Seo-friends.ru

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

Сырьевые материалы видов цемента

1.2 Требования к химическому составу сырьевых материалов, используемых для производства цемента.

Цементная промышленность — одна из наиболее материалоемких отраслей экономики. Ежегодно ею перерабатывается свыше 70 млн. т сырья. Стоимость сырья и основных материалов составляет около 1/4 себестоимости цемента [2].

Разнообразные виды сырья, применяемого при производстве портландцементного клинкера, должны обеспечить получение в результате обжига продукта, содержащего в качестве основных фаз силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция в определенном соотношении. Для высокотемпературного синтеза этих фаз сырьевые компоненты должны содержать преимущественно оксиды Ca, Si, Al, Fe при минимальных количествах вредных примесей. В природных видах сырья данные оксиды могут входить в состав различных минералов:

СаО – в кальцит, доломит, анкерит, полевые шпаты, гипс, волластонит и др.;

SiO2 – в кварц, халцедон, опал, полевые шпаты, глинистые минералы, слюда и др.;

Al2O3 – в глинистые минералы, полевые шпаты, гидроксиды алюминия (гиббсит, бемит, диаспор) и др.;

Fe2O3 – в железняк, магнетит, гетит, лимонит, сидерит, слюды, глинистые минералы, пирит и другие .

К вредным примесям относятся оксиды Mg, S, P, Ti, K, Na.

Сырьевые материалы для производства портландцементного клинкера, портландцемента и его разновидностей можно разделить по своему назначению на следующие группы: материалы для получения портландцементного клинкера и материалы, применяемые в качестве добавок при помоле цемента.

К материалам для получения портландцементного клинкера относят:

основное сырье — карбонатный и алюмосиликатный компонент цементной сырьевой смеси;

добавки, корректирующие химический состав цементной сырьевой смеси;

добавки — интенсификаторы измельчения сырьевой смеси, разжижители шлама, активизаторы грануляции сырьевой смеси, повышающие механическую и термическую прочность сырьевых гранул;

добавки — интенсификаторы минералообразования клинкера, регулирующие процессы кристаллизации составляющих его минералов (минерализаторы, катализаторы и модифицирующие вещества).

Основное количество минерального сырья расходуется в виде карбонатного и алюмосиликатного компонентов и корректирующих добавок к цементной сырьевой смеси, а также активных минеральных добавок при производстве цемента. Доля остальных материалов в общем балансе сырья, расходуемого при производстве клинкера, портландцемента и его разновидностей, весьма мала.

Цементная промышленность располагает разведанными запасами карбонатных и глинистых пород, обеспечивающими в основном выпуск портландцемента [5].

Карбонатные породы. Для производства портландцемента можно применять различные виды карбонатных пород: известняк, мел, известняк-ракушечник, известковый туф, мергель и т.п.

Во всех этих горных породах наряду с углекислым кальцием главным образом в виде кальцита, могут содержаться примеси глинистых веществ, доломита, кремнезема, гипса и ряда других. Полезны примеси тонкодисперсного глинистого вещества и аморфного кремнезема при равномерном распределении их в карбонатной породе. Содержание MgO и SO3 в известняковых породах должно быть ограничено.

Для производства портландцемента пригодны карбонатные породы при содержании не менее 40-43% СаО; 3,2-3,7% MgO. Желательно, чтобы сумма Na2O и K2O не превышала 1%, а содержание SO3 — 1,5-1,7%. В производстве портландцемента большое значение имеют и физические свойства известняковых пород, главным образом твердость, определяющая выбор того или иного дробильного и помольного агрегата [2].

Глинистые породы. Из глинистых пород используют обычную глину, суглинок, глинистый сланец, мергелистую глину, лесс, лессовидный суглинок. В них наиболее распространены минералы: каолинит — Al2(Si2O5)(OH)4 , галлуазит — Al4(Si4O10)84(H2O), монтмориллонит — m3[Si4O10](OH)2> p<[AlFe 3+ )2 Si4O10> (OH)2 nH2O, при m:p — 0,8-0,9, монотермит и иллит K 3+ , Fe 2+ , Al, Mg)2-3[Si3(Si,Al)O10](OH)nH2O, мусковит — KAl2(OH)2AlSi3O10(OH)2, биотит — K(Mg,Fe)3[Si3AlO10] (OH F)2.

По своему генезису глинистые породы представляют собой: собственно глины, аргиллиты (частично обезвоженные и перекристаллизованные глины), сланцы (слоистые, полностью перекристаллизованные, не распускающиеся в воде глины), лесс (рыхлая глинистая порода), суглинок (коллоидальная пластичная глина, разбухающая в воде).

Глинистые породы являются основными носителями примесей, главным образом щелочей, серы, хлора, а также тяжелых металлов.

Анализ химического состава глин свидетельствует об относительно высоком содержании в них щелочей и серы.

Характерный признак кристаллических решеток всех глинистых минералов — слоистое строение. Внутри слоев между ионами существует прочная ионная и ковалентная связь, а между ионами пакетов — слабая связь за счет остаточных сил. Это обусловливает способность глин расщепляться на тонкие частицы, самопроизвольно диспергироваться в воде, набухать, поглощая между пакетами молекулы воды.

Глинистое сырье имеет разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Химический состав легкоплавких глин характеризуется наличием трех основных оксидов (% по массе): SiO2 — 60-80; Al2O3 — 5-20; Fe2O3 — 3-15. В небольших количествах в глинах могут содержаться CaO и MgO в виде углекислых солей. Присутствуют и растворимые соли, содержащие Na2O и K2O. Эти примеси, а также MgO нежелательны. Их количество в глинах должно быть по возможности минимальным. При обжиге труднее всего вступают во взаимодействие крупнокристаллический кварцевый песок, крупные частицы полевых шпатов и слюд. В связи с этим количество крупных фракций более 0,2 мм не должно превышать 10%. Главным признаком пригодности глины для производства портландцемента являются значения ее силикатного и глиноземного модулей, которые определяют величину этих модулей в портландцементе, так как карбонатный компонент сырьевой смеси обычно содержит немного глинистых примесей .

Пригодность карбонатного и глинистого компонентов сырьевой смеси определяется по их химическому составу и физическим свойствам и может быть выявлена только в их взаимосвязи. Оценка качества цементного сырья производится на основании установленных практикой технических требований

Согласно этим требованиям, содержание СаО в натуральном мергеле должно быть не менее 40 и 42,5% в других карбонатных породах при хороших показателях значений силикатного и глиноземного модулей.

Содержание SiO2, Al2О3 и Fe2O3 в сочетании с их содержанием в глинистом компоненте должно обеспечивать благоприятные значения коэффициента насыщения (КН), силикатного (n) и глиноземного (р) модулей. Содержание MgO должно быть не более 3,3-3,5%, но не менее 1%. Содержание R2О должно быть не выше 1%, P2O5 не более 0,5% и SO3 не более 1,5-1,7%. Содержание SiO2, Al2О3 и Fe2O3 в глинистых породах должно обеспечивать оптимальные значения КН, силикатного и глиноземного модулей. В соответствии с этим значение силикатного модуля в глинах принимается обычно 2,5-3,5, глиноземного 1,5-2,5. Таким значениям модулей соответствует содержание в глинах SiO2 — 50-65%; Al2О3 — 15-20%; Fe2O3 — 5-10%

Количество MgO вместе с содержащемся в карбонатном компоненте должно быть в клинкере не более 4,5%. Содержание K2O + Na2O не более 3%, SO3 не более 1%.

Примесь кварцевых зерен затрудняет помол сырья, а включения крупной гальки и кремния делают глину непригодной для производства портландцемента без предварительного обогащения.

Состав сырьевой смеси должен обеспечить возможность синтеза силикатов, алюминатов и алюмоферритов с заданными соотношениями между минералами. Так как все клинкерные минералы — кальциевые соли, то преобладающим компонентом сырьевой смеси должны являться также соединения кальция. Кислотные оксиды в состав сырьевой смеси вносятся с глинистыми породами. Примерное соотношение карбонатов кальция и глинистых пород чаще всего составляет, в процентах по массе, 75-80% и 20-25%.

В качестве сырьевых материалов, содержащих оксиды кальция, кремния и алюминия, можно использовать и другие природные виды сырья, а также искусственные материалы, получаемые в виде отходов тех или иных производств. К ним относятся основные и кислые доменные шлаки, отход, получаемый при производстве глинозема, белитовый (нефелиновый) шлам, отходы от переработки горючих сланцев, зола и др.

Помимо основных (карбонатных и глинистых) сырьевых материалов для приготовления сырьевой смеси для обжига клинкера используют различные корректирующие добавки [2].

Корректирующие добавки:

— железосодержащие (пиритные огарки, колошниковая пыль, конверторный шлам, феррошлак);

— кремнеземсодержащие (кварцевый песок, маршалит, опока, кремнегель, отработанные формовочные массы, диатомит);

— алюмосодержащие (бокситы, золы, углемоечная порода, алюминатные глины);

— комбинированные (базальты, золы, шлаки).

Содержание определяющих оксидов практически во всех добавках (природных и техногенных) колеблется в довольно широких пределах .

Огарки и колошниковая пыль — мелкозернистые материалы с влажностью около 20%. Пески (маршалит) — мелкозернистая порода с естественной влажностью 2%, объемной массой 2600 кг/м 3 . Опоки — большей частью кусковидный пористый материал с объемной массой 1200 — 2600 кг/м 3 , естественной влажностью от 1 до 40%. Диатомит отличается относительно низкой объемной массой — 1500 кг/м 3 , высокой пористостью (до 60%) и водопоглащением (около 40%). Отработанные формовочные массы — сухой мелкозернистый материал (естественная влажность около 1%, плотность 2600 кг/м 3 , объемная масса 1300-1400 кг/м 3 ). Базальты — плотные породы (плотность до 3000 кг/м 3 ) с объемной массой 1600-2700 кг/м 3 и естественной влажностью 1-4 %. Кремнегель, конверторный шлам — тонкодисперсные материалы с высокой влажностью. Бокситы — разнообразные по структуре породы от твердых и плотных до мягких, глиноподобных.

В качестве добавок, корректирующих значения силикатного и глиноземного модулей, применяют различные материалы. Чтобы увеличить содержание в сырьевой смеси Fe2O3, используют колчеданные огарки, колошниковую пыль, железную руду. Колчеданные (железные, пиритные) огарки являются отходом сернокислого производства, а колошниковая пыль — доменного. Для повышения содержания SiO2 употребляют трепел, диатомит, опоку, маршалит, кварцевый песок, а для повышения содержания Al2O3 — боксит и богатые глиноземом маложелезистые глины. Чаще всего используют железосодержащие корректирующие добавки [2].

В конечном счете выбор компонентов сырьевой смеси и их соотношения определяются заданным составом портландцементного клинкера и содержанием в исходном сырье вредных примесей. Требования по ограничению их содержания в сырьевой смеси должны строго соблюдаться. Содержание P2O5 в сырьевой смеси не должно превышать 0,3%, TiO2 – не более 1,3%. Содержание MgO, SO3 и щелочей ограничивается с учетом вида используемого топлива. При обжиге на беззольном топливе содержание MgO должно быть не более 3,2%, SO3 не более 1%, Na2O + K2O не более 0,8%, а при обжиге на зольном топливе их содержание должно быть соответственно не более 3,1; 0,8 и 0,7%. Избыток P2O5 и TiO2 вызывает распад алита при высоких температурах.

Повышенное содержание щелочей замедляет усвоение СаО в процессе обжига, вызывает образование сваров и колец в печи, снижает стойкость футеровки, а при твердении может вызвать разрушение цементного камня.

Нарушение норм содержания в сырьевой смеси MgO и SO3 также может стать причиной возникновения напряжений в твердеющем цементном камне и его разрушения.

Оптимальным соотношением SO3/MgO/R2O считается 4/9/1,5 при R2O = 1,1-1,35% и 1,0-1,2/2,5-3,0/1,0 при R2O = 0,5-1,2%. Эффективным показателем сырьевой смеси может служить отношение MgO/(SO3 + R2O). Оптимальные значения этого показателя на уровне не менее 2,0.

Интенсифицирующее влияние на процессы клинкерообразования оказывает комплекс (Mn2O3 — TiO2 — SО3) при соотношении компонентов 0,6-1,21/0,5-1,0/0,3-0,8.

Выше были рассмотрены материалы, применяемые для приготовления сырьевых смесей для обжига портландцементного клинкера, являющегося основной составляющей портландцемента, который получают путем тонкого измельчения портландцементного клинкера и добавок различного функционального назначения [6].

К материалам, добавляемым к клинкеру при производстве цемента, относят:

добавки–регуляторы сроков схватывания цемента;

гидравлические (активные минеральные) добавки;

пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки, придающие цементам специальные технические свойства;

интенсификаторы процесса измельчения цемента.

Из наиболее перспективных способов повышения качества цемента без существенного изменения технологии его производства, является введение в его состав различных добавок, активно влияющих в процессе гидратации цемента на формирование структуры и свойства цементного камня

Цемент – виды, характеристики и методы производства

Цемент – основной строительный материал. Представляет собой искусственное вяжущее вещество, которое затвердевает при контакте с водой. В сырьевом виде – обычно серый или серо-зеленый порошок, реализуемый в мешках или насыпью.

История получения

Потребность в связующем материале появилась вместе с первыми «строительными» попытками. Вначале и долгое время роль вяжущего играла глина. Она не отличалась прочностью.

Древние греки и римляне заметили, что известь тоже способна скреплять материалы. Римляне, которым от Везувия достался вулканический пепел, стали добавлять последний в известковую смесь. Раствор стал гораздо прочней.

Материал, подобный современным цементным смесям, путем экспериментов получили только в 19 в. Сейчас существует несколько видов цементов, отличающихся характеристиками и назначением.

Состав

Состав цемента: глина, известняк и гипс. Основные компоненты – первые два. Именно они отвечают за связывание материалов. Гипс служит регулятором скорости твердения. От его количества в смеси зависит то, насколько быстро раствор приобретет необходимые характеристики.

В отличие от других смесей, цементные твердеют при взаимодействии с водой. Потребность в воде состав испытывает не только на стадии замешивания, но и на этапе кристаллизации. Для равномерного отвердения необходимо регулярное увлажнение изделия. Особенно актуален вопрос в жаркую погоду – высокая температура и прямые солнечные лучи для цементной массы, не дошедшей до стадии готовности, губительны.

Смеси могут включать и другие компоненты. Благодаря им составы приобретают свойства, необходимые для решения конкретных задач. Отдельные элементы повышают морозостойкость, пластичность, кислотоупорность цементов.

Получение цементных смесей

Цемент – материал, который получают в процессе, разбитом на два основных этапа:

  • получение клинкера; известняк дробится на небольшие куски и смешивается с глиной (соотношение – примерно 3:1); затем эта масса спекается при температуре 1400-1500 °C;
  • превращение клинкера в порошок; на этой стадии клинкер смешивают с гипсом и другими добавками, после чего измельчают до состояния мелкозернистого порошка.

Это грубая производственная схема. В каждом случае свои особенности изготовления – типы и количество добавок, температура обжига, фракция наполнителя и т. д.

Виды цемента

По прочности смеси делятся на марки, выражаемые в буквенно-цифровом формате – М200-М600. Марка определяется пределом прочности образцов на сжатие – соответственно, 10-60 МПа, или 100-600 кг/м 2 . Самые популярные марки – М400 и М500. Смеси М600 называют «военными» – их используют для строительства особо прочных, ответственных объектов (бункеров, аэродромов и т. п.). Коэффициент прочности проверяют после 28 дней выдержки массы – столько времени требуется цементу для полной кристаллизации (исключение – быстротвердеющие составы).

Классифицируют смеси и по другим признакам. Например, по скорости застывания выделяют такие виды цемента:

  • быстросхватывающиеся смеси – застывают менее чем за 45 мин;
  • нормально схватывающиеся – скорость отвердения в пределах 45-120 мин;
  • медленно схватывающиеся – застывающие более 2-х часов.

Далее – о самых распространенных видах.

Портландцемент

Самый ходовой вариант – реализуется в любом строительном магазине. Помимо клинкера и гипса, в составе преобладают силикаты кальция. Сырье обжигают при температуре 1470 °C 2-4 часа. Впервые смесь получил француз Л. Вика, а название происходит от английского города Портленд.

Портландцемент пуццолановый

Напоминает смесь, которую изготавливали в Древнем Риме – состав включает вулканические компоненты. Раствор быстро твердеет и на открытом воздухе, и в воде. Смеси характеризуются гигроскопичностью и не образуют высолов. Сфера применения – объекты с повышенной влажностью (например, бассейны).

Портландцемент быстротвердеющий

Это ПЦ с мелкозернистым наполнителем. Мелкая фракция – причина более интенсивной химической реакции и быстрого схватывания. Уже через 1-3 дня смесь набирает высокую прочность. Составы используют, в основном, для выполнения ремонтных работ (например, для оперативного зачеканивания протекающих элементов).

Портландцемент пластифицированный

Смесь с повышенной пластичностью и морозостойкостью. Свойства достигаются за счет добавления в клинкерный помол 0,25%-й бражки на базе спирта и сульфита.

Безусадочный водонепроницаемый

В составе – спецдобавки, отвечающие за очень быстрое схватывание. Для застывания цемента требуется несколько минут. Используется для ремонтных работ и для образования гидроизолирующего слоя железобетонных конструкций.

Глиноземистый

Основа цемента – сырье, насыщенное глиноземом. Среди минеральных компонентов преобладает однокальциевый алюминат. Он и определяет многие свойства – прочность, быстрое схватывание, отличную адгезию с арматурой, огнеупорность, устойчивость к агрессивным средам. Этот вид выпускается трех марок – 400, 500, 600.

Гидрофобный

Производят путем смешивания гипса с портландцементным клинкером и включением в состав гидрофобизирующих добавок. Смесь отличается малым водопоглощением, поэтому даже во влажных условиях долгое время не теряет свойства. Бетон на базе гидрофобных цементов не расслаивается и не трескается со временем.

Белый

Материал изготавливают из отбеленного маложелезистого клинкера. Это цемент, характеристики которого уникальны – от прочих его отличает сочетание функциональных параметров с художественными возможностями. Используется как в строительстве, так и для создания декоративных элементов. Добавляя в состав красители, получают цветные цементы.

Кислотостойкий

В основе – кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Смесь устойчива к большинству кислот. Даже в очень влажных условиях не теряет физические характеристики. Но при контакте с щелочами разрушается.

Маркировка

Специальные буквенные или буквенно-цифровые обозначения говорят о типах смесей:

  • ПЦ – портландцемент;
  • ШПЦ – шлакопортландцемент;
  • СС – сульфатоустойчивый;
  • БЦ – белый;
  • ГФ – цемент строительный гидрофобный;
  • ПЛ – пластифицированный;
  • Д20 – смесь с добавками; число означает количество добавок в процентах.

Методы производства цемента

В зависимости от характера подготовки сырья к термообработке, есть три метода изготовления вяжущих смесей – сухой, мокрый и комбинированный. В первом случае все производственные стадии подразумевают отсутствие или минимум воды. При мокром методе жидкость необходима. Ее объем привязан к характеристикам готового цемента. Метод используют тогда, когда основные компоненты не способны участвовать в «сухих» химических процессах.

Комбинированный способ включает в себя элементы обоих вариантов. На первой стадии производства добавляют воду. После получения необходимых теххарактеристик смесь обжигают по «сухому» методу.

Классификация бетона

Бетон – смесь, образующаяся смешиванием цемента, щебня, воды и добавок. От цементно-песчаного раствора отличается включением наполнителя и назначением.

В зависимости от типа вяжущего, бетон делится на:

  • цементный; наиболее распространенный вид;
  • гипсовый; отличается высокой скоростью отвердения и небольшой объемной массой;
  • силикатный; производят на основе извести и кремнеземистых компонентов; параметрами похож на цементный, используется в производстве ЖБИ;
  • полимерный; в основе – полиэфирные смолы; хороший материал для отделочных работ – подходит для использования на горизонтальных и вертикальных поверхностях.

Бетон бывает обычным и специализированным. Первый применяют в гражданском и промстроительстве. Второй используют для возведения конструктивно сложных и специфических объектов.

Стоимость цемента

На цену смесей влияют характеристики, производитель, фасовка, количество. В фасованном виде цементы реализуются в мешках по 25-50 кг. Чем больше вес, тем выгодней стоимость. Для решения мелких задач целесообразно сходить в строительный магазин. При объемном ремонте рационально обращаться к оптовикам. При возведении крупных объектов разумно приобретать смесь у производителя.

Цены разных поставщиков на один и тот же вид цемента не могут отличаться очень сильно. Если разница велика, скорее всего, продукт или просроченный, или разбавленный более дешевым. Экономия важна, но куда важней конечное качество изделия. Хотя на больших объемах заметную роль играют даже незначительные прайс-отличия.

Расход цемента

Расход цемента определяется параметрами состава и строительными задачами. В каждом случае показатель индивидуален. Смешивать компоненты «на глазок» или опираясь на недостоверные данные нельзя – от качества конструкции могут зависеть жизни.

Для определения расхода необходимо обращаться за помощью к строительным нормам и правилам (СНиП). Они указывают на все факторы, влияющие на качество состава и изделия. Отталкиваясь от вида и марки цемента, учитывая все аспекты и зная объем работ, можно достаточно точно рассчитать необходимое количество смеси.

Сырьевые материалы и принципы производства цемента

Портландцемент.

Гидравлическая известь.

Гидравлические вяжущие вещества.

Гидравлическую известь получают обжигом в шахтных печах не до спекания (900-1100°С) маргелистых известняков с содержанием глины 6-20%. Полученную известь размалывают и применяют в виде порошка либо гасят в пушонку. В процессе обжига мергелистых из­вестняков после разложения углекислого кальция (900°С) часть обра­зующейся СаО остается в свободном состоянии, а часть соединяется с оксидами Si02, А12СЬ и Fe203, входящими в состав глинистых мате­риалов. При этом образуются низкоосновные силикаты (2CaOSi02) алюминаты (СаО-АЬОз) и ферриты (СаО-Ре2Оз) кальция, которые и придают извести гидравлические свойства. Гидравлическая известь начинает твердеть в воздухе (первые 7 сут) и продолжает твердеть и увеличивать свою прочность в воде. Предел прочности при сжатии после 28 сут комбинированного хранения образцов из раствора 1:3 по массе (7 сут во влажном воздухе и 21 суТ в воде) 2-5 МПа и выше. Гидравлическую известь применяют для изготовления строительных растворов, бетонов низких марок и бетонных камней. Ее хранят в закрытых помещениях, при перевозке предохраняют от увлажнения.

Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80%). Порт­ландцемент — продукт тонкого измельчения клинкера с добавкой гип­са (3-5%). Клинкер представляет собой зернистый материал («горошек»), полученный обжигом до спекания (при 1450°С) сырье­вой смеси, состоящей в основном из углекислого кальция (известняки различного вида) и алюмосиликатов (глины, мергеля, доменного шлака и др.). Небольшая добавка гипса регулирует сроки схватыва­ния портландцемента.

Клинкерные минералы характеризуются следующими свойствами:

1. Алит – отличается высокой химической активностью, придаёт цементу свойства быстрого твердения и ранней высокой прочности.

2. Белит – менее активен. Твердеет медленно. Придаёт цементу среднюю прочность и повышенную стойкость.

3. Трёхкальциевый аммиакат и трехкальциевый алюминат. Быстро твердеют, выделяют много тепла. А первые трое суток твердение создаёт низкую прочность.

Сырьевыми материалами для производст­ва клинкера служат известняки с высоким содержанием углекислого кальция (мел, плотный известняк, мергели и др.) и глинистые породы (глины, глинистые сланцы), содержащие Si02, AI203 и Fe203.

В сред­нем на 1 т цемента расходуется около 1,5 т минерального сырья; примерное соотношение между карбонатным и глинистым состав­ляющими сырьевой смеси 3:1 (т.е. берется около 75% известняка и 25% глины). В сырьевую смесь вводят добавки, корректирующие химический состав, регулирующие температуру спекания смеси и кристаллизацию минералов клинкера.

Способы производства цемента:

1. Сухой способ заключается в измельчении и тесном смеше­нии сухих (или предварительно высушенных) сырьевых материалов, поэтому сырьевая смесь получается в виде минерального порошка, называемого сырьевой мукой. Тонкое совместное измельчение из­вестняка и глины осуществляют в трубных (шаровых) мельницах, в которых совмещаются помол и сушка сырьевых материалов до оста­точной влажности 1-2%.

2. Мокрый способ приготовления сырьевой смеси применяют, если мягкое сырье имеет значительную влажность (мел, глины). Тон­кое измельчение и смешение исходных материалов осуществляется в водной среде, поэтому сырьевая смесь получается в виде жидко-текучей массы — шлама с большим содержанием воды (35-45%).

3. Применение «комбинированного способа» дает воз­можность на 20-30% снизить расход топлива по сравнению с мокрым способом. Сущность этого способа заключается в том, что приготов­ленный шлам до поступления в печь обезвоживается на специальных установках. Однако при этом возрастает расход электроэнергии, т.е. энергоемкость производства в целом остается высокой.

Обжиг сырьевой смеси как при сухом, так и при мокром способе производства осуществляется в основном во вращающихся печах. Шахтные печи применяют иногда только при сухом способе производства. Вращающаяся печь представляет собой длинный, рас­положенный слегка наклонно цилиндр (барабан), сваренный из лис­товой стали с огнеупорной футеровкой внутри (рис.8.3). Длина печей 95-185-230 м, диаметр 5-7 м.

Помол клинкера в тонкий порошок производится преимущественно в шаровых изделиях. При помоле к клинкеру добавляют гипс, замедляющий схватывание портландцемента. Готовый портландцемент представляет собой тонкий порошок темно-серого и зеленовато-серого цвета.

Технология производства цемента (процесс изготовления): сырье, основные способы, оборудование

Для проведения строительных или ремонтных работ используют различные материалы, в том числе цемент разных видов и марок. Его используют для подготовки бетонных, кладочных, штукатурных растворов, для производства железобетонных изделий. Но при этом редко кто знаком с технологией производства цемента.

Состав цемента

Цементная смесь получается в результате смешивания ряда компонентов:

    Клинкера. Вещество основано на глине и известняке, используется для определения прочности материала. Производится путем обжига глины и известняка. Под воздействием высоких температур плавится, преображаясь в гранулированную фракцию с высоким содержанием кремнезема. Затем обжигается повторно.
    Гипса. Используется для регулирования процесса твердения цемента. Вводится в состав в количестве не более 5%.
    Активных минеральных добавок. Они способствуют улучшению свойств цементного состава и расширению области его использования.

При изготовлении продукции могут быть использованы другие добавки, например, окислы кальция, магния, фосфора, соли. Но они используются в небольших количествах. Их вносят для того, чтобы получить установленные характеристики — жаропрочность, кислотоустойчивость и пр.

Если технологический процесс позволяет, то в состав могут быть введены пластификаторы.

Их использование помогает получить следующие эксплуатационные характеристики:

    Препятствовать проникновению влаги в конструкцию.
    Уменьшение времени затвердевания.
    Увеличение прочности.
    Стойкость к колебаниям температур, влиянию агрессивных сред.

В зависимости от количества добавок выделяются несколько видов продукта:

    Портландцемент. Самая распространенная модификация, в составе которой около 80% силиката кальция. Используется при различных строительных работах. Добавление красящих веществ улучшает декоративные свойства цемента, позволяя использовать его для отделочных работ.
    Глиноземистый. Отличается ускоренным твердением. Благодаря этому свойству его используют на объектах, которым необходима срочная реставрация, например, устранение разрушений после аварий, пожаров.
    Магнезиальный. Основной компонент — оксид магния, добавляет составу прочности, повышает адгезию к древесине. Однако из-за повышенной склонности к коррозии используется редко.
    Кислотоупорный. В процессе изготовления в состав вносится наполнитель — гидроксиликат натрия, затворяющийся жидким стеклом. Используется в кислотостойких бетонах и растворах.

Производство цемента на заводах

Выпуском цементной смеси занимаются специализированные предприятия. Чтобы получить качественный продукт требуется специальное оборудование и знание технологии. От мощности предприятия и качества сырья зависит выбор способа производства цемента.

Технологический процесс предполагает выполнение ряда производственных этапов:

    Добыча сырья, в состав которого входит гипс, глина, известняк.
    Дробление известняка с приданием полученному продукту необходимой влажности.
    Измельчение известняка. Смешивание его с глиной. Концентрация компонентов может меняться. Все зависит от характеристик используемого сырья. В основном соотношение составляет 3:1. В результате получается комбинированный, сухой или мокрый шлам.
    Обжиг. Сырьевая масса отправляется в печь, разогретую до 1500 градусов, где спекается и превращается в гранулированную фракцию — клинкер.
    Измельчение. Клинкер в специальных мельницах измельчается до порошкообразного состояния.
    Подготовленные ингредиенты смешиваются в соответствии с рецептурой марки будущего цемента. В процессе смешивания добавляется гипс и специальные минеральные добавки.

Цементные составы изготавливаются по проверенным технологиям. В зависимости от состава и качества используемого сырья применяются разные методы подготовки исходных материалов.

Сухой способ

При производстве не используется вода. Основные материалы — глина и известняк, дробятся на специальном оборудовании. Сушатся, перемалываются в муку. Смешиваются при помощи пневматического инструмента и подаются на обжиг.

Клинкер, что образовался после обжига, измельчается до установленной фракции, фасуется в подготовленную тару и перевозится на склад. Производство цемента сухим способом позволяет снижать производственные затраты. Но требует повышенной однородности основных материалов. К тому же является опасным, с точки зрения экологии.

Мокрый способ

Преимуществом данного метода изготовления цемента является возможность точно подобрать необходимый состав шлама, несмотря на неоднородность исходного сырья. Шлам при таком способе приобретает жидкую консистенцию. В нем содержится около 40% жидкости.

Прежде чем сделать конечный продукт, шлам помещается в специальные технологические бассейны для корректировки состава. Затем отправляется во вращающиеся печи для обжига.

Температура обжига превышает 1000 градусов, поэтому изготовление цемента мокрым способом требует больших энергозатрат. Но дает возможность получать продукт высокого качества.

Комбинированные способы

Технология предполагает объединение сухого и мокрого способов производства цемента. Один из них может быть взят за основу, а второй — выступать в качестве дополнения. На разных предприятиях эти способы имеют различия. Все зависит от особенностей имеющегося оборудования для производства цемента, близости к месту добычи сырья, а также от потребностей на установленные марки продукта.

Если за основу взят мокрый метод, то сырье вначале смешивается, а затем обезвоживается в специальных сушилках с фильтрами почти до сухого состояния. Только после этой процедуры отправляется в печь. Такая технология позволяет уменьшать теплозатраты, поскольку в процессе обжига почти нет испарений.

Когда в основе лежит сухой способ, в процессе гранулирования готовой смеси используется вода. В обоих случаях влажность клинкера, отправляющегося в печь, около 10-18%.

Как делают белый цемент

Белый цемент, производство которого несколько отличается от технологии выпуска серого продукта, может выпускаться как мокрым, так и сухим способом. Отличается технология тем, что исходное сырье обжигается при высокой температуре и затем быстро охлаждается водой.

Клинкер этого вида продукции складывается из минеральных добавок, известняка, гипса, соли и других компонентов. Исходное сырье готовится из карбонатной и глинистой породы: известняка, каолиновой глины, отходов обогащения, кварцевого песка.

Основным достоинством и отличительной чертой белого цемента является его белоснежность. Но его производство обходится намного дороже по сравнению с серым продуктом.
Источник

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Рынок цемента россии обзор
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector