Меню

Клинкер шлак для цемента



Шлаковый цемент, что это?

Много раз вы наверное слышали словосочетание шлакопортландцемент или портландцемент с добавлением шлака. Хотелось бы узнать, что это за шлак и для каких целей его добавляют.

Оказывается аналогичный шлакопортландцемент применяется человечеством на протяжении уже более чем 200 лет. Шлаком является вяжущий гипс влагоустойчивый компонент. Очень мелкий, пористый и не впитывающий влагу . Ранее, ещё до развития металлопрокатных технологий это были мелко молотые обожённые до темна и особо прочные глиняные материалы, так называемые клинкеры .

С развитием металлургии мелкими частицами клинкера последних 200 лет являются соединении щелочного металла, сода, стекло, кислый доменный шлак.

Структура шлакового наполнителя бывает гранулированная или плотная, но чаще используются именно гранулированные шлак. Такой шлак придаёт бетону или раствору лёгкость при минимальной пористости. Благодаря высокой плотности шлакового цементного состава гидро поглощение его очень низкое, а стойкость к низким температурам остаётся на очень высоком уровне.

Один из Российских лидеров особо качественного портландцемента со шлаком является город Коркино в Челябинской области. Не даром под их брендовые мешки лепят много левой некачественной подделки.

Вот и знающие толк в своём деле строители на территории нашей маленькой, но очень гордой фирмы, с большим энтузиазмом лепят криво кирпичи и заливают косые отмостки с помощью этого замечательного строительного материала.

Источник

Что такое шлаковые цементы и где они применяются

Если измельчить и смешать цементный клинкер, гипс и гранулированный шлак в выверенной пропорции — получится гидравлическая вяжущая субстанция — шлаковый портландцемент. При создании данной смеси главное внимание уделяется не столько физической структуре исходного сырья, сколько его химическому составу. Правильно подобранные основные или кислые шлаки обеспечат качественный вяжущий гидравлический эффект и стабильное, полное застывание. Клинкер выступает в роли активизатора твердения шлаков при контакте с водой, благодаря наличию гидрата окиси кальция.

Существует также шлаковый бесклинкерный цемент — в нем отсутствует клинкер, а массовая доля шлака достигает 90%. Он дешевле, но и имеет более ограниченную область применения: к примеру, не подходит для работ с фундаментом.

Процесс производства состоит всего из двух этапов:

  1. Высушивание шлака до влажности меньше 1 %. его доля в общем соотношении компонентов не должна выходить за пределы диапазона 20-80 %.
  2. Измельчение с клинкером и гипсом в мельнице до состояния гомогенного тонкодисперсного порошка. Параллельно происходит и смешивание, доля гипса не должна превышать 5 %. При изготовлении минерального порошка для асфальтобетона используется такой же метод измельчения.

Портландцемент от шлакопортландцемента отличает отсутствие в смеси гипса. Свое название материал получил от острова Портленд — на нем ведется добыча природного камня, на который очень похож ПЦ, благодаря своему бледному серо-зеленоватому оттенку.

Особенности шлакоцемента

Обладает такими достоинствами и недостатками:

  • низкая морозоустойчивость, уязвим к перепадам температур;
  • долгий период застывания — до 12 месяцев. На начальных этапах обладает крайне низкой прочностью, по мере застывания этот параметр возрастает. Итоговая прочность сравнима с цементом;
  • как следствие — требует особых условий или состава для успешного затвердевания. Преждевременное застывание приведет к потере прочности;
  • одно из главных преимуществ — устойчивость к воздействию пресных и сульфатных вод;
  • при застывании выделяет меньше тепла, чем классический цемент.

Преимущества и область применения

Шлакопордландцемент заслужено получил широкое распространение. Он идеально подходит для возведения строений, подвергающихся регулярному воздействию пресных и минеральных вод. Также хорошо зарекомендовал себя для многоэтажного строительства, массивных сооружений и цоколя фундаментов зданий.

Читайте также:  Структурная технологическая схема производства цемента по мокрому способу

Главное достоинство — это соотношение цена/качество. Будучи примерно на 10% дешевле обычного цемента, он часто превосходит его в практичности. При достаточном запасе времени можно сэкономить еще больше, выбрав смесь из гранулированного шлака — она застывает дольше, но и обходится дешевле.

Шлакоцемент также популярен при решении следующих задач:

  • возведение монолитных изделий и сборных конструкций. Для этого часто применяется тепловлажная обработка — для ускорения застывания без потери прочности;
  • редко можно встретить строение на фундаменте из такого цемента, однако внешнюю отделка цоколя часто делают из него;
  • изготовление кладочных и штукатурных растворов, а также бетона, железобетона и сухих строительных составов. Часто применяют в роли основного вещества в вышеуказанных смесях;
  • шлакобетон интенсивно используется при создании железобетонных труб, шпал и мостовых элементов.

Значительно более низкая себестоимость в сравнении с цементом: добавление шлака к клинкеру избавляет от необходимости обжига, а благодаря тому, что помол всех компонентов происходит одновременно, достигается экономия рабочей силы. Эти факторы позволяют использовать более дешевые заводы с более простым оборудованием.

Шлаковый раствор не рекомендуется использовать для возведения строений, подвергающихся поочередно замораживанию и оттаиванию. Также его нельзя укладывать при температурах ниже +10 о С без искусственного обогрева.

Самым экономным вариантом является покупка навалом с самовывозом, самым дорогим — в биг-бегах на 1000 кг с доставкой. Для хранения лучше всего подходят герметичные бункеры или силосы, постарайтесь обеспечить сухое помещение без сильных перепадов температур. Остерегайтесь покупки портландцемента в мешках — в таком случае сложнее всего проверить производителя. Удостовериться в его качестве можно только с помощью химического анализа.

Параметр М означает прочность: чем выше — тем лучше. От пропорций и толщины помола гранул зависят характеристики. Разделение цемента на марки по критерию прочности:

Прочность ПЦ можно повышать искусственно: для этого отфильтровать крупные гранулы, а 1/5 часть самой мелкой фракции заменить песком.

Д — максимальное количество минеральных добавок (в процентах); рекомендуется выбирать цемент без добавок. Буква Б в названии означает быстрое затвердевание. Н — нормированный состав клинкера.

Данные о ценах в Москве представлены в таблице ниже:

Название Марка по ГОСТ 10178-85 Средняя стоимость за тонну опт/розница, рубли
ПЦ 500ДО-Н М500 Д0 4450/5000
ЦеМ I 42,5Н М500 Д0 3900/4500
ЦеМ I 32,5Б М400 Д0 3700/4400
ЦеМ II/А-Ш 32,5Б М400 Д20 3500/4200
ЦеМ III/А-Ш 32.5Н М300 Д0 3350/4000

Производство регулируется ГОСТами 31108-2003 и 10178-85: первый отвечает за класс, второй — за марку прочности. Лучшая гарантия выбора хорошего цемента — лабораторный анализ. Обратите внимание на следующие химические элементы и их пропорцию:

  • SO3: не более 3.5 %;
  • MnO: в клинкере — не более 3 %, должны присутствовать C3S и C3A;
  • в составе доменных шлаков четыре оксида: CaO, SiO2, Al2O3, MgO — они в сумме должны быть в пропорции 9/1.

Источник

Безклинкерный цемент

Традиционные технологии производства цемента включают стадию получения клинкера – гранулированной смеси исходных размолотых известняка и глины, прокаленной при температуре 1400 °С (портландцемент). Основными недостатками данной технологии выступают:

  • Высокая энергоемкость;
  • Высокая капиталоемкость;
  • Длительные сроки окупаемости;
  • Негативное влияние на окружающую среду (неэкологичность).

Частично устранить или сократить все негативные моменты, связанные с традиционным процессом производства цемента, призвана альтернативная технология производства так называемого бесклинкерного цемента. При «холодном» способе производства стадия высокотемпературной прокалки клинкера, осуществляемая в дорогостоящих барабанных вращающихся печах и соответственно сопровождаемая большим расходом топлива, исключается из технологического процесса. Это позволяет многократно сократить потребление энергоносителей и на порядок уменьшить капитальные затраты. Таким образом, бесклинкерная технология производства цемента даже на малотоннажных установках обеспечивает трёхкратное снижение его себестоимости.

Читайте также:  Древесно цементные композиты свойства

Бесклинкерный цемент – шлако-щелочный цемент, который может использоваться в тех же сферах применения, что и традиционный цемент. Физико-химические свойства шлако-щелочного цемента аналогичны свойствам традиционного цемента. А строительный раствор и бетон из такого цемента отличаются высокой износостойкостью даже в агрессивной среде, такой как морская вода, а также обладает низкой температурой гидратации.

Основа шлако-щелочного цемента — шлак. Получить его возможно двумя способами:

1) Основные компоненты – Al2O3, SiO2, CaO – смешиваются в пропорции, которая позволяет получить оптимальный состав смеси для получения высококачественного шлака после расплава компонентов. В качестве сырья на выбор могут быть использованы:

  • зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
  • известняк, известковая глина, карбонат кальция или доломитизированный известняк
  • песок, глина содержащая песок или известь содержащая песок
  • минеральные отходы, содержащие кальций, алюминий, кремний.

2) Готовый доменный шлак, полученный в процессе производства чугуна.

1) Производство цемента на основе специального гидравлического шлака

Процесс производства бесклинкерного цемента на основе специального гидравлического шлака состоит из трех этапов, которые отличаются от этапов производства традиционного портландцемента: плавление, охлаждение расплава, помол цемента.

Плавление сырья для получения шлака

Сырье для получения специального гидравлического шлака расплавляется в плавильной печи. Перед тем как поступить в плавильную печь сырье проходит через устройство предварительного нагрева, использующее отработанное тепло плавильной печи. Плавильная печь напоминает стекловаренную печь, однако при производстве цемента нагрев печи осуществляется за счет угля, пылевидного топлива, традиционного топлива или газа. Температура плавления – около 1450°C.

Охлаждение расплава и помол

На выходе из плавильной печи расплав охлаждается и подвергается грануляции. Данная система грануляции с водяным охлаждением позволяют обеспечить высокую реактивность шлака. Охлаждающая вода подается под большим давлением, что позволяет обеспечить быстрое охлаждение жидкой стекломассы и высокое содержание стекла в шлаке. На выходе из охлаждающей системы мы получаем слегка теплый и практически сухой шлак, готовый к использованию.

Быстрое охлаждение расплава позволяет получить шлак с очень высокой потенциальной реакционной способностью. Гранулят может храниться в течение длительного периода времени без потери данного свойства.

Охлажденный гранулированный шлак необходимо измельчить. После измельчения до порошкообразного состояния шлак готов к реакции при взаимодействии с водой.

Для изготовления готового к использованию цемента смешиваются три компонента:

  • высушенный и гранулированный шлак
  • порошкообразный дополнительный материал
  • небольшое количество активизатора

Компоненты дозируются и смешиваются в нужных пропорциях для получения цемента желаемого качества.

В качестве дополнительного материала может использоваться:

  • зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
  • песок, глина содержащая песок или известь содержащая песок
  • доменные шлаки

Активизатор добавляется в небольших количествах (от 2 до 5% от массы смеси). Количество и тип активизатора зависит от того, какую марку цемента вы хотите получить. Различное дозирование и выбор смешиваемых компонентов позволяет производить большое количество различных марок цемента на основе одних и тех же базовых компонентов.

В связи с высокой реакционной способностью приготовленного шлака , необходимы добавки, сдерживающие реакцию, такие, как зольная пыль или другое химически инертной вещество.

Голландская компания ASCEM BV разработала рецептуру, при которой смесь измельченного шлака и инертного вещества — золы – составляет 50/50.

Выше были приведены этапы производства цемента, характерные исключительно для производства шлакового цемента. Остальные этапы схожие с этапами производства традиционного портландцемента:

  • Разработка месторождений сырья, подготовка сырьевых материалов, дробление, помол и хранение различных сырьевых компонентов перед этапами предварительного нагрева и плавления.
  • Смешивание различных компонентов перед этапами предварительного нагрева и плавления.
  • Упаковка цемента в мешки и отгрузка на склад после этапа смешивания шлаков, дополнительных материалов и активизатора.
Читайте также:  Если использовать цемент без песка

Схема производства бесклинкерного цемента на основе специального гидравлического шлака

Источник: по данным компании ASCEM BV

Полученный таким способом цемент обладает очень низкой температурой гидратации при производстве бетона, в связи с этим он может использоваться в производстве монолитного бетона, укладываемого в большие массивы. Другим важным свойством бетона является его высокая коррозиестойкость в агрессивной среде, такой как морская вода или сточные воды.

Ниже приведена сравнительная таблица свойств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента.

Сравнительная характеристика свойств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента.

Физико-химические свойства цемента/строительного раствора Обычный цемент, сопоставимый со свойствами портландцемента Модифицированный
удобоукладываемость ++
температура гидратации ++ +
прочность при сжатии в возрасте 1 день ++ +
прочность при сжатии в возрасте 28 дней ++
устойчивость к проникновению воды +
устойчивость к воздействию CO 2 +
коррозиестойкость
сульфатостойкость ++ +++
устойчивость к воздействию серной кислоты + ++
устойчивость к воздействию хлора + +

0 одинаково
+ немного превосходит
++ превосходит
+++ намного превосходит

Источник: по данным компании ASCEM BV

Помимо высоких потребительских характеристик производство бесклинкерным способом оказывает меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными методами производства цемента.

При производстве цемента традиционным способом сырье обычно добывается из земли в больших количествах и трансформируется в цементирующий материал через обжиг, спекание или плавление и помол. Данные процессы являются чрезвычайно энергоемкими и оказывают негативное влияние на окружающую среду.

Помимо добычи сырья выброс в атмосферу отработанных газов и загрязнение атмосферы пылью также отрицательно сказываются на состоянии окружающей среды. Хотя производство бесклинкерного цемента не свободно от выделения в атмосферу газов и пыли, оно все же является более экологически чистым по сравнению с производством традиционного портландцемента.

Также в производстве бесклинкерного цемента используется вторичное сырье, такое как зольная пыль, что позволяет экономить природные ресурсы планеты.

Сравнительная характеристика свойств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента

Потребление сырья (кг) на тонну производимого цемента
ASCEM Портландцемент
Известняк 400 1200
Глина 50 200
Гипс 50
Зольная пыль 650 100
Активизатор 100
Всего 1200 1550
Потребление энергии
ASCEM Портландцемент
Первичное потребление энергии (гигаДжоуль) 1,7 3,2
Электроэнергия(кВт/ч) 180 100
Общее потребление энергии 2,4 3,6
Выбросы газов и пыли в атмосферу
ASCEM Portland Cement
CO2 (мг/Нм 2 ) 175 528
No2 (мг/Нм 2 ) 200 — 300 600 — 2200
SO2 (мг/Нм 2 ) 35 35
Пыль(мг/Нм 2 )

Источник: по данным компании Крона-СМ

К преимуществам технологии производства цемента на основе металлургического шлака относятся:

  1. Простота, экономичность технологического процесса и используемого оборудования;
  2. Использование в качестве сырья промышленных отходов (дешевизна, устранение загрязнений окружающей среды);
  3. Пониженные энергозатраты и удельные капиталовложения.
  4. Небольшая мощность производства позволяет сократить срок между изготовлением и использованием цемента, устраняя тем самым его дезактивацию (нормативный срок хранения свежего портландцемента – 3 месяца);
  5. Возможность выпуска цементов с повышенной скоростью твердения (согласно требованиям Заказчиков);
  6. Возможность производства широкой гаммы цветных цементов с незначительным увеличением себестоимости продукции.
  7. Гибкость производства, возможность быстрого перехода к выпуску других видов и марок цементов.

Статья предоставлена Академией Конъюнктуры Промышленных Рынков

Источник