Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выбор способов производства цемента

Выбор способов производства цемента

Производство (цемента) клинкера может осуществляться следующими способами:

При мокром способе производства сырьевую смесь готовят в виде водной суспензии с W = 38−45% (сырьевой шлам)

При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонкодисперсной массы и такая шихта называется сырьевой мукой W = 1−2%.

Полусухой способ отличается от сухого тем, что после приготовления сырьевой смеси она подвергается гранулированию, а затем полученные гранулы обжигаются.

При комбинированном способе сырьевую смесь готовят по мокрому способу, а затем ее обезвоживают на фильтрах до W = 18−20%. После чего полученную массу обжигают в печах.

Выбор способа производства портландцементного клинкера зависит от следующих факторов:

1) Свойства сырья. Обращают внимание на W сырья, его твердость и плотность. − − Влажное сырье, рыхлое, легкоразмачиваемое в воде используют для получения клинкера по мокрому способу.

− Сухое, плотное, твердое сырье обжигают по сухому способу.

2) Наличие топливной базы. Мокрый способ – это энергозатратный способ, поэтому производство портландцементного клинкера по мокрому способу размещают там, где есть топливная база.

Сравнительная характеристика способов производства

низкий расход топлива на обжиг клинкера (1,5 раза ниже, чем при мокром способе)

1) худшее качество получаемого клинкера по сравнению с мокрым способом

2) повышенный расход электроэнергии на получение сырьевой муки.

3) повышенный пылеунос, что негативно сказывается на санитарно-гигиенических условиях труда

4) большое количество применяемого оборудования, что усложняет технологическую схему производства.

1) лучшее качество получаемого клинкера, чем при сухом способе, поскольку в жидкой среде легче достичь гомогенности системы

2) меньший пылеунос, следовательно, лучшие санитарно-гигиенических условиях труда

3) меньший расход электроэнергии на помол сырьевых материалов.

высокий расход топлива на обжиг клинкера.

расход топлива на обжиг клинкера меньше, чем при мокром способе

1) расход топлива больше, чем при сухом

2) не всякая сырьевая смесь дает прочные гранулы

позволяет использовать преимущества подготовки сырьевой смеси по мокрому способу (однородность смеси)

1) повышенный расход элекротроэнергии по сравнению с мокрым способом.

2) Усложнение технологического процесса за счет фильтрации шлама (вакуумное оборудование).

Технология сухого способ производства цемента

Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом, а иногда и со специальными добавками.

По вещественному составу (ГОСТ 10178 — 76) различают портландцемент без добавок, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент.

Свойства портландцемента определяются прежде всего качеством клинкера. Вводимые в него добавки предназначены для их регулирования.

Портландцемент и его разновидности являются основным материалом в строительстве. Он позволяет возводить бетонные и железобетонные конструкции самых разнообразных зданий и сооружений.

Гигантские темпы строительства в СССР обусловили резкий рост производства цемента.

Производство портландцемента может быть разделено на два комплекса операций. Первый из них включает изготовление клинкера, второй – получение портландцемента измельчением клинкера совместно с гипсом, Активными минеральными и другими добавками.

Получение клинкера – наиболее сложный и энергоёмкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Удельная стоимость клинкера достигает 70 -80% общей стоимости портландцемента.

Производство портландцемента состоит из следующих операций: добычи известняка и глины, подготовке сырьевых материалов и приготовление из них однородной смеси заданного состава, обжига сырьевой смеси материалов до спекания и получением клинкера, помола клинкера в порошок с небольшим количеством гипса, а иногда и добавок

Основной задачей является получение клинкера с заданным фазовым составом, что зависит от состава и качества сырья, выбранного соотношения между исходными материалами, требуемой дисперсности и однородной сырьевой смеси и от правильного режима обжига и охлаждения клинкера.

В настоящее время применяют три основных способа подготовки сырьевой смеси из исходных материалов: «мокрый», при котором помол и смешение сырья осуществляется в мокрой среде, «сухой», когда материалы смешиваются и измельчаются в сухом виде и комбинированный.

Сухой способ, несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с мокрым, длительное время находил ограниченное применение вследствие пониженного качества получаемого клинкера. Однако успехи в технике тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечил возможность получения высококачественных портландцементов и по сухому способу. Это предопределило резкий рост в последние десятилетия производства цемента по этому способу.

Изготовление клинкера по сухому способу технически и экономически более целесообразно в тех случаях, когда исходные сырьевые материалы характеризуются:

Влажностью до 10 – 15%;

Относительной однородностью по химическому составу и физической структуре, что обеспечивает возможность получения гомогенной сырьевой муки при измельчении сухого сырья.

При сухом способе затраты тепла на обжиг клинкера достигают 3150 – 4190 кДж/кг, что значительно меньше затрат при производстве по мокрому способу.

При сухом способе изготовления клинкера исходные материалы после дробления подвергаются высушиванию и совместному помоле в шаровых и иных мельницах до остатка 6 – 10% на сите № 008.

Обжигают сырьевую муку:

1) в коротких вращающихся печах с предварительной тепловой обработкой её:

в циклонных теплообменниках, в которых отходящими из печей газами материал нагревается до температур 800 – 850*С с частичной декарбонизацией его (на 30 – 40%);

в циклонных теплообменниках, а далее в специальных реакторах, в которых температура муки повышается до 920 – 950*С, а декарбонизация материала перед его поступлением в печь достигает 85 – 90%. Такой эффект получается за счёт сжигания в реакторах дополнительного небольшого количества топлива;

в конвейерных кальцинаторах за счёт тепла отходящих из печей газов;

2) наконец, сырьевую муку в виде гранул можно обжигать в автоматических шахтных печах.

Читайте так же:
Блокнот для замешивания цемента

В зависимости от способа обжига сырьевой муки схемы производства несколько отличаются.

Подготовка сырья и его обжиг во вращающихся печах с теплообменниками, декарбонизаторами и кальцинаторами.

Клинкер по сухому способу во вращающихся печах с циклонными теплообменниками, а в новейших системах а сочетании с реакторами получают в по технологической схеме.

Добывают известняк и глину с учётом их свойства теми же приёмами, какие используются при мокром способе производства. Последующая их переработка определяется спецификой сухого способа производства. Добытый известняк вначале подвергают двухстадийному, а иногда одностадийному дроблению до кусков размером 1 – 3 см. Полученную щебёнку направляют на усреднительный склад, где с помощью комплекса машин осуществляется первичная гомогенизация сырья. Добытую глину вначале также подвергают дроблению пи одновременной сушке с последующей подачей полученного материала на усреднительные склад для гомогенизации. С этих складов известняки глина направляются через автоматические дозаторы в требуемом соотношении по массе в шаровые мельницы, где осуществляются сушка и тонкий помол сырья. Для сушки в мельницы направляют дымовые газы, образующиеся во вращающихся печах при жигани топлива. Шаровые мельницы часто работают в замкнутом цикле с сапораторами. Из мельниц мука в виде пылегазовой смеси направляется в осадительные циклоны, а затем в горизонтальные электрофильтры, в которых выделяется твёрдая фаза.

При организации крупных предприятий с производительностью одной технологической линии 3000 т. в сутки устанавливают две шаровые мельницы размером 4,2 х 10м. Дающие 120 – 130 т/ч муки с остатком 10 – 12% на сите № 008. Сырьё загружаю кусками размером до 30 — 50 см. В мельницу подают горячие газы, которые сушат материал до влажности 0.5 – 1%. Эти же газы выносят измельчённый продукт, который затем выделяется из потока в проходных сипаратарах и циклонах, причём более крупные частицы возвращаются на домол. Иногда после такой мельницы устанавливают обыкновенную шаровую для домола материала. Расход электроэнергии на помол материалов в бесшаровых мельницах уменьшается по сравнению с расходами на помол в трубных мельницах примерно на 25%. Производительность таких мельниц 250 – 300 т/час и более.

Сырьевая мука, получаемая в результате помола в мельницах, направляется на гомогенизацию и корректирование в специальные железобетонные силосы вместимостью до 500 – 2000 м/куб. Чем неоднороднее сырьё, тем меньше обычно вместимость отдельных силосов. Муку в них перемешивают сжатым воздухом, вводимым через керамические , укладываемые на днище силосов. Воздушные струи, проникающие в муку аэрируют её, что сопровождается уменьшением объёмной массы. Одновременно материал приобретает большую текучесть.

Всё шире начинают применять каскадные мельницы без мелющих тел, сырьевые материалы в которых измельчаются под действием падающих кусков самого материала. Следовательно, работают они без специальных мелющих тел или с очень небольшим ох количестве.

В настоящее время применяют несколько способов подачи воздуха в силосы для перемешивания материала. По одному из них днище силоса разделяют на несколько секторов с раздельной подачей в них воздуха. Последний с предельным принятым давлением подаётся вначале в один из секторов, а в остальные поступает под малым давлением и в небольшом количестве. Это обусловливает различную степень аэрации материала над разными секторами днища и различные показатели их объёмной массы, что приводит к волнообразному его перемешиванию. Через каждые 20 – 30 мин. В секторы начинают последовательно интенсивно подавать воздух. Применяют также «гейзерный» способ перемешивания муки с подачей воздуха в концентрические секции днища при разном давлении в каждую.

Технология производства цемента

Цемент – уникальное сырье, которое уже много лет используется как самостоятельно, так и для создания разнообразных строительных смесей. Измельченный материал отличается по составу и стоимости, но создается с помощью давно известных технологий. Методов несколько, они меняются и комбинируются в зависимости от производственных целей. Но каждый вариант позволяет создать качественный цемент, который с успехом используется в строительстве.

На что влияет технология производства?

Несмотря на десятки видов разнообразных цементных смесей, существуют базовые элементы, которые присутствуют в каждой из них. Основа материала – клинкер, который состоит из глиняных пород. Также в цементе присутствуют добавки, напрямую влияющие на свойства и характеристики раствора.

Технология производства тоже отражается на качестве. Способ производства может изменить:

  • Уровень зернистости, что сказывается на прочности и скорости застывания;
  • Степень пластичности, то есть особенности взаимодействия основы и пластифицирующих добавок;
  • Скорость выделения тепла, то есть уровень тепловыделения при внесении определенных компонентов.

Даже при том, что производственная сфера развивается быстрыми шагами, методы изготовления цемента уже много лет остаются неизменными. Стандартные технологии полностью устраивают девелоперов и строителей, ведь смесь получается долговечной, прочной, качественной и сравнительно недорогой.

Основные производственные этапы

На начальном этапе производства выполняется изготовление клинкера, а также измельчение компонентов. Клинкер – основа цементной смеси, состоит из извести и глины, то есть имеет природный характер. Для некоторых видов цемента глину заменяют доломитом или пеплом, но в любом случае обжигают в печах.

Перед обжигом выполняется тщательное перемешивание клинкерных элементов, они вступают во взаимодействие друг с другом и образуют фракции размером с орех, а затем еще раз измельчаются.

Популярные технологии

Наиболее известны и востребованы три способа производства: сухой, мокрый и комбинированный. Подбор технологии осуществляется каждым предприятием в индивидуальном порядке, ведь производственное оборудование часто подразумевает использование только одного или двух способов, к примеру:

  • сухого метода, который используется практически повсеместно, ведь считается самым выгодным. Название говорит само за себя: все компоненты остаются сухими. Сырье высушивается, дробится до порошка, смешивается и приобретает однородный вид. После обжига смесь принято называть клинкер. Последний этап сухой технологии – внесение добавок и повторное измельчение;
  • мокрого метода. В этом случае в смесь из карбонатного мела, силикатной глины и конверторного шлама добавляется жидкость. Это более трудозатратный вариант, поэтому используется нечасто. После измельчения состав приобретает влажность от 30 до 50 %, затем обжигается и измельчается в порошок повторно.
  • Комбинированного метода, при котором измельченный состав принудительно увлажняется, а затем обезвоживается. Последний штрих – прогрев массы при постоянном помешивании.
Читайте так же:
Цемент м400 пропорции для раствора

Производство белого цемента требует применения отдельных технологий. В него входит мергель, известняк, песок и глина, а также мраморная крошка. Белый цвет после высыхания смеси придает мел и каолин. При изготовлении клинкер измельчается в мельницах со специфической облицовкой, а также проходит несколько этапов очистки. Он более качественный, чистый, не разрушается и не осыпается со временем.

Материалы для производства цемента

Сразу ответим на вопрос – можно ли сделать цемент своими руками? Имея необходимое оборудование и исходные материалы – получить цемент в домашних условиях можно. На данный момент времени в Российской Федерации большим спросом пользуются мини-заводы по производству цемента, мощностью порядка 120 000 тонн цемента в год. Производить же цемент для единичной стройки экономически невыгодно. Проще и дешевле купить этот необходимый строительный материал на заводе или в магазине.

Состав цемента

Цемент получается при длительном дроблении клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4·2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Специфика производства

Изготовление цемента предусматривает выполнение следующих производственных стадий:

  • добычу сырья, содержащего гипс, глину, известняк;
  • дробление добытого известняка, обеспечение требуемой влажности полученного продукта;
  • измельчение известняковой массы, смешивание с глиной. Соотношение известняка и глины изменяется в зависимости от особенностей используемого сырья, ориентировочно соответствует пропорции 3:1. Результат – получение комбинированного, сухого или мокрого шлама;
  • обжиг сырьевой массы при температуре до 1,5 тысячи градусов Цельсия, при котором происходит спекание шлама. Состав при этом превращается в гранулированную фракцию, называемую клинкером;
  • измельчение до порошкообразной фракции клинкера с использованием специальных мельниц;
  • дозирование и смешивание ингредиентов согласно марке будущего цемента. Процесс смешивания предусматривает введение до 5% гипса и специальных минеральных добавок.

Производство цемента на заводах

На данный момент времени производителями цемента используются три технологии производства связующего:

  • Мокрый способ.
  • Сухой способ.
  • Комбинированный метод.

Стоит заметить что «сухую» технологию используют зарубежные производители цемента: Египет, Турция и Китай. «Мокрая» же технология традиционно используется отечественными цементными заводами.


циклы производства цемента

Сухой способ

Здесь нет необходимости использовать воду. Исходный материал (глину и известняк) дробят на специальном оборудовании. Сушат и перемалывают в мелкодисперсную муку, смешивают пневматическим способом и подают на обжиг.

Образовавшийся в результате обжига цементный клинкер измельчается до соответствующей степени фракции, фасуется в упаковку и отправляется на склад готовой продукции. Данный способ позволяет снизить затраты на производство, однако отличается «капризностью» к однородности исходных материалов и является экологически опасным вариантом.

Мокрый способ

Неоспоримые достоинства данного метода заключается в возможности точного подбора состава исходного сырья при высокой неоднородности исходных компонентов: порода, вид породы и пр. Исходный материал (шлам) представляет собой жидкую субстанцию, содержащую до сорока процентов влаги.

Перед тем как сделать цемент, состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После выдержки сырья в бассейне, производится отжиг в специальных вращающихся печах и последующее измельчение.

Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии расходуемой на высушивание исходного сырья. Это существенно увеличивает себестоимость производства цемента, однако качество конечной продукции не страдает от возможной неоднородности клинкера, как при мокром варианте.

Комбинированные способы

Данная технология опирается на мокрый вид получения связующего. Промежуточную субстанцию обезвоживают по специальной технологии. Клинкер гранулируют с добавлением воды, после чего производят отжиг и последующее измельчение до той или иной марки цемента.

В числе достоинств комбинированного способа производства цемента: высокий выход «годного», возможность использования отходов металлургической промышленности.

Мокрый способ производства цемента

Схема изготовления цемента мокрым методом представлена на рисунке ниже.

Производство начинается с извлечения из карьеров твердого известняка, который впоследствии дробится на куски различного размера. Затем куски измельчаются в дробильных агрегатах, пока размеры частей известняка не будут превышать 8-10 мм.

Затем на мини-завод транспортируют глину из карьера и обрабатывают ее в вальцевых дробилках до той степени, пока размер кусочков будет достигать от 0 до 100 мм.

Далее измельченную смесь отмачивают в болтушках. В результате получается шлам из глины, влажность которого составляет до 70 %.

Затем он поступает в мельницу, где происходит процесс смешивания и размалывания с известняковой массой.

После этого шлам влажностью около 40 % направляется в вертикальный бассейн, в котором выполняется окончательный процесс корректировки. Эта операция имеет исключительное значение, так как на этом этапе обеспечивается химическая формула состава произведенного шлама.

Только после того как шлам пройдет контроль качества, он допускается к последующим этапам. Далее цементная масса транспортируется из вертикального оборудования (бассейна) в горизонтальный, в котором происходит хранение смеси перед поступлением в печь обжига. В горизонтальном бассейне сырьевая масса постоянно помешивается механическим путем с применением сжатого воздуха. Благодаря этому шлам не выпадает в осадок и полностью гомогенизируется. Если в процессе изготовления цемента применяются сырьевые компоненты, что имеют неизменный химический состав, то корректировка химического состава шлама осуществляется в горизонтальном бассейне.

Читайте так же:
Опилки цемент известь жидкое стекло

Затем шлам направляется в печь для обжига, в которой он превращается в клинкер. Полученная клинкерная основа цемента поступает в промышленный холодильник для охлаждения. После этого клинкер подвергается дроблению и подается в бункеры мельниц. Там клинкерная масса повторно измельчается.

Если для процесса обжига шлама используется твердое топливо, то возникает необходимость в строительстве дополнительного помещения для хранения и подготовки угля. Когда в производственном процессе применяется жидкое или газообразное топливо, то схема обжига клинкерной смеси имеет упрощенный вид.

В завершение цемент перенаправляется из бункеров мельниц в специальные помещения для хранения. На этом производственном этапе лаборанты осуществляют контроль качества продукции и определяют марку цемента. Только после этого продукция направляется в упаковочные аппараты.

Как делают белый цемент

Технология производства белого цемента незначительно отличается от технологии производства обычного «серого» материала. Как и обычный «серый» материал, белый цемент выпускают сухим и мокрым способом. Основное отличие технологии – обжиг исходного сырья при высокой температуре и резкое охлаждение в воде.

Клинкер белого цемента характеризуется как «маложелезистый» и содержит в своем составе: минеральные добавки, известняк, гипс, соли и другие компоненты. В качестве исходного сырья для клинкера используются карбонатная и глинистая порода (известняк, каолиновая глина, отходы обогащения, кварцевый песок).

В Российской Федерации белый цемент производится только на одном предприятии – ООО «Холсим (Рус) СМ» (до 2012 года ОАО «Щуровский цемент»). Большинство белого цемента поставляется на рынок России из-за рубежа следующими (Словакия), «Cimsa иAdana» (Турция), «AalborgWhite»(Дания) и «AalborgWhite» (Египет).

Основное достоинство белого цемента его уникальная характеристика – белоснежность, а основной недостаток в разы большая стоимость по сравнению с обычным «серым» материалом.

Виды цемента

В зависимости от того, из чего сделан цемент, материал различается по группам. Каждый вид обладает особыми техническими характеристиками.


Сегодня производится множество видов цемента
На основании материала изготовления выделяют группы:

  • известковый;
  • мергелистый;
  • глинистый. Рекомендуется внесение вспомогательных компонентов цемента, боксита и шлака для повышения водонепроницаемости, огне- и морозоустойчивости.

Преимущественно производство цемента включает соединения карбона и глины, но в отдельных видах выполняется внесение искусственных веществ (шлаков, отходов металлургии и химического производства) и естественных компонентов (глинозема).

Цемент делят на следующие виды:

  • портландцемент. Отличается высокой скоростью затвердевания, включает 10–15 % минеральных веществ. В основу портландцемента закладывается гипс и клинкер, которые проходят обжиг при температуре 1500 °С. Его активно используют в современном строительстве благодаря способности создавать монолитные конструкции при смешивании с водой;
  • шлакопортландцемент. В составе присутствуют те же компоненты, а также доменные шлаки;
  • гидравлический;
  • напрягающий – быстро схватывается и застывает;
  • тампонажный. Применяется для создания бетонных конструкций в сфере газо- и нефтедобычи;
  • декоративный, отличается белым цветом;
  • сульфатостойкий. Главные отличия сводятся к низкой скорости застывания и высокой устойчивости к минусовым температурам.


Различают портландцемент и шлакопортландцемент

Материалы для производства цемента

Сырьевыми материалами в производстве цемента служат в основном глинистые и карбонатные породы, а также иное природное сырье и некоторые типы промышленных отходов, шлаков и т.п.

Карбонатные породы — это известняк, известняк-ракушечник, мел, мергелистый известняк, мергель, метаморфические либо осадочные горные породы доломитового, карбонатно-глинистого и известнякового состава. Качество и ценность таких пород в качестве сырья для создания цемента определяется их структурой и физическими свойствами. Породы с кристаллической структурой хуже, по сравнению с породами аморфной структуры, взаимодействуют с другими элементами смеси при обжиге.

  • Мел – легко растирающаяся мягкая осадочная горная порода, вид мажущего известняка. Он легко измельчается и является популярным сырьем для создания цемента.
  • Мергель — осадочная порода, переходная от известняковых к глинистым. Может иметь твердую или рыхлую структуру, различную плотность и влажность в зависимости от процентной доли глинистых примесей. Строительные растворы на основе мергеля активно применяются при устройстве печей, каминов и т.п.
  • Из известняков для производства цемента предпочтительны пористые и мергелистые виды с небольшим порогом прочности на сжатие и без содержания кремниевых включений.
  • Из глинистых пород в производстве цемента применяют: суглинок, глину, лесс, глинистый сланец, а также лессовидные суглинки.

Глины, горные осадочные породы, состоят из разного рода минералов, при увлажнении приобретают пластичность и разбухают. В сухом способе производства цемента связующая способность и пластичность глины дает возможность гранулирования муки и брикетирования. Суглинком называется глина, в которой содержится высокое количество пылеватых и песчаных частиц.

Глинистые сланцы представляют собой плотные и твердые горные породы, способные легко расслаиваться на пластинки небольшой толщины. Относительно глины глинистые сланцы имеют более постоянный состав и меньшую влажность.

Лессом называется тонкозернистая горная порода, рыхлая и пористая, состоящая из тончайших частиц глинистых материалов, полевого шпата, кварца и иных силикатов. Лесс не отличается высокой пластичностью. Лессовидный суглинок – материал, по своим свойствам являющийся переходным между суглинком и лессом.

Кроме основного сырья в процессе производства активно используются различные виды корректирующих добавок в цемент, позволяющих изменить некоторые свойства конечного продукта. Это могут быть глиноземистые, кремнеземистые, глиносодержащие добавки, а также плавиковый шпат в качестве минерализаторов (кремнефтористый натрий, гипс, апатит, фосфогипс, флюорит)

Хотелось бы отметить, что сырьевой состав, как при сухом, так и при мокром способе производства цемента, может меняться в зависимости от местоположения цементного завода, от доступности того или иного вида сырья, от возможностей оборудования, спроса на те или иные виды продукции в этом регионе и многого-многого другого

Читайте так же:
Как нанести цементную шубу

Чем мокрый способ производства цемента отличается от сухого?

Отличия мокрой технологии производства цемента от сухой

Обе технологии имеют свои преимущества и свои недостатки. Основной недостаток, которым отличается мокрый способ производства цемента – значительная энергоемкость процесса, отражающаяся на себестоимости конечного продукта. Сухая технология отличается большей экологической опасностью и соответственно большими капитальными затратами на устранение данного фактора. Рассмотрим оба способа производства цемента подробнее.

Современный цементный завод: предыстория появления

Название вяжущего порошка произошло от лат. caementum, переводимого как «раздробленный, разбитый камень». Разнообразие данных веществ появились вследствие потребности преодоления низкой влагостойкости гипсовых и известняковых веществ. Прежде изготовление цемента осуществлялось на основе кирпичных остатков. Издревле дробились глинистые и вулканические образования, в том числе, пуццоланы из пепельных отложений Везувия.

Оптимальный способ производства был разработан гораздо позже, когда вяжущая смесь понадобилась в значительном объеме и за доступную цену.

  • Запатентовал портландцемент каменщик Джон Аспинд в 1824 г.
  • Отечественный специалист Егор Челиев в 1825 г. выпустил книгу, посвященную вяжущему порошку для подводных работ.

Своё наименование портландцементный порошок получил от места добычи сырья – острова Портленд. На Туманном Альбионе эту каменную структуру считали престижным стройматериалом. У Аспинда искусственным путём получилось изготовить продукт, практически не уступающий в качестве натуральному. Однако делалось это без пропуска через печь (обжига). Больше соответствует тому, что сегодня делается для получения цемента, описание в трудах Челиева.

«Мокрая» технология производства связующего

Технологическая схема мокрого способа предусматривает раздельную первичную обработку компонентов клинкера. Измельченные «ингредиенты» загружаются в специальное оборудование для кратковременной выдержки под слоем воды. После этого компоненты клинкера, мокрыми, попадают в специальные мельницы, где их перемалывают до состояния порошка и тщательно перемешивают.

Подготовленный таким образом шлам подается в вертикальные и горизонтальные «шлюмбассейны» на корректировку необходимого соотношения «ингредиентов». Следующей технологической операцией идет печной обжиг откорректированного шлама и охлаждение промышленными холодильными установками. Полученный таким образом клинкер измельчается до мелкодисперсного порошка – цемента. Далее производятся: лабораторный анализ на соответствие цемента требованиям ГОСТ, фасовка и отправка потребителю.

Преимущества «мокрой» технологии

  • Меньшие технологические затраты на измельчение сырья. Такие компоненты как мел и глина хорошо размокают в воде при первичной обработке в бассейнах. Соответственно процесс их измельчения происходит намного проще и легче;
  • Транспортировка, усреднение и корректировка шлама происходит проще и экологически безопаснее, чем аналогичные операции при сухой технологии;
  • В разы меньшее пылеобразование;
  • Конструкция печей обжига шлама проста, надежна и имеет высокий Коэффициент Использования пространства – от 0,89 до 0,91;
  • Имеется принципиальная возможность использовать сырьевые компоненты «пестрого» химсостава и хорошей гомогенизации шлама.

Недостатки

  • Большой удельный расход тепловой энергии на обжиг сырья для производства цемента. Сырье поступающее на обжиг, имеет среднюю влажность 35-45%. Соответственно для испарения влаги и прогрев компонентов требуется порядка 5 450-6 800 кДж/кг тепловой энергии или 35% тепловой мощности печи. Поэтому часть обжиговой печи работает как сушильный агрегат со всеми вытекающими «неприятностями»;
  • Высокая материалоемкость обжиговых печей при небольшой производительности.

Указанные недостатки выливаются в относительно низкую производительность труда, значительные технологические и эксплуатационные расходы, обуславливающие относительно высокую себестоимость производства.

Характеристики

В состав портландцемента входит измельченный клинкер, гипс и, при необходимости, минеральные добавки. Эти компоненты обеспечивают ему быстрый процесс затвердевания в воде и на воздухе. Клинкер получается в специальных печах, где все составляющие компоненты проходят процесс обжига и плавления.

Когда процесс обжига завершен и клинкер полностью остыл, производят его тщательное измельчение. И далее добавляется гипс в определенном количестве, чтобы оксид серы в готовом продукте содержался в определенных пределах (1,5-3,5%).

Портландцемент может встречаться с добавками и без них. Дополнительные компоненты способны придать конечному продукту улучшенные свойства и характеристики. Согласно стандарту ГОСТам 10178 85 и 31108 2003, портландцемент подразделяется на 5 марок: 400, 500, 550, 600, 700.

Они отличаются по сфере применения:

  1. М400 — изготовление железобетона, для конструкций любого типа.
  2. М500 и М550 — сборные конструкции из железобетона; изделия из асбестоцемента; дорожная сфера строительства.
  3. М600 — изготовление железобетона для сборных конструкций, когда требуется сырье высоких марок.
  4. М700 — для строительства напряженных конструкций; изготовление высокопрочного бетона.

На примере портландцемента марки М400 можно выделить основные свойства и характеристики,присущие данному строительному материалу:

  • Состав клинкера насчитывает следующие химические составляющие: CaO, FeO, AlO, МgО, ТiO и SiO. Он также имеет сложный минеральный состав: алит, белит, алюмоферрит и алюминат. Суммарное содержание минеральных компонентов достигает 95-97%.
  • Удельный вес данного цемента – это относительная величина, поскольку материал имеет сыпучую структуру. Между его частичками расположено пространство воздуха. В данном случае на удельный вес будет влиять несколько факторов: транспортировка, условия хранения, марка цемента и т. д. Средний показатель веса может колебаться от 1200 до 1300 кг/куб. м.
  • Плотность отличается в зависимости от марки стройматериала и имеющихся в нем добавок (2,9-3,2 т/куб. м). В рыхлом состоянии он имеет плотность 1-1,1 т/куб. м, а в уплотненном – 1,5-1,7 т/куб. м.
  • Скорость и сроки схватывания фиксируется на специальном приборе с температурными показателями 18-22оС. Обычно этот процесс приходит в действие спустя два часа и заканчивается на 4-6 час. На данный показатель может влиять ряд факторов: степень помола, наличие минералов, требуемая густота раствора и прочее. Полное затвердевание происходит на 25-27 день.
  • Средняя цена на портландцемент будет зависеть от завода и страны-производителя, объема упаковки и марки продукции. Для портландцемента М400 цена может варьироваться от 150 до 250 рублей.

Как уже говорилось, портландцемент является одной из разновидностей цемента. В свою очередь он имеет достаточно большое количество подвидов, которые отличаются сферой применения, ценовой политикой и своими свойствами.

«Сухая» технология производства связующего

В этом случае основное производственно-технологическое оборудование аналогично мокрому способу. Изменения заключаются в принципиально иной технологической схеме производства клинкера. После предварительного измельчения компоненты клинкера подаются в сушильные барабаны, причем каждый компонент подается в отдельный барабан. После сушки «ингредиенты» перемешиваются и поступают в общую мельницу для дальнейшего измельчения и ввода присадок.

Читайте так же:
Цемент евроцемент м500 пропорции для бетона

Следующая операция обусловлена видом и влажностью глины. Все остальные компоненты корректируются по указанным параметрам глины. Суть операции заключается в незначительном увлажнении (не более 13% влажности) шлама и последующую подачу на обжиг. Соответственно небольшой влажности энергетические затраты на обжиг небольшие, а печи менее металлоемки и менее габаритны. Операции, следующие после обжига шлама, аналогичны предыдущему способу производства цемента.

Преимущества «сухой» технологии

  • Относительно невысокий удельный расход тепловой энергии расходуемой на обжиг клинкера – 2 900-3 700 кДж/кг;
  • Меньший на 30-40% объем печных газов при аналогичной производительности и возможность их вторичного использования для сушки компонентов. Это позволяет существенно снизить энергозатраты на производство клинкера и требует меньших капиталовложений на обеспыливание;
  • Относительно меньшая металлоемкость обжиговых печей при большей производительности по сравнению с «мокрой» технологией. Производственная мощность печей при «сухом» способе – от 3 000 до 5 000 тонн продукта в сутки, что на 100-200% мощнее аналогичного оборудования работающего по «мокрой» технологии;
  • Отсутствует необходимость в наличии мощных источников технологической воды.

Области применения

Бездобавочный портландцемент общестроительного назначения является неотъемлемым материалом в любой строительной области. И его крупнейшими потребителями считается нефтяная и газовая промышленность. Материалы, которые из него изготавливаются, успешно заменяют дерево, камень, известь и прочие природные компоненты, имеющие ограниченное количество.

Как разводить портландцемент

Данный вид цемента продается в любых строительных магазинах. Процесс приготовления раствора достаточно прост, чтобы самостоятельно его выполнить. Для этого потребуется от 1,4 до 2,1 литра воды на каждые 10 кг цементной смеси. Более точный объем воды рассчитывается в зависимости от необходимой густоты раствора.

Разнообразие цементного порошка по ингредиентам и сфере эксплуатации

ВидОсобенностиНюансы применения
Портландцемент (ПЦ)Смешивают по традиционному алгоритму.Ключевой стройматериал для отделки и оштукатуривания, а также при заливке бетонных конструкций и при декорировании.
Шлакопортландцемент (ШПЦ)Наличие 25% угольного шлака, получаемого от клинкерного обжигания.Для массивных объектов.
Пуццолановый (ППЦ)Активные минералы в консистенции.Эксплуатация в сложных условиях, в том числе, на Крайнем Севере и в водных средах.
ПластифицированныйИмеет составляющие, делающие раствор мягким и пластичным.Выпуск объектов сложной формы.
КислотоупорныйРастворителем выступает сжиженное кварцевое стекло. Важным ингредиентом выступает кварцевый песок или кремнефтористый натрий.Эксплуатируется в среде, которая требует стойкости к кислотному воздействию.
ГлиноземныйЕго отличие – гипсовая и шлаковая составляющая.Помимо быстрого твердения им характерна предельная влагостойкость.

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.

Гранулированный цемент может обжигаться и в шахтных печах – в таком случае гранулирование осуществляется с частицами угля, после чего цемент уходит на хранение.

Пуццолановый портландцемент — что это

Главными составными частями материала являются специально обработанная глиняно-известковая смесь (цементный клинкер), измельченная гипсовая крошка и субстанции вулканического происхождения. Основное положительное свойство пуццоланового портландцемента – повышенная стойкость к воздействию влаги. В отличие от обычного цемента, использование материала в местах с наличием воды улучшает его характеристики и повышает прочность.

Плюсы и минусы, где применяют

Использование материала в качестве основы для бетона улучшает его водостойкость – эффект достигается за счет характеристик состава пуццоланового портландцемента.

Строения, возведенные с его применением, обладают повышенной гибкостью, легко поддаются обработке, менее подвержены деформации и разрушению.

К недостаткам рассматриваемого материала стоит отнести:

  • увеличенную усадку;
  • низкие показатели воздухо- и морозостойкости, скорости конечного отвердевания;
  • повышенную потребность во влаге.

Стоит отметить, что достоинства материала перевешивают минусы, делая первостепенным при возведении сооружений с высокими требованиями по показателям стойкости. Использование гидростойкого портландцемента широко распространено при строительстве доков, тоннелей и подземных бункеров, плотин, мостовых опор, систем водоотведения и канализации, обустройстве речных портов. Характеристики материала обуславливают его применение при сооружении объектов, находящихся под постоянным воздействием грунтовых вод с повышенным содержанием минералов.

Интересный факт! Производство ряда разновидностей бетонов с помощью технологии пропаривания с применением пуццоланового портландцемента позволяет получить высокую устойчивость к коррозии, увеличить прочность конечного материала.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector