затвердения; стойкость к проникновению влаги в конструкцию, к колебаниям температур и воздействию агрессивных сред. Пластификаторы могут увеличить пластичность и удобоукладываемость бетонов.

Краситель SIKA SikaCem 1 Color для бетона и растворов 0,5 кг. желтый. Фото Максидом

Вовлекатели воздуха, ввод в раствор которых позволяет увеличить морозостойкость бетона за счет его пористости.

Ускорители схватывания раствора используются при выполнении работ при пониженных температурах окружающего воздуха или для компенсации влияния добавок, тормозящих схватывание.

Замедлители схватывания используются и производителями, и исполнителями для увеличения времени живучести раствора или бетона для предоставления возможности транспортировки на значительные расстояния, проведения поэтапной заливки и т.д.

Уплотняющие добавки для гидроизоляции бетонных сооружений, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности: фундаменты, погреба, подвалы, резервуары для хранения воды, гидротехнические сооружения.

Противоморозные добавки позволяют выполнять работы с бетоном в зимний период.

Полимерные добавки используются для приготовления бетонов повышенной водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на изгиб, плотности.

Ингибиторы коррозии используются для защиты арматуры от корродирования и разрушения.

Красящие пигменты для придания соответствующего цвета.

Как производят/изготавливают или добывают

На сегодняшний день производителями используется 3 технологии производства цемента. Выбор осуществляется в зависимости от тепловой мощности компании и качества используемого сырья. Сухую технологию предпочитают использовать зарубежные предприятия, в частности, производители из Египта, Китая и Турции. Мокрый способ популярен у российских заводов.

Кроме традиционных способов производство может осуществляться по безклинкерному методу. В качестве сырья выступает доменный или гидравлический шлак, соединяющийся с дополнительными компонентами. В результате получается шлако-щелочная смесь, которая дробится и перетирается до необходимой фракции. Технология обладает некоторыми положительными качествами:

• готовый продукт обладает стойкостью к любым условиям окружающей среды;
• значительное сокращение энергозатрат;
• отходы металлургической промышленности находят применение в качестве исходного сырья для производства цемента;
• предоставляет возможность получать продукцию с различными свойствами без изменения способа изготовления.

Как получить сухим способом

Сухой способ подразумевает, чтобы обработка любого сырья выполняется без использования воды. В соответствии с данной технологией глина, известняк и другие компоненты дробятся, перемалываются до состояния пыли, смешиваются с помощью пневматического инструмента, подаются на обжиг. В печь на обжиг попадает готовое сырье, не имеющее водяных испарений. Полученный цементный клинкер измельчается до установленной фракции, фасуется в подготовленную тару и отправляется на склад. Использование данной технологии позволяет снизить расходы на производство. Но способ отличается капризностью к однородности сырья. К тому же является экологически опасным.

Как делается мокрым

Главным достоинством данного способа является возможность подобрать нужный состав шлама несмотря на степень однородности исходного сырья. Шлам представляет собой жидковатую массу, содержание воды в которой не превышает 40%. Состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После чего он обжигается во вращающихся печах при температуре свыше 1000 градусов и измельчается. Данная технология требует значительного расхода тепловой энергии для высушивания исходного сырья, что увеличивает себестоимость продукции. Но мокрый способ позволяет получить продукт высшего качества.

Как производится комбинированным

Комбинированный способ предполагает объединение сухой и мокрой технологий производства. В качестве основы может быть взят сухой способ, а мокрый выступать в качестве дополнения, и наоборот. Разные предприятия применяют неодинаковые технологии, т.к. выбор зависит от особенностей имеющегося оборудования, расстояния от места добычи сырья, потребностей на установленные марки цемента. Когда основным является мокрый способ, то технология выглядит следующим образом: после смешивания сырье обезвоживается в специальных сушилках и подается в печь практически сухим, что позволяет уменьшить затраты на тепловую энергию, т.к. сокращаются испарения во время обжига. Если в основе лежит сухая технология, то готовая смесь гранулируется с добавлением воды. В обоих случаях клинкер подается в печь с влажностью в 10-18%.

Технологический процесс выпуска белого цемента

Производство белого цемента незначительно отличается от технологии выпуска стандартного серого стройматериала. Но и белый цемент производится в соответствии с сухим и мокрым способами. Основное отличие заключается в том, что сырье обжигается при высоких температурах и впоследствии быстро охлаждается водой. Клинкер белого цемента состоит из известняка, гипса, соли, минеральных добавок и других компонентов, характеризуется как маложелезистый. В качестве исходного сырья для производства клинкера применяются глинистая и карбонатная породы: известняк, кварцевый песок, каолиновая глина и отходы обогащения. Производство белого цемента требует бОльших затрат по сравнению с выпуском обычного серого.

Цемент белый М500 Д0 3 кг. Фото Петрович

Крупные цементные предприятия в мире и России

Крупнейшим мировым производителем цемента является группа компаний LafargeHolcim (Франция). Основными конкурентами являются компании Cemex (Мексика) и HeidelbergCement (Германия). Ведущими представителями рынка являются предприятия Dyckerhoff (Германия), Italcementi (Италия), Anhui Conch Cement (Китай), Taiheiyo Cement (Япония), Votorantim Cimentos (Бразилия). Ведущими производителями России являются следующие компании: Евроцемент Груп, Сибирский цемент, Азия Цемент, Новоросцемент, Себряковцемент.

Изготовление в домашних условиях, что добавить для прочности и не только

В некоторых случаях возможно рассмотреть вариант самостоятельного изготовления. Но прежде чем приступать к работам необходимо запомнить, что процесс изготовления очень трудоемкий и требует наличия специального оборудования и навыков. Кроме этого, качество и характеристики самодельного продукта несопоставимы со свойствами цемента, произведенного в промышленных условиях. Даже при использовании улучшающих свойства добавок, в частности, пластификаторов, это утверждение будет актуально. Поэтому принимать решение об изготовлении цемента своими руками, нужно только в последнюю очередь.

Где купить

Приобрести качественный цемент возможно у сотрудников производителей и поставщиков, контактные данные которых представлены в отдельном разделе нашего сайта. Кроме этого, присутствуют на сайте компании, предлагающие белый цемент.

Источник