Основные сырьевые материалы для производства глиноземистого цемента: Производство глиноземистого цемента — Мегаобучалка – Глиноземистый цемент. Производство и продажа. Сырье для производства глиноземистого цемента

    Основные сырьевые материалы для производства глиноземистого цемента: Производство глиноземистого цемента — Мегаобучалка – Глиноземистый цемент. Производство и продажа. Сырье для производства глиноземистого цемента

    Содержание

    Производство глиноземистого цемента — Мегаобучалка

    Определение и исторические сведения

    Глиноземистым цементом называется быстро твердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем обжига-до сплавления или спекания материалов с большим содержанием глинозема (бокситов) вместе с известью или известняком и последующего тонкого помола продукта — обжига. Глиноземистый цемент иногда называют «бокситным» — по имени сырья опорной породы (боксита), из которого его изготовляют, или «алюминатным» — по тем соединениям, которые образуются в процессе обжига и твердения. Глиноземистый цемент характеризуется тем, что приготовленные на нем растворы и бетоны, в отличие от всех других видов цементов, по истечении одних суток твердения (т. е. через 24 часа), показывают уже большую механическую прочность. Это исключительное свойство глиноземистого цемента делает его чрезвычайно ценным материалом для военного, а также транспортного строительства. Глиноземистый цемент был изобретен в 1908 г. одновременно американцем Шпекманом в французом Бидом. До Первой мировой войны (1914 г.) этот вид цемента имел очень ограниченное применение во всех странах.

     

    Сырье для глиноземистого цемента

    В отличие от портландцемента, где преобладающими составными частями являются силикаты кальция, т. е. вещества, состоящие из извести и кремнекислоты, в глиноземистом цементе преобладает однокальциевый алюминат (Са/О.А120з). Соответственно этому сырьем для производства глиноземистого цемента служат известняк и богатые глиноземом вещества, главным образом бокситы. Боксит представляет собой физическую смесь коллоидных гидратов глинозема, окиси железа, кремнезема и двуокиси титана с адсорбированной водой. В противовес производству алюминия, где требуется чистая порода боксита, для производства глиноземистого цемента можно использовать бокситы с большим содержанием примесей. Это обстоятельство значительно расширяет сырьевую базу для производства глиноземистого цемента.

     

    Глиноземистый цемент Lafarge

    Производство глиноземистого цемента



    При производстве глиноземистого цемента боксит и известь или известняк, взятые в определенных весовых соотношениях, подвергаются обжигу. Отношение в готовом продукте весового процентного содержания окиси кальция (СаО) к процентному содержанию кремнезема и глинозема (S1O2+AI2O3) должно быть меньше единицы. Различие в химическом составе между глиноземистым и портландским цементом видно из таблицы.

    Химические элементы Глиноземистый цемент в % Портландский цемент в %
    Окиси кальция 35—45 63-66
    Кремнекислоты 5—10 22—23
    Глинозема 35—50 6—7
    Окиси железа 5—15 2—3

    В зависимости от метода обжига различают два способа производства глиноземистого цемента: а) по методу спекания б) по методу плавления. При производстве по методу спекания подготовленная сырьевая смесь спекается в шахтных или вращающихся печах при температуре 1200—1300°С (т. е. при более низкой температуре, чем портландцемент). В результате обжига смеси получается цементный глиноземистый клинкер, который после охлаждения измельчается не меньше, чем высокосортный портландцемент. Но этот метод требует высокосортных бокситов, что является основной причиной малого распространения его в практике производства глиноземистого цемента. Наибольшее применение поэтому получил метод плавления. При производстве глиноземистого цемента по методу плавления применяют специальные шахтные печи, так называемые (ватержакетные, имеющие особый кожух с водяным охлаждением. Эти печи применяются обычно в цветной металлургии (медь и никель). Высота шахты 5—7 м. Производительность печей колеблется от 15 до 50 т в суши (при расходе топлива (кокса) от 400 до 550 <кг на тонну цемента. Расплавленная масса выпускается из печи каждые 45 минут. Однако большой расход топлива в ватержакетных печах побудил пользоваться для расплавления породы электрическим печами. Суточная производительность электрических печей колеблется;. от 20 до 60 т.

    Клинкер глиноземистого цемента, полученный в электропечи, после соответствующего охлаждения измельчается до степени не меньшей, чем высокосортные портландцементы. Глиноземистый цемент, изготовленный по методу спекания, представляет собой порошок шоколадного цвета и имеет меньшую прочность, чем плавленый цемент. Плавленый цемент имеет темно-серый цвет. В отличие от глиноземистого цемента, получаемого методом спекания или сплавления, цемент, получаемый в доменной печи, называют доменным глиноземистым цементом. Свойства глиноземистого цемента Характерным свойством глиноземистого цемента является чрезвычайно быстрое нарастание механической прочности его, особенно в начальные сроки твердения. В дальнейшем же это нарастание идет так же, как и у портландцемента. Интересно отметить, что нарастание прочности глиноземистого цемента исчисляется не только сутками, но и часами.

    Глиноземистый цемент является быстро твердеющим, но не быстро схватывающимся. Это значит, что после схватывания, наступающего в нормальные сроки, дальнейшее взаимодействие между водой и цементом протекает очень интенсивно, и это обусловливает быстрое твердение. Интенсивность происходящих реакций отвердения сопровождается большим выделением тепла в первые сроки твердения. Это свойство является весьма полезным при зимних бетонных работах. При летнем бетонировании выделяющееся тепло вызывает существенное повышение температуры внутри массива, что влечет за собой образование вредных напряжений и, следовательно, разрушение бетона. Поэтому в летнее время нужно принимать специальные меры к охлаждению бетона. Удельный вес глиноземистого цемента — 3,1. Объемный вес— 1000—1300 кг/ем3 в рыхлом и 1600—1800 <кг/м3 в уплотненном состоянии. Тонкость помола: остаток на сите 900 отв./см2 не более 1%, на сите 4900 отв./см2 — не более 15%. Практическая же тонкость помола нашего цемента выше и доходит до остатка не более 5—6% на сите © 4900 отв./см2. Начало схватывания должно наступать не ранее 30 минут, а конец— не позднее 12 часов от момента затворения. Глиноземистый цемент должен обладать равномерностью изменения объема при испытании в воде, а также при горячих пробах.

    Производство глиноземистого цемента.

    Сырьем для глиноземистого цемента служат бокситы и известняки. Известняки были уже описаны на странице о производстве цемента, поэтому здесь мы ограничимся рассмотрением бокситов.

    Бокситы представляют собой смесь какого-либо гидрата окиси алюминия (бемита y-Аl2О32О; диаспора a-Аl2О32О или гидраргиллита y-Аl2O3 -3Н2О), являющегося главной составной частью, с глинистым веществом, кварцем, окислами железа и титана и т. д. Бокситы встречаются в ограниченном числе мест. Они служат также сырьем для производства глинозема, электрокорунда, огнеупоров.

    По химическому составу бокситы неоднородны. Содержание в них отдельных окислов колеблется в довольно широких пределах; так, например, АI2О3 в них может быть 30-75%; SiO2 2-20%; Fе2O3 2-40%; TiO до 5% и связанной воды 10-25%. Для производства глиноземистого цемента необходимо, чтобы кремневый модуль или коэффициент качества (%Аl

    3/%SiO2) боксита был не меньше 2.

    Известняк, используемый в производстве глиноземистого цемента, не должен содержать больше 1,5% SiO2 и 2% MgO.

    Существуют два способа производства глиноземистого цемента. Первый из них основан на спекании сырьевой смеси, а второй — на ее плавлении. По первому способу тонкоизмельченная и тщательно перемешанная смесь боксита и известняка обжигается до спекания при температуре 1150-1250°С; полученный продукт обжига размалывается в тонкий порошок. Обжиг до спекания можно вести во вращающихся, шахтных, кольцевых, камерных, туннельных печах и на спекательной решетке. При обжиге не во вращающихся печах сырьевую шихту нужно брикетировать. Во вращающихся печах обжиг можно вести как по сухому, так и по мокрому способу производства. При обжиге шихты в печах, где возможна присадка золы, следует применять малозольное или беззольное топливо.

    В процессе производства глиноземистого цемента методом спекания приходится сталкиваться с затруднениями, вызываемыми малым интервалом плавкости, т. е. малой разницей между температурами плавления и спекания. Чем больше этот интервал, тем удобнее вести обжиг сырьевой смеси до спекания, так как возможные местные перегревы в печи не вызывают расплавления или сваривания обжигаемого материала. Сырьевая смесь, содержащая повышенное количество окислов железа; имеет близкие температуры спекания и плавления (разница между ними не более 30-50 0С) и поэтому непригодна для получения глиноземистого цемента методом спекания. Следует отметить, что температура плавления цементного клинкера превышает температуру его спекания примерно на 300°С.

    При обжиге глиноземистого цемента методом спекания требуются более чистые бокситы с небольшим содержанием кремнезема (до 8%) и окиси железа (до 10%). При получении глиноземистого цемента методом плавления можно, использовать сырье с большим количеством примесей и менее тонко размалывать сырьевую смесь. Указанные трудности препятствуют распространению метода спекания, несмотря на меньший расход топлива и более легкую размалываемость клинкера.

    Глиноземистый цемент можно получать плавлением в вагранках, электрических, доменных печах, а также в конвертерах. Вагранки с водяным охлаждением применяют при небольшом объеме производства. Стенки ее сделаны из пустотелых металлических коробок, по которым циркулирует вода. На металлических стенках, с внутренней стороны, в процессе работы вагранки образуется обмазка, которая и служит огнеупорным футеровочным слоем. Сырьевую смесь подготавливают так же, как и при обжиге цемента в шахтных печах. Шихту в виде брикетов загружают через загрузочное отверстие вперемешку с коксом, откуда она поступает в цилиндрическую или коническую шахту. В нижнюю часть печи — горн — подается  необходимый для горения воздух. Расплавленная при 1500-1600°C шихта собирается на дне горна и через определенные промежутки времени выпускается из печи сквозь выпускное отверстие. В процессе плавки кокс восстанавливает железо, содержащееся в шихте в окисной форме, до FeO и частично до металлического железа, причем высокоглиноземистый шлак вследствие меньшего удельного веса собирается над восстановленным железом, которое стекает в нижние слои расплава и может удаляться. Кремнезем в вагранке не восстанавливается, поэтому для такого производства требуются высокосортные бокситы с небольшим содержанием примесей. Потребляет эта печь довольно большое количество малозольного топлива — кокса (35-40% от веса цемента). Все это ограничило сферу распространения печей такого типа.

    В электрических печах используется теплота, развиваемая током, проходящим через расплавленную шихту. Шихта обычно состоит из боксита, извести, металлических добавок (железная стружка, скрап) и кокса. Кокс является восстановителем кремнезема и окислов железа, а металлические добавки вводятся для связывания образующегося кремния в ферросилиций. В этих печах можно плавить шихту в сильно восстановительных условиях.  Это необходимо при использовании сырья с высоким содержанием кремнезема. Восстановление кремнезема начинается при температуре 1150-1200°С и идет достаточно интенсивно при температуре 1800-2000

    0С при избытке углерода. Часть кремния (до 15%) при этом улетучивается, а остальное его количество растворяется в расплаве так же восстановленного железа  и образует малокремнистый ферросилиций. Удельный вес его достигает 6,5, а удельный вес высокоглиноземистого шлака около 3,0.

    При таком способе производства бокситы должны содержать не более 15-18% SiO2; 15-17% окислов железа, отношение АI

    3 к SiO2 должно быть не менее 3. В электрические печи сырье подают в виде кусков размером 20-40 мм, причем известняк обычно предварительно обжигают до удаления СО2, боксит же сушат, а иногда и обжигают для обезвоживания. При загрузке в электрическую печь влажного боксита и необожженного известняка, они, попадая сразу в зону с высокой температурой, вызывают бурление расплава, выбросы и взрывы, а выделяющаяся из известняка углекислота, кроме того, реагирует с углеродом электрода, ускоряя его обгорание.

    В нижней части печи скопляется ферросилиций, а в верхней — глиноземистый цемент, очищенный от кремнезема, что улучшает качество цемента. Оба материала при температуре 1550-1650°С периодически выпускают через летки в изложницы. Электроплавка дает возможность получать из низкосортных бокситов высококачественный глиноземистый цемент.

    В электрических печах можно получать глиноземистый цемент и в окислительных условиях. При этом в шихту не вводят восстановитель и она должна содержать небольшое количество кремнезема.

    При доменной плавке шихта состоит из железистого боксита, известняка, металлического лома и кокса. В доменной печи шихта подсушивается и декарбонизируется. Окислы железа восстанавливаются газами, содержащими СО, а также твердым углеродом. В горне печи образуется в верхней части высокоглиноземистый шлак, а в нижней чугун. Оба материала периодически выпускаются из домны, причем температура шлака составляет 1600-1700°C, а чугуна 1450-1550°С. Охлаждают высокоглиноземистый шлак в изложницах или же разливают его на площадках слоем 100-150 мм. Домна является агрегатом, производящим три ценных продукта: чугун, глиноземистый цемент и доменный газ. Содержание окислов железа при этом не ограничивается, так как они восстанавливаются и переходят в чугун. Кремнезем восстанавливается лишь в небольшой степени, и поэтому коэффициент качества (А12О3/SiО2) должен быть не менее 7.

    Глиноземистый цемент можно получать и путем плавления в конвертере.

    Расплавленная масса охлаждается медленно. Это повышает качество глиноземистого цемента, так как образующиеся при медленном охлаждении кристаллические алюминаты кальция обладают более высокими гидравлическими свойствами.

    Дробление и помол получаемых при плавлении в домнах и других печах глиноземистых шлаков осуществляются в мощных дробилках и мельницах и связаны с большим, чем при производстве цемента, расходом энергии (80-110 квт-ч на 1 т цемента) вследствие высокой твердости шлаков (7,0-7,5 по шкале Мооса). Охлажденный шлак подвергается двухступенчатому дроблению на щековой и конусной дробилке, а затем измельчается в трубных мельницах. Глиноземистый цемент измельчается до прохождения сквозь сито № 008 не менее 90% подвергаемой просеиванию пробы (ГОСТ 969-41). В состав глиноземистого цемента при помоле можно вводить до 2% специальных добавок.

    сырье, производство, свойства и применение в строительстве.

    Глиноземистый цемент должен иметь тонкость помола, характеризуемую остатком на сите № 008 не более 10 %, Марки глиноземистого цемента, определяемые по ГОСТ 310.4—81, через 3 сут 400, 500, 600. Сроки схватывания глиноземистого цемента: начало—не ранее 30 мин, конец — не позднее 12 ч.

    Бетоны на глиноземистом цементе морозостойки и более стойки по сравнению с портландцементом против выщелачивающей коррозии, а также к растворам сульфата кальция и магния, морской и болотной воде, растворам сахара, животным и растительным маслам. Однако глиноземистый цемент быстро разрушается даже слабыми растворами солей аммония и щелочей. Его нельзя применять в щелочных средах и смешивать с известью или портландцементом.

    Учитывая дефицитность сырья (бокситов,) и значительную стоимость глиноземистого цемента, его выпускают в сравнительно небольших количествах (менее I % от общего выпуска цемента), а применяют при возведении бетонных конструкций, которые необходимо быстро ввести в эксплуатацию, для срочных аварийных и ремонтных работ, а также для тампонирования нефтяных и газовых скважин, футеровки шахтных колодцев и туннелей и т. п.

    На основе глиноземистого цемента в смеси с жаростойкими заполнителями изготовляют бетоны, которые хорошо сопротивляются действию высоких температур (1000°С и выше). Глиноземистый цемент используют также для получения расширяющихся цементов.

    Глиноземистый цемент — быстротвердеющее, нормально схватывающееся вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до сплавления (t =1500-1600° С) или спекания (t=1250° С) смеси бокситов и извести (известняка) с преобладанием в готовом продукте алюминатов кальция.

    Основным минералом глиноземистого цемента является однокальциевый алюминат СаО*Аl203. Для производства глиноземистого цемента способом спекания тонкоизмельченная и тщательно перемешанная сырьевая смесь боксита и известняка обжигается в шахтных или вращающихся печах.

    Этот цемент выпускается трех марок 400, 500 и 600. При твердении глиноземистого цемента в короткий промежуток времени выделяется большое количество теплоты.(376 кДж/кг). Это приводит к значительному повышению температуры камня и может быть полезным при ведении работ в зимнее. Однако сильное повышение температуры в бетонных массивах вызывает трещинообразование. Плотность глиноземистого цемента 3100—3300 кг/м3, насыпная объемная масса в рыхлом состоянии 1000—1300 кг/м3.

    Бетоны на глиноземистом цементе водостойки, воздухостойки, морозостойки. Применяется глиноземистый цемент при скоростном строительстве, аварийных работах, зимнем бетонировании. Высокая жаростойкость глиноземистого цемента, позволяет изготавливать бетоны, успешно работающие при t до 1700°С. В минеральном составе клинкера глиноземистых цементов преобладает однокальциевый алюминат (20- 30%), определяющий основные свойства вяжущего: СаО• Аl2О3 (СА) Кроме того, в нем присутствуют алюминаты СА2, С12А7; двухкальциевый силикат C2S

    Технологическая схема производства глиноземистого цемента методом спекания


     
     

     

     

    Режим работы цеха

    Режим работы участков и цехов является основой для расчета производительности, потоков сырья, оборудования. Он определяет количество рабочих дней в году, количество смен работы в сутки и рабочих часов в смене.

    Режим устанавливаем по соответствующим нормам технологического проектирования предприятий отрасли строительной промышленности.

    При назначении режима работы цеха необходимо стремиться обеспечить, возможно полное использование оборудования и принимать наибольшее количество рабочих смен в сутки. При этом для обеспечения лучших условий труда желательно предусматривать третью (ночную) смену проведение профилактического ремонта оборудования.

    Заводы вяжущих веществ обычно разделяются на два основных цеха производственного назначения: цех обжига и цех помола со складом готовой продукции, которые с одним выходным при двусменной работе имеют 262 рабочих суток, а при трехсменной с двумя выходными – 253 рабочих суток. Для транспортировки цехов (склад сырья и готовой продукции) при использовании железнодорожного транспорта принимают трехсменную с 365 рабочими днями, автомобильного — двух-трехсменную с 262 рабочими днями в году.

    Расчетный годовой фонд времени работы технологического оборудования в часах, на основании которого рассчитывается производственная мощность предприятия в целом отдельных линий установок, определяют по формуле:

    Врр*Ч*К

    где Вр — расчетный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

    Ср — расчетное количество рабочих суток в году;

    Ч — число рабочих часов в году;

    К — коэффициент среднегодового использования технологического оборудования.

    При прерывной рабочей неделе с 2-мя выходными днями при 2-х сменной работе принимается 0,943; при 3-х сменной – 0,876.

    Годовой фонд работы оборудования составит:

    — при двухсменной – 262*16 ч.=4192 ч.;

    — при трехсменной – 253*24 ч..=6235 ч.

    Расчетный фонд рабочего времени при работе в две смены:

    Вр2 =4192 ч.*0,943=3952 ч.

    В три смены Вр3 =6235 ч.*0,876=5402 ч.



     

     

    Расчёт состава 2-х компонентной шихты для производства глиноземистого цемента

    Двухкомпонентная система обычно состоит из карбонатного компонента (мел, известняк) и глины. Расчёт состава шихты ведется по значению коэффициента насыщения , который применяется для каждого вида цемента по техническим условиям и специальным требованиям к его стойкости в условиях эксплуатации. Исходными данными являются химический состав сырьевых компонентов и величина коэффициента насыщения.

    Химический состав материалов двухкомпонентной сырьевой смеси для производства глиноземистого цемента %

    Наименование Прочие ППП
    Известняк (месторождение Кроматорское) 54,39 1,64 0,62 0,17 0,12 43,7
    Бокситы (месторождение Бердско-Майское) 0,78 9,01 64,5 1,64 1,61 22,46

    Коэффициенты насыщения:

    =0,93 –обычный портландцемент

    =0,95 –для быстротвердеющего портландцемента

    В каком соотношении необходимо взять глину и известняк.

    При коэффициенте насыщения =0,92

    Исходя из молекулярных весов рассчитываем количество оксида кальция, которое потребуется для насыщения

    Принимаем за Х число частей известняка, а за 1 число частей глины.

    Решая уравнение получим:

    Значит:

    Результаты расчета химического состава двухкомпонентной сырьевой смеси и клинкера, %

    Наименование Прочие ППП
    Известняк 39,45 1,19 0,45 0,12 0,0,8 31,7 72,53
    Боксит 0,21 2,48 12,72 0,45 0,82 0,44 27,47
    Сырьевая смесь 39,66 3,67 18,17 0,57 0,52 37,87
    Клинкер 68,17 22,92 4,94 2,20 1,79 -

    Химический состав клинкера как произведение процентного содержания коэффициента смеси на коэффициент примеси при прокаливании:

    Проверка:

    истинно

    Расчет производительности, грузопотоков и определение сырьевых материалов

    Наименование грузопотока Потери, % В час т. В год т.
    Складирование готовой продукции   185,1
    Помол     1%
    Паровоздушная грануляция 0,5% 187,9
    Охлаждение в домнах 0,5% 188,8
    Обжиг во вращающейся печи Известняк(72,53%) Боксит(27,47%) 0,5% 0,5% 138,3 52,4
    Дробление Известняк(72,53%) Боксит(27,47%) 0,5% 0,5% 52,7
    Сушка Боксит(27,47%) 10%+0,5% 58,2
    Сортировка Известняк(72,53%) Боксит(27,47%) 0,5% 0,5% 139,7 58,8

     

     

    Выбор и расчет основного технологического и транспортного оборудования

    Выбор технологического оборудования

    , где К – коэффициент использования оборудования;

    Nфакт – фактическая производительность;

    Nном – номинальная производительность.

    химический состав, формула, технологии производства (+9 фото и 7 видео)

    Цемент – это искусственное порошкообразное вещество, которое выполняет функцию вяжущего при замешивании бетонной смеси. В сочетании с водой он образует пластичную массу, которая в дальнейшем застывает и становится камневидной. То, из чего состоит цемент, в первую очередь зависит от способа производства. В общем случае основой служит клинкер в сочетании с минеральными добавками и гипсом.

    Цемент представляет собой порошкообразное вещество

    История цемента

    Слово «цемент» происходит от латинского caementum, что переводится как «дробленый, битый камень». Это вещество стало результатом поиска способов справиться с низкой водостойкостью гипсовых и известняковых пород. С этой целью в их состав вводились водостойкие минеральные вещества. В самом начале ими выступали остатки кирпичей из обожженной глины и вулканические породы. Древние римляне применяли отложения пепла знаменитого вулкана Везувия – пуццоланы.

    Оптимальная технология производства цемента была выработана много лет спустя, когда потребность в большом количестве недорого и прочного вяжущего не стала наиболее острой. Наибольший вклад в исследования внесли:

    1. Каменщик Джон Аспинд, который в 1824 г. получил патент на портландцемент.
    2. Русский строитель Егор Челиев, написавший в 1825 г. книгу о цементе для подводных работ.

    Название портландцемент происходит от английского острова Портленд, состоящего из известковых пород. В Англии камни с этого острова считались самым престижным строительным материалом. Аспинду удалось получить искусственный камень, который по прочности и цвету был очень похож на указанный материал.

    Но он изготавливался без обжига исходного сырья. Большее соответствие технологии тому, что сегодня является портландцементом, отмечается именно в процессе производства Челиева.

    Из чего делают цемент: состав и основное сырье

    В состав цемента входят следующие компоненты:

    1. Известь (оксид кальция, CaO) – 60%.
    2. Кремниевый диоксид (SiO2) – 20%.
    3. Алюминий (глинозем, Al2O3) – 4%.
    4. Гипс и оксиды железа (Fe2O3) – 2%.
    5. Магния оксид (MgO) – 1%.

    Химический состав цемента

    Указанное процентное соотношение перечисленных компонентов характерно для наиболее популярного вида цемента – портландцемента. Оно может несколько видоизменяться. Все зависит от технологии производства и класса цементной продукции.

    Важно! Существованием различных видов и марок объясняется отсутствие точной химической формулы цемента. Всю важную информацию дают показатели минералогического состава.

    Основное, из чего делают цемент – это клинкер. Так называют продукт обжига исходного сырья – известняка и глины, которые берут в пропорции 3:1. Клинкер – это полуфабрикат для получения цемента. После обжига при температуре до 1500 °C клинкер измельчают, в результате чего он оказывается представлен в форме гранул диаметром до 60 мм.

    Как выглядит клинкер

    При измельчении в состав клинкера вводят добавки:

    1. Гипс (CaSO42h3O), регулирующий сроки схватывания.
    2. Корректирующие добавки (до 15-20%), улучшающие определенные свойства цемента: пластификаторы, присадки и пр.).

    В качестве главного исходного сырья для производства цемента используются разные горные породы:

    1. Ископаемые карбонатного типа. Могут иметь аморфную или кристаллическую структуру, которая определяет, насколько эффективно материал будет взаимодействовать с другими компонентами в составе при обжиге.
    2. Осадочного происхождения. Это глинистое сырье с минеральной основой, которое при избыточном увлажнении становится пластичным и разбухает, т. е. увеличивается в объеме. Главная особенность материала – вязкость, которой обусловлено его применение при сухом процессе производства.

    Советуем изучить подробнее: «Все, что нужно знать о суперпластификаторах, или как уменьшить расход цемента».

    Карбонатные породы

    Среди карбонатных пород для производства цемента используются:

    1. Мергелистый известняк, или мергель. Содержит в себе примеси глины, поэтому считается переходным материалом между карбонатными и глинистыми породами.
    2. Мел – разновидность мажущего известняка, которая характеризуется легкостью в перетирании.
    3. Ракушечник. Для него характерна пористая структура, которая не слишком устойчива к сжимающим нагрузкам.
    4. Доломитовые породы. Из всех видов карбонатных пород отличаются самыми ценными физическими свойствами.

    Карбонатные породы

    Глинистые породы

    К глинистым породам, используемым при изготовлении цемента, относятся:

    1. Глина. Основная разновидность глинистых пород с минеральными включениями в составе.
    2. Суглинок. Отличается от глины увеличенной концентрацией пылеобразных частиц и песчаной фракции.
    3. Лёсс. Менее пластичная горная порода. Для нее больше характерны пористость, рыхлость и мелкозернистость. В составе лесса могут присутствовать включения кварца или силиката.
    4. Глинистый сланец. Из всех видов подобных пород имеет наиболее высокую прочность. При измельчении сланец преобразуется в пластинчатые частицы. В материале мало влаги, его характеризует стабильный гранулометрический состав.

    Глинистые породы

    Корректирующие добавки

    С целью корректировки в состав цемента вводят специальные минеральные добавки. В первую очередь это модификаторы на базе ископаемых, содержащих:

    1. железо,
    2. кремнбелитовый
    3. плавиковый шпат,
    4. апатиты,
    5. глинозем.

    Еще корректирующие добавки могут быть представлены промышленными отходами с других производств. В качестве них используются:

    1. пиритные огарки;
    2. пыль из доменных печей;
    3. белитовый шлам;
    4. минерализаторы.

    Применение добавок позволяет улучшить характеристики цемента и бетонного раствора, который готовится на его основе. Каждый из модификаторов придает смеси особые свойства, к примеру:

    1. CemFrio – обладает противоморозным, пластифицирующим и ускоряющим действиями.
    2. CemPlast – позволяет получить высокоподвижную бетонную смесь с повышенной удобоукладываемостью, а также повысить активность вяжущего, т. е. цемента, и обеспечить полноту гидратации.
    3. CemAqua и CemAquaStop – гидроизолирующая дводоредуцирующаясное водоотталкивающее средство для обработки поверхностей.
    4. CemBase – увеличивает прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и долговечность бетонных изделий.
    5. Plastix – многофункциональная водоредуцирующая и пластифицирующая добавка, повышающая марочную прочность бетонных изделий.
    6. CemFix – добавка-ускоритель, используемая для бетонных смесей, к которым предъявляются требования высокой ранней прочности.

    Как делают цемент: 3 главных способа

    Производство цемента в современных условиях осуществляется одним из трех способов:

    1. Мокрым. Ее главная особенность – замена извести мелом, а также процесс производства с добавлением воды. Сырьем для изготовления здесь становится шихта (смесь исходных материалов) с влажностью до 50%.
    2. Сухим. Эта технология с минимальными энергозатратами и себестоимостью, поскольку здесь несколько технологических операций объединены в один процесс. Поступая в шаровую мельницу, все компоненты одновременно и размалываются, и сушатся.
    3. Комбинированным. Этот способ производства объединяет особенности процессов сухой и мокрой технологии. Здесь по результатам обжига получается полусухой состав с влажностью 18%.

    Сухой и мокрый способы производства цемента

    Сухой способ производства

    Как делают цемент по сухой технологии:

    1. Исходное сырье подвергают дроблению.
    2. Просушивают его до определенного уровня влажности.
    3. Высушенную смесь измельчают до состояния муки.
    4. Ее обжигают внутри вращающейся печи, после чего охлаждают и отправляют на склад.

    Мокрая технология производства

    В отличие от сухого метода изготовления здесь после измельчения компонентов к ним дополнительно добавляют воду. В результате получается не мука, а сырьевой шлам, который и попадает в печь на обжиг, а затем – в холодильник на охлаждение. Уже охлажденные клинкер подвергают измельчению и дополнению добавками.

    Комбинированная технология изготовления

    Комбинированный способ производства цемента объединяет в себе этапы сухого и мокрого:

    1. Сначала по мокрой технологии получают сырьевой шлам.
    2. Шлам подвергают обезвоживанию и гранулированию.
    3. Гранулы проходят обжиг в печи, которая применяется для сухой технологии.

    Бесклинкерный способ производства

    В бесклинкерной технологии производства в качестве исходного сырья для изготовления цемента используют гидравлический или доменный шлак. Его также дополняют различными добавками и активаторами. Полученную шлако-щелочную смесь подвергают дроблению и перетиранию до порошкообразного состояния. Подобная технология производства имеет несколько преимуществ:

    1. Повышение чистоты окружающей среды за счет переработки отходов металлургической отрасли.
    2. Получение продукта с высокой устойчивостью к негативному влиянию окружающей среды.
    3. Возможность производить цемент с разными свойствами и в широком спектре оттенков.
    4. Более низкие затраты на электро- и тепловую энергию.

    Виды цемента по составу и сфере применения

    Таблица: Виды цемента по составу и сфере применения

    Видео: что такое шлакопортландцемент

    Производство цемента на заводах

    Изготовление цемента мокрым способом традиционно осуществляется отечественными цементными заводами. За рубежом чаще применяют сухую технологию. Ею пользуются цементные заводы в Китае, Турции и Египте. Белый цемент выпускается только одним российским предприятием – ООО «Холсим (Рус) СМ». Большая часто подобного вяжущего поставляется зарубежными компаниями, такими как:

    1. AalborgWhite (Дания).
    2. Cimsa/Adana (Турция).
    3. «Холсим» (Словакия).

    В общем виде технология производства цемента включает несколько этапов:

    1. Смешивание всех компонентов для изготовления клинкера (75% известняка и 25% глины).
    2. Обжиг исходного сырья при высокой температуре. На этом этапе и получают клинкер, который является основой для цемента.
    3. Измельчение клинкера в шаровых мельницах. В результате должно получиться вещество порошкообразной консистенции. Шаровая мельница – это горизонтальные барабаны со стальными шарами внутри.

    Линия по производству цемента

    Советуем изучить подробнее: «Важная величина: как узнать время схватывания бетона».

    Обратите внимание: чем меньше фракция помола клинкера, тем выше эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.

    Цикл производства цемента

    Оборудование для производства цемента

    Производства цемента на каждом этапе требует применения специального оборудования. Его делят на следующие категории:

    1. для добычи исходного сырья;
    2. для транспортировки сырья на место производства;
    3. печь для обжига;
    4. шаровые мельницы для измельчения и смешивания клинкера;
    5. станки для фасовки готового цемента.

    Как сделать цемент в домашних условиях

    Получить цемент можно в домашних условиях, но только если иметь все исходные материалы и необходимое оборудование:

    1. доменная печь для обжига при температуре 1500 °C;
    2. дробилка для измельчения клинкера в муку.

    В одном из способов домашнего изготовления цемента используются смола и сера. Полученный цемент можно применять для кладки плитки и кирпича, создания цементной стяжки. Технология изготовления следующая:

    1. Растопить в металлической емкости 1 кг смолы, в огнеупорной емкости – 1 кг серы.
    2. Соединить жидкие компоненты, перемешать до однородной консистенции.
    3. Ввести 2 кг просеянного однородного песка и 3 кг оксида свинца (свинцового глета).
    4. Постоянно подогревая смесь, размешивать ее до получения однородной массы.
    5. Произвести обжиг в доменной печи и дать продукту отстояться.

    В реальности с изготовлением цемента в домашних условиях возникают определенные трудности, поскольку для производства нужны печь для обжига и мельница для размалывания. В связи с этим в домашних условиях приходится несколько менять рецептуру цемента, используя для его изготовления воду, водную известь и каменную золу. Полученный раствор пригоден для заделки мелких трещин, причем использовать его необходимо сразу же после изготовления.

    Видео: как сделать огнеупорный цемент из золы

    Как делают белый цемент

    Отличие белого цемента также заключается в составе. В нем содержится меньше железа, чем в сером, а еще присутствуют добавки:

    1. минеральные,
    2. гипс,
    3. соли,
    4. известняк и пр.

    Исходным сырьем для изготовления белого цемента служат глинистые или карбонатные породы. Главное преимущество вяжущего – его белоснежный цвет, которая повышает декоративные свойства цементной смеси. Из-за этого белый цемент часто еще называют декоративным. В то же время ввиду более сложной технологии производства материал имеет более высокую стоимость.

    Видео: стол из белого бетона в стиле Loft

    Видео: как приготовить раствор на белом цементе

    Видео: как и из чего делают цемент

    Как правильно приготовить цементный раствор

    Для замешивания цементного раствора необходимо соблюдать пропорции его составляющих. На 1 часть цемента приходится 3 части песка. Вода же добавляется в зависимости от того, насколько пластичный или вязкий нужно получить раствор. Также пропорции выбираются с учетом типа работ и марки цемента. К примеру, для приготовления раствора на стяжку пола пользуются пропорциями из таблицы:

    Как правильно приготовить цементный раствор

    Сначала между собой смешивают сухие фракции, т. е. цемент и песок. Только потом начинают небольшими порциями добавлять воду, постепенно доводя состав до нужной консистенции. В качестве наполнителя можно использовать не только песок, но еще и гравий или щебень.

    Обратите внимание: лучше для замешивания раствора использовать осадочную воду, а не водопроводную.

    Классы раствора для разных типов работ:

    1. М50 или М100 – для штукатурных работ;
    2. М50 или М100 – для возведения кирпичной кладки;
    3. М100 или М200 – для стяжки пола;
    4. М200 или М300 – для фундаментов и оснований.

    Для замешивания раствора необходимо использовать специальный поддон или бетономешалку. Последняя позволяет получить смесь наиболее однородной консистенции.

    Советуем изучить подробнее: «Что стоит знать при покупке цемента в мешках и как рассчитать количество».

    Видео: цементный раствор, приготовления без инструмента

    Видео: как правильно замешивать цементный раствор

    В заключение

    В современном мире цемент производится в большом количестве разных видов, что позволяет подобрать вяжущее для любых строительных работ. За счет применения различных добавок цементу можно придавать определенные свойства и использовать его в различных сложных условиях, например, для конструкций, эксплуатируемых под водой или при низких температурах. Цемент очень прост в применении, а также может быть приготовлен в домашних условиях, если знать его состав и общую технологию изготовления.

    Технология производства цемента: сырье, 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.

    технология производства качественного цемента

    технология производства качественного цемента

    Состав цемента

    Цементная смесь получается в результате смешивания ряда компонентов:
    1. 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.
    2. Гипса. Используется для регулирования процесса твердения цемента. Вводится в состав в количестве не более 5%.
    3. 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.

    особенности производства цемента

    особенности производства цемента

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

    Их использование помогает получить следующие эксплуатационные характеристики:
    1. Препятствовать проникновению влаги в конструкцию.
    2. Уменьшение времени затвердевания.
    3. Увеличение прочности.
    4. Стойкость к колебаниям температур, влиянию агрессивных сред.

    химический состав цемента

    химический состав цемента В зависимости от количества добавок выделяются несколько видов продукта:
    1. 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.
    2. Глиноземистый. Отличается ускоренным твердением. Благодаря этому свойству его используют на объектах, которым необходима срочная реставрация, например, устранение разрушений после аварий, пожаров.
    3. Магнезиальный. Основной компонент — оксид магния, добавляет составу прочности, повышает адгезию к древесине. Однако из-за повышенной склонности к коррозии используется редко.
    4. 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:
    1. Добыча сырья, в состав которого входит гипс, глина, известняк.
    2. Дробление известняка с приданием полученному продукту необходимой влажности.
    3. 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.
    4. Обжиг. Сырьевая масса отправляется в печь, разогретую до 1500 градусов, где спекается и превращается в гранулированную фракцию — клинкер.
    5. Измельчение. Клинкер в специальных мельницах измельчается до порошкообразного состояния.
    6. 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.

    технология производства цемента

    технология производства цемента

    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.

    как и где производят цемент

    как и где производят цемент

    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.

    готовый цемент с производства

    готовый цемент с производства

    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.

    Сырье для производства цемента, из чего делают цемент

    Из чего сделан цемент

    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

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о