Технология схема цементного завода по сухому способу

Как изготавливают цемент

Производство цемента — одно из перспективных направлений бизнеса. При благоприятных условиях оборудование быстро окупится и обеспечит стабильно высокую чистую прибыль. Особенно выгодно открывать завод поблизости от карьера, где можно добывать глину и известняк.

Сырье для создания цемента

Используют смесь из двух типов компонентов:

• Карбонатные породы. К ним относятся: мел, известняк-ракушечник (не имеющий вкраплений кремния), доломитовые породы, мергелистый известняк, известковый туф.
• Глинистые породы. Глина, суглинки с высокой концентрацией песка, лесс, лессовидные суглинки, глинистые сланцы.

Выбор сырья зависит от местонахождения завода и доступности тех или иных пород. Разработку месторождений производят открытым методом с поверхности. Мягкие породы добывают экскаватором, мел и глину иногда гидромеханическим способом — путем вымывания под давлением струи воды. На заводе рекомендуется иметь запас сырья для поддержания непрерывного процесса в случае временного прекращения поступления материалов.

Стандартное соотношение компонентов: на 3 части известняка 1 часть глины. Для регулирования срока схватывания на последнем этапе в состав вводят гипс (до 6 %). Дополняют смесь железистыми добавками, флюоритом, фосфогипсом, кремнефтористым натрием, гранулированными доменными шлаками, золой уноса или угля, осадочными или вулканическим и горными породами.

Описание технологии производства

Основные этапы изготовления:

• Измельчение и смешивание глины и известняка.
• Получение шлама — суспензии или порошка для обжига.
• Обжиг шлама, получение клинкера — гранулированной массы.
• Помол охлажденного клинкера с добавлением гипса и других дополнительных компонентов.

Для частного строительства теоретически можно использовать цемент собственного производства, но получить качественный продукт в домашних условиях невозможно.

1. Измельчение сырьевых материалов.

Получение предельно однородного клинкера — необходимое условие изготовления качественного портландцемента. Этой цели можно добиться лишь при максимально тонком измельчении сырья. Чем меньше размер частиц и больше их общая поверхность, тем полнее происходит реакция между компонентами смеси. Куски могут иметь изначальный размер до десятков сантиметров, поэтому дробление производят по сложной схеме в несколько этапов, добиваясь высокой степени измельчения.

2. Способы получения шлама.

Твердые сырьевые компоненты в два-три этапа измельчают в дробилке до размера частиц не более 10 мм. Мягкие глину или мел сначала дробят до размера 100 мм, затем распускают в воде. Сырье подают в емкость небольшими порциями вместе с жидкостью. По этой схеме получается шлам — суспензия с влажностью до 40 %. Его перекачивают в емкость для помола с известняком. Отрегулировать химический состав в процессе измельчения невозможно, поэтому его корректируют в специальных бассейнах. Шлам сначала поступает в первый — вертикальный, где берутся пробы. Во второй — тоже вертикальный, заливают шлам с составом, подобранным таким образом, чтобы от корректировать основной. Из этих бассейнов составы поступают в третий — горизонтальный, где происходит механическое перемешивание.

Преимущества мокрой технологии:

• меньше затраты на измельчение сырья;
• значительно меньше пылеобразование;
• проще и экологически безопаснее транспортировка и корректирование шлама;
• возможность использования химически неоднородного сырья.

• больше затраты энергии на обжиг шлама из-за высокой его влажности, часть печи работает как сушильный аппарат;
• низкая производительность оборудования, сравнительно высокая себестоимость готового продукта.

2.2. Сухой способ.

Принципиальное отличие этой схемы от мокрой технологии заключается в том, что шлам поступает на обжиг уже в сухом виде. После раздельного измельчения известняк и глина попадают в разные сушильные барабаны (смешивают уже высушенные компоненты). Затем смесь подают в мельницу, после нее отправляют на гомогенизацию (тщательное перемешивание для достижения полной однородности). Все последующие операции проводят так же, как и при мокром методе.

• намного ниже затраты энергии на обжиг;
• высокая производительность печей;
• меньше выброс печных газов;
• нет необходимости в наличии источников технологической воды.

• намного больше пылеобразование;
• сложнее конструкция печей;
• выше требования со стороны оборудования к химической однородности сырья;
• повышенная трудоемкость помола компонентов шлама.

2.3. Комбинированный способ.

Для компенсации недостатков сухого и мокрого применяют такой метод. Существуют две схемы:

• В сухую смесь известняка и глины для гранулирования добавляют до 14 % воды.
• Шлам, полученный по мокрой технологии, до поступления в печь высушивают фильтрами до влажности не выше 18 %.

3. Получение и помол клинкера.

Для обжига шлама используют специальные вращающиеся печи, их устанавливают под наклоном. Жидкий или сухой шлам подают со стороны поднятого конца. Снизу поступает топливо, при сгорании которого образуются раскаленные газы. Они движутся навстречу шламу и нагревают его до 1450°С и выше, сами при этом охлаждаясь. При мокрой методике процесс начинается с испарения влаги из жидкого состава.

На выходе из печи получаются гранулы клинкера — камнеподобные зерна темно-серого или зеленовато-серого цвета. Этот полуфабрикат с температурой до 1100°С отправляют в холодильник. Здесь он остывает до 180—300°С и его перемещают на хранение. Затем клинкер подвергают помолу. Его осуществляют в несколько этапов в трубной мельнице. В процессе добавляют гипс и другие добавки. Высокой тонкости добиваются за счет того, что крупные зерна возвращаются на домол до достижения нужного размера частиц. Готовый портландцемент — очень тонкий темно-серый порошок с температурой до 120°С. Его отправляют для охлаждения в силосы.

Бесклинкерная технология

Основные недостатки всех способов производства из клинкера:

• дорогостоящее оборудование;
• высокая степень загрязнения окружающей среды;
• большие затраты энергии.

Поэтому была изобретена альтернатива. Себестоимость готового продукта ниже в три раза при полной идентичности свойств. Вместо клинкера используют гидравлический или доменный шлак.

Линия по изготовлению цемента:

1. Дробилка для измельчения известняка и других твердых ингредиентов.
2. Мельница-мешалка (болтушка) для измельчения глины, мела или других мягких компонентов шлама. Внутри нее установлены грабли.
3. Сушильный барабан — только при сухом способе.
4. Трубная мельница для смешивания измельченных известняка и глины.
5. Вращающаяся печь. Печи для мокрой технологии длиннее, чем для сухой, в два раза, так как процесс начинается с испарения влаги из жидкого шлама.
6. Холодильник барабанный, колосниковый или рекуперативный. Барабанные применяют в комплекте с вращающимися печами старой конструкции.
7. Шаровая трубная мельница для дробления клинкера. Она состоит из двух-четырех камер. Сначала полуфабрикат попадает в камеры грубого помола, затем в камеры тонкого. Измельчение происходит за счет мелющих тел, находящихся внутри. Для грубого помола это стальные шары, для тонкого — цилиндры. При вращении мельницы они поднимаются вверх и падают, истирая гранулы клинкера.
8. Силосы — емкости цилиндрической формы на опорном каркасе, предназначенные для хранения цемента. Разновидность — гомогенизационный (смесительный) силос.
9. Оборудование для фасовки в мешки.
10. Шламбассейн — емкость, оснащенная приспособлением для перемешивания шлама до получения однородности, требуется только мокрой технологии.

Выбор конкретного типа зависит от схемы получения шлама и вида сырья: если используются только твердые компоненты, то мельница-болтушка не нужна, если только мягкие — не понадобится дробилка. Окупаемость мини-завода по выпуску портландцемента — от 6 лет.

Источник

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