Меню

Производство цемента технология сырье



Современные технологии производства качественного цемента

Какими бы шагами не шагал прогресс в различных отраслях производства и технологий, в строительстве лидирующие позиции стабильно принадлежат хорошо всем известному цементу. И хотя производство цемента – процесс трудоемкий, энергоемкий и затратный, окупаемость цементных заводов очень высокая.

Цемент для замешивания раствора

С целью сокращения расходов данные предприятия, как правило, ставятся там же, где добывается сырье.

1 Основные способы производства цемента

Основой производства цемента является обожженная масса, именуемая «клинкер». Состав клинкера может быть разнообразным, поэтому о нем мы поговорим позже.

Весь технологический процесс производства цемента можно разделить на два основных этапа:

  • получение клинкера – наиболее затратный и трудоемкий процесс;
  • дробление клинкера до получения порошкообразной массы.

Само изготовление клинкера делится еще на четыре этапа:

  • сырье, из чего будет готовиться клинкер, добывается и доставляется к месту переработки;
  • сырье измельчается;
  • подготавливается сырьевая смесь в нужных пропорциях;
  • готовая смесь обжигается под воздействием высоких температур.

к меню ↑

1.1 Способы получения цемента подразделяются на три основных группы:

  • мокрый;
  • сухой;
  • комбинированный.

Выбор одного из них зависит от тепловой мощности предприятия и качества сырья.

1.2 Мокрый способ

Главное достоинство такого способа заключается в том, что, из чего бы ни делался клинкер, на сколько бы неоднородное сырье не бралось изначально, мокрый способ позволяет точно подобрать нужный состав шлама.

Схема производства цемента сухим и мокрым способом

Шлам, в данном случае, представляет собой жидковатую киселеобразную массу с содержанием до 40% воды. Его состав корректируют в специальных бассейнах, а затем обжигают во вращающихся печах при температуре выше 1000 ºC .

Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии, однако позволяет изготавливать цемент высшего качества, благодаря отсутствию влияния неоднородности шлама на конечный продукт.

2 Сухой способ

Сухой способ требует, чтобы любое сырье обрабатывалось без использования воды. В данном случае глину, известняк и прочие компоненты дробят, затем перемалывают до состояния пыли и смешивают с помощью подачи воздуха в закрытых боксах.

При изготовлении цемента сухим способом, в печи на обжиг попадает уже готовое сырье, не имеющее, к тому же, водяных испарений. Следовательно, после термической обработки, мы получаем готовый цемент, не требующий дробления.

Сухой способ значительно уменьшает затраты времени, тепловой энергии и других ресурсах. Он очень выгоден и эффективен при высокой однородности шлама.

2.1 Комбинированный

В основу производства может быть положен мокрый способ и дополнен сухим, или сухой, дополненный мокрым.

В тех случаях, когда в основе лежит мокрый способ, сырье после смешивания обезвоживают специальными сушилками с фильтрами и отправляют в печь почти сухим. Это позволяет уменьшить затраты тепловой энергии, так как значительно уменьшает испарение в процессе обжига. Если в основе производства клинкера лежит сухой способ, готовую смесь гранулируют с добавлением воды.

Территория цементного завода

В обоих случаях клинкер попадает в печь с влажностью от 10 до 18%.

2.2 Бесклинкерный способ производства

Кроме перечисленных выше традиционных способов, производство цемента может происходить бесклинкерным способом. В данном случае сырье представляет собой доменный или гидравлический шлак, который соединяют с дополнительными компонентами и активаторами. На выходе получается шлако-щелочная смесь, которую дробят и перетирают до нужной консистенции.

Бесклинкерная технология производства цемента обладает следующими положительными качествами:

  • конечный продукт устойчив к любым условиям окружающей среды;
  • значительно сокращаются затраты тепловой энергии и прочие энергозатраты;
  • отходы металлургической промышленности используются как сырье для качественного производства цемента, что положительно влияет на чистоту окружающей среды;
  • дает возможность производить конечный продукт с различными свойствами и в разных цветах без изменения способа производства.

к меню ↑

2.3 Производство цемента (видео)

2.4 Оборудование для производства цемента

Поскольку весь процесс производства делится на этапы, которые по своей сути сильно отличаются друг от друга, то и оборудование для получения цемента требуется разнопрофильное. Его можно разделить на следующие подгруппы:

  • техника для добычи и транспортировки сырья;
  • для дробления и складирования;
  • печи для обжига;
  • станки для измельчения и смешивания клинкера;
  • станки для фасовки готового цемента.

Поскольку производство цемента производится разными способами, и сырье используется разное, оборудование на заводах так же может быть разным.

В последнее время большой популярностью пользуются частные мини заводы по производству цемента. Иногда его даже изготавливают в домашних условиях, но об этом мы поговорим позже.

Линия по производству цемента

Все дело в том, что оборудование для таких заводов стоит не очень дорого, устанавливаться они могут на относительно небольших площадях, а окупают себя поразительно быстро.

К тому же сборка, разборка и транспортировка производственной линии не вызывает трудностей. Поэтому устанавливать частный завод можно на любом неперспективном сырьевом месторождении, а, выработав его, перевозить в другое место. Такой вариант освободит производителя от задачи транспортировать сырье, что позволит значительно экономить.

2.5 Из чего состоит производственная линия?

  1. Шнековые дробилки. Предназначены для грубого дробления и измельчения сырья.
  2. Молотковые дробилки.
  3. Грохоты или вибрационное сито. Нужно для просеивания дробленого материала.
  4. Устройство подачи материала на первый этап.
  5. Транспортеры. Выполняют функцию подачи сырья к следующему этапу.
  6. Машина для сортировки.
  7. Молотильная и молотильно-дозировочная машины.
  8. Мельница с жерновами.
  9. Станок для смешивания шлама.
  10. Вращающаяся барабанная печь.
  11. Сушильная установка.
  12. Холодильная установка.
  13. Мельница для клинкера.
  14. Ковшевой элеватор с подающими шнеками.
  15. Весовое и упаковывающее оборудование.

к меню ↑

3 Изготовление качественного цемента в домашних условиях

В некоторых случаях, когда нужно делать бетонную стяжку, а за цементом ехать далеко, народные умельцы берутся изготавливать цемент в домашних условиях. Отметим сразу, что процесс изготовления цемента в домашних условиях – процесс очень трудоемкий и требует серьезного оборудования и навыков.

Читайте также:  Мелкозернистые бетоны песок цемент

Обжиговая печь для производства цемента в домашних условиях

Не надейтесь, что качественный продукт получится у вас с первого раза. До получения настоящего цемента вам придется испортить не один десяток килограммов материала.

Обязательным так же является наличие специального оборудования. Как минимум, вам понадобится дробилка, способная превратить сырье в муку консистенции цемента. А так же доменная печь для обжига при температуре 1400 ºC .

Сырье, используемое для изготовления цемента в домашних условиях, может быть разным, как и технология его производства. Для примера рассмотрим изготовление строительного материала на основе смолы и серы.

Конечный продукт, если его правильно изготовить, прекрасно выдерживает перепады температур, влажности и других атмосферных условий.

Производство цемента своими руками

Его можно применять для кладки кирпича и плитки, а так же для цементной стяжки.

3.1 Порядок выполнения работ

  1. Берем килограмм смолы и растапливаем ее в металлической емкости.
  2. В другой огнеупорной емкости растапливаем килограмм серы.
  3. После того, как оба указанных выше компонента будут доведены до жидкого состояния, их нужно соединить и тщательно размешать до однородности. Чтобы этот состав не застыл, его лучше постоянно подогревать.
  4. В жидкую смесь смолы и серы добавляем два килограмма песка (песок должен быть просеянным, однородным) и три килограмма свинцового глета (оксида свинца).
  5. Заготовку для клинкера нужно долгое время размешивать при высокой температуре, пока масса не станет абсолютно однородной. Для этого нужно сделать высокотемпературную вращающуюся печь.
  6. После обжига клинкеру нужно дать хорошо отстояться.

Такой цемент, приготовленный в домашних условиях, имеет довольно высокое качество и прочностные характеристики.

Данный продукт ни в коем случае нельзя использовать на влажных поверхностях. Так же поверхность, перед нанесением такого домашнего цемента, нужно промазать олифой.

Источник

Цемент: его состав и свойства

Сегодня существует огромное количество различных стройматериалов, которые имеют свои преимущества и недостатки. Но, пожалуй, самым популярным из них является цемент. Его используют практически на всех этапах строительства, начиная от монтажа фундамента и заканчивая внутренней отделкой стен. Объяснить его популярность достаточно просто: он обладает высокой прочностью, вяжущим эффектом, позволяет скрыть любые дефекты, с легкостью выдерживает повышенные нагрузки, не боится отрицательных температур. Можно смело сказать, что до сих пор аналогов цементу просто не существует. Именно поэтому он еще долгое время будет оставаться №1 среди всех видов стройматериалов.

Что такое цемент?

Цемент – это стройматериал, который выступает в качестве вяжущего элемента в различных растворах. В целом он представляет собой серый порошок. В отдельно взятых случаях он может иметь изумрудный оттенок. Итоговый цвет цементного порошка зависит от добавок, которые в нём содержатся.

Чтобы получить бетонную смесь, необходимо смешать цемент, воду, песок. При необходимости могут добавляться и другие компоненты. Их выбор зависит от целей и задач, которые необходимо решить. После добавления воды все компоненты образуют пластичную массу, которая со временем начинает затвердевать и трансформироваться в высокопрочный искусственный камень.

История появления цемента

Первое упоминание о цементе появилось примерно 2200 лет назад. В те времена цемент готовили из извести, пемзы, туфа и вулканического пепла. Полученный состав использовали в качестве скрепляющего вещества при строительстве каменных зданий. Также из цемента изготавливали цельнолитые конструкции. Но они были недостаточно прочными, из-за чего их надёжность оставляла желать лучшего.

С каждым столетием качество цемента повышалось, и в 1824 г. Джозеф Аспдин разработал аналог современного портландцемента. Он отличался прекрасным вяжущим эффектом, благодаря чему его можно было использовать для приготовления бетона. Затвердевший материал отличался повышенной прочностью и износостойкостью.

Однако, несмотря на то, что он прекрасно выдерживал сжатие, растяжения бетона приводили к его разрушению. Инженеры обратили внимание на тот факт, что металлические балки, наоборот, не боятся растяжений, но плохо работают на сжатие. В итоге практически одновременно несколько специалистов пришли к выводу, что необходимо объединить эти две особенности.

В начале 1850-ых годов французский инженер Жан-Луи Ламбо построил небольшие лодки. В качестве исходного материала он использовал бетон, который армировал железной сеткой. Спустя несколько лет Уильям Уилкинсон стал первым, кто решил армировать металлическими балками бетонные панели. Полученные ЖБ-конструкции использовали при строительстве 2-этажного дома.

В 1854-м г. инженер-строитель Франсуа Куанье также проводил эксперименты с железобетоном. Он первым решил связать стальную арматуру перекрытий с боковыми панелями. Однако в массовом производстве железобетон начал использовать человек, который вообще не имел отношения к строительству, – это Джозеф Монье. В 1846-ом г. его назначили садовником в саду неподалёку от Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему нужны были прочные и надежные кадки. Монье решил сделать их из бетона, но у него ничего не получалось. Полученные кадки все время трескались, даже не застыв. В итоге он решил укрепить их металлическими стержнями.

Но тогда цемент не отличался прочностью и разрушался при малейших перепадах температур. Но на удивление Монье, его изобретение за 3 года интенсивной эксплуатации так и не вышло из строя – ни одна кадка не растрескалась. После этого садовник начал изготавливать из бетона и другие элементы ландшафтного дизайна.

Читайте также:  Смывка цемента со стекла

Через несколько лет на парижской выставке он получил патент за использование армированного бетона в искусственных водоёмах. После этого последовало еще несколько патентов, в том числе за открытие ЖБ- балок, шпал, мостовых конструкций и других изделий. Через несколько лет вчерашний садовник стал самым узнаваемым человеком во Франции. Под его руководством был построен мост в замке Шазелье и еще много других конструкций.

Спустя некоторое время Монье продал все патенты инженеру-строителю Густаву Вайсу. Он, в свою очередь, сместил арматуру в сторону, что позволило повысить прочность и износостойкость железобетонных панелей. Можно смело сказать, что изобретение армированного бетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.

Химический состав цемента

Цемент состоит из следующих компонентов:

· известь. Оксид кальция, CaO. В цементном порошке содержится до 60% извести;

· кремниевый диоксид. SiO2. Около 20% от общего объёма;

· алюминий (глинозем, Al2O3). Его количество не превышает 4% от общего объема всей смеси;

· гипс и оксиды железа (Fe2O3). Около 2% от всего объёма сухого вещества;

· оксид магния оксид (MgO). Содержится около 1% данного вещества.

Указанный состав и количество всех этих компонентов характерно для портландцемента. Однако при необходимости его состав может изменяться, поэтому не существует точной или универсальной химической формулы цементного продукта.

Основной элемент любого цементного порошка – это клинкер. Это продукт, полученный путём обжига глины и известняка. После того, как смесь прошла термическую обработку (температура обжига составляет 1500 градусов), клинкер измельчают до гранул, размер которых составляет от 10 до 60 миллиметров.

После измельчения клинкер смешивают с различными добавками:

· гипс. От его количества зависят сроки схватывания бетона;

· корректирующие добавки – это присадки, пластификаторы и другие элементы. Их количество не превышает 20% от общего объема цементного порошка.

Для приготовления клинкера могут использоваться различные горные породы:

· карбонатные. Имеют кристаллическую либо аморфную структуру. Её выбор определяет эффективность взаимодействия порошка с другими компонентами;

· осадочные породы. Это глина с минеральной основой. При повышенной влажности она начинает разбухать (увеличиваться в объёме) и становится пластичной. Главная особенность – это высокий показатель вязкости.

Карбонатные породы

Для производства цементного порошка используются различные породы:

· мергель. Содержит в своём составе небольшое количество глины;

· мел. Вид мажущегося известняка. Он легко перетирается;

· ракушечник. Имеет пористую структуру, которая начинает разрушаться даже под незначительными сжимающими нагрузками;

· доломит. Обладает прекрасными физическими свойствами, благодаря чему выделяется среди других карбонатных пород.

Глинистые породы

Для изготовления цемента применяют:

· глину. Вид глинистой породы с минеральными включениями;

· лёсс. Отличается пористой структурой. Порода достаточно рыхлая и разрушается при попадании на нее воды. Имеет мелкие зёрна в своем составе, также лёсс может иметь включения силиката или кварца;

· суглинок. Отличается большим содержанием пылеобразных частиц;

· глинистый сланец. Отличается повышенной прочностью (выше, чем у других глинистых пород). При измельчении сланец преобразуется в пластинчатые частицы. Материал содержит минимальное количество влаги. Имеет стабильный гранулометрический состав.

Корректирующие добавки

Чтобы корректировать цемент, в его состав добавляют различные минеральные добавки. К примеру, модификаторы, изготовленные на базе ископаемых. Они содержат в себе следующие элементы:

Также в качестве корректирующих добавок могут выступать некоторые промышленные отходы: пиритные огарки, минерализаторы, пыль из доменных печей. Все эти добавки улучшают качество цемента и, как следствие, качество самих бетонных конструкций.

Как производят цемент. Способы производства цемента

Сегодня существует 4 способа производства цемента.

Сухой

Технология заключается в следующем:

· исходное сырьё дробят, а затем просушивают;

· полученную смесь измельчают в порошок;

· её помещают во вращающуюся печь и обжигают;

· полученная смесь охлаждается и фасуется.

Эта технология отличается минимальной себестоимостью и трудозатратами, поскольку здесь все технологические процессы объединены вместе.

Мокрый

В качестве исходного сырья выступает шихта с влажностью до 50%. Главная особенность метода заключается в том, что известь заменяют мелом, а в процессе изготовления добавляют воду. В итоге получается сырьевой шлам. Его помещают в печь, где обжигают. После обжига смесь охлаждается и измельчается. На завершающем этапе добавляют пластификаторы и другие примеси.

Комбинированный метод

Данный способ объединил в себе обе технологии. Итоговая смесь имеет полусухой состав с влажностью 18%.

Сама технология заключается в следующем:

· по мокрой технологии получают сырьевой шлам;

· его высушивают и прессуют в гранулы;

· их помещают в печь для обжига.

Итоговое сырье охлаждается и фасуется.

Бесклинкерный

Существует еще один способ изготовления цемента – это бесклинкерный метод. В качестве исходного сырья используется доменный либо гидравлический шлак. Его смешивают с добавками, дробят и перетирают до состояния порошка.

Данная технология имеет несколько преимуществ:

· исключается загрязнение окружающей среды, поскольку используются отходы металлургической отрасли;

· можно изготавливать продукцию с различными свойствами;

· готовый продукт устойчив к негативному влиянию окружающей среды;

· минимальные затраты при производстве цементного продукта.

Технические характеристики строительного цемента

Основной технической характеристикой цемента является его марка. Она обозначается комбинацией из цифр и буквы «М». Цифры указывают на максимальный показатель нагрузки в килограммах на единицу объёма застывшего бетона, т.е. это прочность на сжатие.

Также на упаковке указывается и процентное количество добавок. Оно обозначается буквой «Д» и показывает, какие добавки входят в состав цемента. Например, «Д10» обозначает, что в сухой смеси содержится 10% добавок. Они позволяют повысить прочность, водонепроницаемость бетона, морозостойкость и др.

Читайте также:  Как красить цементный забор

Самой популярной маркой цемента считается М400. Данный вариант отличается своей универсальностью и подходит практически для любых строительных и отделочных работ.

Но кроме марки, класса и типа, цементы разделяют на несколько видов, которые отличаются сочетанием отдельных компонентов. В целом их различают по следующим критериям:

· активность. Другими словами это прочность цементного раствора на сжатие. Каждый образец проходит испытания, а полученные данные сравниваются с нормативами, на основании чего каждому из них присваивается соответствующая марка. Активность цемента зависит от нескольких факторов: интенсивность помола, состав и количество добавок, активность клинкерных веществ;

· плотность. Наименьшей плотностью обладает свежеприготовленный цемент. Дело в том, что на его частички действуют электростатические силы, которые отталкиваются одна от другой. Но во время транспортировки и хранения эти силы слабеют, и смесь уплотняется. Стоит отметить, что плотность также зависит от степени помола клинкерных гранул;

· удельный вес. Он определяется соотношением веса к занимаемому объёму. Данное понятие необходимо для правильного составления пропорций в цементном растворе;

· объёмный вес. Рассчитывается по среднему показателю плотности цементного продукта. Во время хранения и транспортировки объёмный вес увеличивается;

· срок годности. Любой цемент имеет ограниченный срок годности. Обычно он составляет 2 месяца при нормальных условиях хранения, после чего продукт становится менее прочным. Если же обеспечить герметичные условия хранения, то срок годности цемента может составлять 1 год;

· насыпная плотность. Это соотношение массы рыхлого цемента к его объёму;

· время застывания. В летнее время года приготовленный цементный раствор застывает за 305 часов. Зимой, при температуре 0 градусов и ниже, бетон затвердевает за 10-20 часов. Ускорить или замедлить процесс застывания можно при помощи различных добавок;

· тонкость помола или размер гранул. Чем меньше частица цемента, тем быстрее он затвердевает, и, соответственно, тем он прочнее в застывшем состоянии. Оптимальный размер частиц 40-80 микрометров.

Типы цемента и сферы их использования

Существует несколько типов цемента:

· портландцемент. Имеет традиционный состав. Применяется для изготовления бетонных конструкций и изделий. Также его используют для оштукатуривания внутренних и наружных стен;

· шлакопортландцемент. Имеет в своем составе до 25% шлака (уголь, полученный после сжигания клинкера). Используется для изготовления массивных бетонных и ЖБ-конструкций;

· глиноземный. Имеет в своем составе шлак и гипс. Отличается высокой скоростью затвердевания. Не боится повышенной влажности. Применяется для изготовления водонепроницаемых изделий и конструкций;

· сульфатостойкий. Устойчив к агрессивным и химически активным средам. Применяется для изготовления и бетонирования подводных конструкций;

· пуццолановый. Содержит в своём составе активные минеральные добавки. Используется для изготовления сложных и водонепроницаемых конструкций;

· кислотоупорный. При его изготовлении используется не вода, а жидкое кварцевое стекло. Данный материал устойчив к агрессивным средам, поэтому он используется в тех областях, где необходима устойчивость к кислотам и химически активным веществам;

· пластифицированный. Имеет в своем составе специальные добавки. Они повышают пластичность цемента и делают его более мягким. Используется при изготовлении сложных конструкций.

Класс прочности цемента

Согласно ГОСТу 31108-2003, термин «марка цемента» — это то же самое, что и «класс прочности». Как говорилось выше, он обозначается комбинаций из цифры и буквы «М». В свою очередь данная цифра обозначает вес, который способен выдержать цемент без разрушения. К примеру, если он выдержит нагрузку в 200 килограммов, то он имеет марку М200.

Согласно данной классификации цементный продукт делится на несколько классов:

· М50. Применяется для штукатурных работ;

· М100. Используется при возведении кирпичной кладки;

· М200. Цемент данного класса прочности используют для стяжки пола;

· М300. Используют для возведения фундамента;

· М400. Универсальный вариант, подходит практически для любых строительных работ;

· М500. Также считается универсальным вариантом и используется при любых строительных работах;

· М600. Высокопрочный цемент. Используется на различных этапах строительства. Не боится влаги, а также способен выдерживать повышенные механические нагрузки. Благодаря этому пользуется огромной популярностью среди потребителей.

Проверки на прочность проводятся в лабораториях с использованием специального оборудования. Во время испытаний учитываются и другие характеристик: тонкость помола, количество и состав добавок. Во время испытаний определяется и предел прочности на сжатие и изгиб.

Чем цемент отличается от бетона

Некоторые новички считают, что цемент и бетон – это одно и то же. Но это распространенная грубая ошибка. Цемент – это сухой порошок, который используется для приготовления бетонного раствора. Его смешивают с водой, песком и другими составляющими: это может быть гравий или другой компонент. А бетон – это застывший раствор, который отличается повышенной прочностью и износостойкостью. Стоит отметить, что до момента застывания бетон представляет собой подвижную бетонную смесь.

Ссылка на статью https://burosi.ru/czement-ego-sostav-i-svoystva

Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте https://burosi.ru/

+7(812)386-11-75 — главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) — отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

4. А также в комментариях к публикации.

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.

Источник