Меню

Технология производства клинкерного цемента



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.
Читайте также:  Описание цемент м 500

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.

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

Технология производства клинкерного цемента

Технология бесклинкерного цемент призвана устранить или сократить недостатки традиционного процесса производства цемента. Она обеспечивает трехкратное снижение себестоимости продукта.

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 трехкратное снижение его себестоимости.

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

Читайте также:  Заделка дымовой трубы цементом

Изготовление цемента
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.

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 ++ + 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/Нм²) 175 528 No2 (мг/Нм²) 200 — 300 600 — 2200 SO2 (мг/Нм²) 35 35 пыль(мг/Нм²)

Источник: по данным компании ASCEM BV

Стоимость производства описанного бесклинкерного цемента складывается из тех же элементов, что и стоимость производства традиционного цемента. Размер инвестиций в производство такого цемента не намного отличается от размера инвестиций в производство традиционного цемента (из расчета суммы инвестиций на тонну производимого цемента), однако производство бесклинкерного цемента может быть прибыльно даже на заводах с небольшими мощностями, такими как 120000 — 350000 тонн в год. Это позволяет основать производство цемента даже в тех регионах, где уже присутствуют производители традиционного цемента. Потенциальные производители шлакового цемента могут занять место на рынке между небольшими производителями традиционного цемента(30.000-80.000 т/г) и крупными производителями (начиная с 700.000 т/г).
Кроме того, для производства бесклинкерного цемента на основе специального шлака подходит более широкий ассортимент первичного и вторичного сырья, чем для производства традиционного цемента, таким образом, производитель может выбрать более дешевое сырье для производства.

2) Производство цемента на основе доменного шлака
Другая технология производства бесклинкерного цемента представляет собой процесс переработки металлургических шлаков и получения гидравлических вяжущих идентичных цементам марок М300 или М400.
В течение первой половины 20 века было установлено, что доменные шлаки могут быть активизированы, если они обладают должным химическим составом и содержанием стекла. В данном случае шлак приобретает потенциальные гидравлические свойства: он может реагировать с портландцементом при добавлении воды, действуя как шлакопортландцемент. Другой установленной характеристикой доменного шлака была его способность вступать в реакцию с солями щелочных металлов. В данном случае шлак активизируется и может реагировать особым образом. Основные этапы производства включали в себя: помол доменного шлака до порошкообразного состояния и добавление щелочной субстанции.
Попытки произвести и использовать щелочно активированный шлаковый цемент предпринимаются в течение уже 80 лет. Со времени первых разработок, Пурдон цемент (Purdon cement), полученный в результате сырого помола шлаков и щелочных солей, процесс Трифа (Trief process) стали довольно известными, реализация в промышленных масштабах данного вида цемента проводилась в Польше, Украине и Скандинавии. Данный цемент в основном применялся в производстве бетонных блоков с применением повышенных температур при выдерживании бетона.
В большинстве случаев, базовым сырьем при производстве шлакового цемента являлся доменный шлак, а активизация проводилась при помощи щелочных солей. С самого начала производства в промышленных масштабах бетона с использованием данного вида цемента было доказано высокое качество получаемого конечного продукта. В конце 20 века интересные исследования и разработки проводились Дейей, Малолепсзи (Польша), Глухковским (Украина), Нанкинским институтом химической технологии.
В общем виде процесс получения цемента на основе доменного шлака состоит из нескольких непрерывных, связанных между собой стадий
• дозирование сырья: подача сырья со склада и составление в требуемых пропорциях шихты — смеси шлака, минеральных добавок и химического активатора;
• сушка подготовленной шихты – необходима для обеспечения ее последующего тонкого помола; производится в барабанной сушилке;
• размол шихты: на этой стадии осуществляется тонкий помол шихты, ее полная гомогенизация и формирование свойств цемента; процесс производится в шаровой мельнице;
• затаривание и отгрузка готового цемента.

Читайте также:  Группа эффективности при пропаривании цемент

Основным сырьем для предлагаемого производства являются доменные шлаки

Доменные гранулированные шлаки – отход металлургического производства, получаемый при грануляции металлургического шлака и соответствующие требованиям ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цемента. Технические условия».
Американское общество по испытанию материалов (ASTM C125) определяет доменный шлак как «неметаллический продукт, состоящий в основном из силикатов и алюминатов кальция, полученный вместе с чугуном в доменной печи в виде расплава».
При производстве чугуна в доменную печь загружают железную руду, флюсовый камень (известняк и/или доломит) и кокс. Получаемая на выходе из печи продукция — расплавленный чугун и шлак. Шлак состоит в основном из кварца и оксидов алюминия (от железной руды) и оксидов кальция и магния (от флюсового камня). Из печи шлак выходит в расплавленном состоянии, причем температура расплава может превышать 1480˚C (2700˚F). Существует четыре основных способа обработки расплавленного шлака: охлаждение воздухом, быстрое охлаждение холодной водой (вспучивание шлака), дробление и помол. При каждом из данных методов обработки получается уникальный шлаковый материал, обладающий отличительными свойствами.
Основные составляющие доменного шлака — кварц, оксиды алюминия, кальция и магния, на которые приходится 95% всего состава шлака. Остальные 15% — марганец, соединения железа и серы и следовое количество других элементов. Однако, следует отметить, что основные оксиды, входящие в состав шлака не встречаются в свободной форме. В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды объединяются в различные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как мелилит, мервинит, волластонит и др., которые также существуют в виде природных пород. В дробленом и молотом шлаках, данные элементы присутствуют в виде стекла. Химический состав шлаков варьируется в очень узких пределах, поскольку все сырье, загружаемое в доменную печь, очень тщательно отбирается и смешивается.

Типичный химический состав доменного шлака

кварц( SiO2) 32-42 %

сера (S)* 1-2 % оксид алюминия(A12O3) 7-16 % оксид железа (Fe203) 1-1,5 % оксид кальция (CaO) 32-45 % оксид марганца (MnO) 0,2-1 % окись магния (MgO) 5-15 %

* в основном в виде сульфида кальция

Источник: National Slag Association

Металлургические шлаки накапливаются на предприятиях Кузбасса и Урала и исчисляются десятками миллионов тонн. Используемые в производстве минеральные добавки и химические активаторы также являются отходами производства. Они образуются на многих отечественных предприятиях, и эти предприятия расходуют ощутимые средства на их утилизацию. Таким образом, имеется широкий круг альтернативных источников сырья для предлагаемого в проекте производства.

Принципиальная технологическая схема производства бесклинкерных цементов на основе доменных шлаков

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.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков « Рынок цемента в России ».

Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях — проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

19.04.2011 Продаем скипидар Нижний Новгород

19.04.2011 Продаем растворители Нижний Новгород

Источник