Схема производства портландцемента по сухому способу

сухой способ производства цемента, технология производства

сухой способ производства цемента

• Виды цемента
• Стандарты и ГОСТы
• Определения в БСЭ
• Музей портландцемента

• Сырьевые материалы
• Технология производства
• Оборудование
• Производители оборудования

—>

• Россия
• Ближнее зарубежье
• Акции предприятий

• Российские новости
• Ближнее зарубежье
• Мировые новости
• Статьи, обзоры
• Научные статьи
• Обзоры рынка
• Архив новостей
• RSS лента
• Видео новости
• Интервью

• Объявления

• Все разделы форума

• Рынок цемента
• Торги на бирже
• Котировки on-line
• Тендеры

• ВУЗы
• НИИ
• Профессии
• Почетные цементники
• Охрана труда

Производство портландцементного клинкера по сухому способу складывается из следующих операций.

Известняк и глину предварительно дробят, затем высушивают до влажности примерно 1% и измельчают в сырьевую муку. Сушат известняк и глину либо раздельно, используя для этой цели сушильные барабаны или другие тепловые аппараты, либо совместно в сырьевых сепараторных мельницах, в которых одновременно осуществляются помол и сушка материалов. Последний способ более эффективен и применяется на большинстве новых заводов, работающих по сухому способу.
Для получения сырьевой муки определенного химического состава мельниц ее направляют сначала в смесительные, а затем в корректирующие силосы, куда дополнительно подается сырьевая мука с заведомо низким или высоким титром (содержанием CаCO3). В силосах мука перемешивается сжатым воздухом.
Подготовленная сырьевая смесь поступает в систему циклонных теплообменников, состоящую из нескольких (обычно четырех) степеней циклонов, соединенных между собой и с короткой (40-70 м) вращающейся печью газоходами. Проходя последовательно через все циклоны, сырьевая мука нагревается движущимися ей навстречу дымовыми газами, выходящими из печи. Время пребывания смеси в циклонных теплообменниках не превышает 25-30 с. Несмотря на это, сырьевая мука не только успевает нагреться до температуры 700-800 С, но и полностью дегидратируется и частично (на 20-25%) декарбонизируется. Из циклонов материал поступает в печь, где происходят дальнейшие реакции образования цементного клинкера. Из печи клинкер пересыпается в холодильник, и после охлаждения направляется на клинкерный склад.
Другие технологические операции при сухом способе производства — подготовка гидравлических добавок и гипса, помол цемента, его хранение и отправка потребителю — такие же, как и при мокром способе.

Как изготавливают цемент

Производство цемента — одно из перспективных направлений бизнеса. При благоприятных условиях оборудование быстро окупится и обеспечит стабильно высокую чистую прибыль. Особенно выгодно открывать завод поблизости от карьера, где можно добывать глину и известняк.

Сырье для создания цемента

Используют смесь из двух типов компонентов:

• Карбонатные породы. К ним относятся: мел, известняк-ракушечник (не имеющий вкраплений кремния), доломитовые породы, мергелистый известняк, известковый туф.
• Глинистые породы. Глина, суглинки с высокой концентрацией песка, лесс, лессовидные суглинки, глинистые сланцы.

Выбор сырья зависит от местонахождения завода и доступности тех или иных пород. Разработку месторождений производят открытым методом с поверхности. Мягкие породы добывают экскаватором, мел и глину иногда гидромеханическим способом — путем вымывания под давлением струи воды. На заводе рекомендуется иметь запас сырья для поддержания непрерывного процесса в случае временного прекращения поступления материалов.

Стандартное соотношение компонентов: на 3 части известняка 1 часть глины. Для регулирования срока схватывания на последнем этапе в состав вводят гипс (до 6 %). Дополняют смесь железистыми добавками, флюоритом, фосфогипсом, кремнефтористым натрием, гранулированными доменными шлаками, золой уноса или угля, осадочными или вулканическим и горными породами.

Описание технологии производства

Основные этапы изготовления:

• Измельчение и смешивание глины и известняка.
• Получение шлама — суспензии или порошка для обжига.
• Обжиг шлама, получение клинкера — гранулированной массы.
• Помол охлажденного клинкера с добавлением гипса и других дополнительных компонентов.

Для частного строительства теоретически можно использовать цемент собственного производства, но получить качественный продукт в домашних условиях невозможно.

1. Измельчение сырьевых материалов.

Получение предельно однородного клинкера — необходимое условие изготовления качественного портландцемента. Этой цели можно добиться лишь при максимально тонком измельчении сырья. Чем меньше размер частиц и больше их общая поверхность, тем полнее происходит реакция между компонентами смеси. Куски могут иметь изначальный размер до десятков сантиметров, поэтому дробление производят по сложной схеме в несколько этапов, добиваясь высокой степени измельчения.

2. Способы получения шлама.

Твердые сырьевые компоненты в два-три этапа измельчают в дробилке до размера частиц не более 10 мм. Мягкие глину или мел сначала дробят до размера 100 мм, затем распускают в воде. Сырье подают в емкость небольшими порциями вместе с жидкостью. По этой схеме получается шлам — суспензия с влажностью до 40 %. Его перекачивают в емкость для помола с известняком. Отрегулировать химический состав в процессе измельчения невозможно, поэтому его корректируют в специальных бассейнах. Шлам сначала поступает в первый — вертикальный, где берутся пробы. Во второй — тоже вертикальный, заливают шлам с составом, подобранным таким образом, чтобы от корректировать основной. Из этих бассейнов составы поступают в третий — горизонтальный, где происходит механическое перемешивание.

Преимущества мокрой технологии:

• меньше затраты на измельчение сырья;
• значительно меньше пылеобразование;
• проще и экологически безопаснее транспортировка и корректирование шлама;
• возможность использования химически неоднородного сырья.

• больше затраты энергии на обжиг шлама из-за высокой его влажности, часть печи работает как сушильный аппарат;
• низкая производительность оборудования, сравнительно высокая себестоимость готового продукта.

2.2. Сухой способ.

Принципиальное отличие этой схемы от мокрой технологии заключается в том, что шлам поступает на обжиг уже в сухом виде. После раздельного измельчения известняк и глина попадают в разные сушильные барабаны (смешивают уже высушенные компоненты). Затем смесь подают в мельницу, после нее отправляют на гомогенизацию (тщательное перемешивание для достижения полной однородности). Все последующие операции проводят так же, как и при мокром методе.

• намного ниже затраты энергии на обжиг;
• высокая производительность печей;
• меньше выброс печных газов;
• нет необходимости в наличии источников технологической воды.

• намного больше пылеобразование;
• сложнее конструкция печей;
• выше требования со стороны оборудования к химической однородности сырья;
• повышенная трудоемкость помола компонентов шлама.

2.3. Комбинированный способ.

Для компенсации недостатков сухого и мокрого применяют такой метод. Существуют две схемы:

• В сухую смесь известняка и глины для гранулирования добавляют до 14 % воды.
• Шлам, полученный по мокрой технологии, до поступления в печь высушивают фильтрами до влажности не выше 18 %.

3. Получение и помол клинкера.

Для обжига шлама используют специальные вращающиеся печи, их устанавливают под наклоном. Жидкий или сухой шлам подают со стороны поднятого конца. Снизу поступает топливо, при сгорании которого образуются раскаленные газы. Они движутся навстречу шламу и нагревают его до 1450°С и выше, сами при этом охлаждаясь. При мокрой методике процесс начинается с испарения влаги из жидкого состава.

На выходе из печи получаются гранулы клинкера — камнеподобные зерна темно-серого или зеленовато-серого цвета. Этот полуфабрикат с температурой до 1100°С отправляют в холодильник. Здесь он остывает до 180—300°С и его перемещают на хранение. Затем клинкер подвергают помолу. Его осуществляют в несколько этапов в трубной мельнице. В процессе добавляют гипс и другие добавки. Высокой тонкости добиваются за счет того, что крупные зерна возвращаются на домол до достижения нужного размера частиц. Готовый портландцемент — очень тонкий темно-серый порошок с температурой до 120°С. Его отправляют для охлаждения в силосы.

Бесклинкерная технология

Основные недостатки всех способов производства из клинкера:

• дорогостоящее оборудование;
• высокая степень загрязнения окружающей среды;
• большие затраты энергии.

Поэтому была изобретена альтернатива. Себестоимость готового продукта ниже в три раза при полной идентичности свойств. Вместо клинкера используют гидравлический или доменный шлак.

Линия по изготовлению цемента:

1. Дробилка для измельчения известняка и других твердых ингредиентов.
2. Мельница-мешалка (болтушка) для измельчения глины, мела или других мягких компонентов шлама. Внутри нее установлены грабли.
3. Сушильный барабан — только при сухом способе.
4. Трубная мельница для смешивания измельченных известняка и глины.
5. Вращающаяся печь. Печи для мокрой технологии длиннее, чем для сухой, в два раза, так как процесс начинается с испарения влаги из жидкого шлама.
6. Холодильник барабанный, колосниковый или рекуперативный. Барабанные применяют в комплекте с вращающимися печами старой конструкции.
7. Шаровая трубная мельница для дробления клинкера. Она состоит из двух-четырех камер. Сначала полуфабрикат попадает в камеры грубого помола, затем в камеры тонкого. Измельчение происходит за счет мелющих тел, находящихся внутри. Для грубого помола это стальные шары, для тонкого — цилиндры. При вращении мельницы они поднимаются вверх и падают, истирая гранулы клинкера.
8. Силосы — емкости цилиндрической формы на опорном каркасе, предназначенные для хранения цемента. Разновидность — гомогенизационный (смесительный) силос.
9. Оборудование для фасовки в мешки.
10. Шламбассейн — емкость, оснащенная приспособлением для перемешивания шлама до получения однородности, требуется только мокрой технологии.

Выбор конкретного типа зависит от схемы получения шлама и вида сырья: если используются только твердые компоненты, то мельница-болтушка не нужна, если только мягкие — не понадобится дробилка. Окупаемость мини-завода по выпуску портландцемента — от 6 лет.

Способы и схемы производства цемента

В природе эта порошкообразная масса, использующаяся в основном в качестве вяжущего в процессе изготовления различных сухих смесей и растворов, не встречается. Цемент – продукт искусственный. Технологии его производства, их особенности, чем отличаются различные способы (например, сухой от мокрого) – тема этой статьи.

В стоимость любой продукции всегда закладываются транспортные расходы на доставку сырья. Именно поэтому большинство цементных заводов функционирует в регионах, где оно добывается. В качестве исходных компонентов используются определенная разновидность известняка (основной) и добавки (гипс и другие измельченные минералы). Их подбор зависит от марки цемента, которую требуется получить.

Основные этапы

1. Получение клинкера.

Самый дорогостоящий технологический этап, на который приходится до 65 – 75 % всех затрат на изготовление цемента. Клинкер – это смесь на основе извести и глины, являющаяся исходным сырьем для производства вяжущего. В общем виде схема выглядит так: подготовленную смесь заливают водой и дают отстояться в течение определенного периода, после чего она подвергается термической обработке в специальных печах (режим в пределах 1400 – 1500 °C), в результате которой отдельные фракции спекаются, и получается гранулированная масса.

Далее зерна клинкера подвергаются измельчению (помолу). На этом этапе изготовления промежуточного цементного продукта в сырьевую массу вводятся добавки, которые определяют конечные характеристики вяжущего. В зависимости от процентного содержания минералов он классифицируется по маркам.

Специфика производства портландцемента в том, что в сырье должны преобладать материалы с повышенным содержанием алюмосиликатов и оксида кальция. На практике этого можно достичь, если исходную массу готовить в пропорции 1 к 3 (глина/известняк).

Существует несколько технологий производства вяжущего. При выборе того или иного способа каждый завод по выпуску цемента ориентируется прежде всего на доступность конкретного типа сырья в данном регионе, возможности оборудования, энергетические мощности и ряд других факторов. А с учетом того, что при изготовлении продукта можно комбинировать с разновидностями добавок, их процентным содержанием – нюансов даже при однотипной технологии достаточно.

Способы заводского производства

Данная технология считается наиболее сложной и затратной. Схема мокрого способа в том, что первичная обработка основных компонентов в начале цикла производится раздельно. Измельченные фракции загружаются в оборудование, предназначенное для кратковременного хранения материалов в водной среде. После отмачивания продукты поступают в специальные мельницы, где все еще мокрые фракции превращаются в порошкообразную массу с одновременным перемешиванием всех ингредиентов.

Подготовленный шлам перемещается в шлюмбассейны (вертикальный + горизонтальный), в которых осуществляется процесс корректировки долевого соотношения составляющих цемента. По сути, определяется химическая формула конечного продукта. Далее – обжиг мокрого шлама в печи и охлаждение в холодильных установках. О цементе как таковом можно говорить только после окончательного измельчения его шлама, в результате чего и получается порошок в том виде, в котором он поступает на склад. После контроля качества вяжущее фасуется. В последнее время мокрый способ изготовления применяется все реже, так как существуют более простые и менее затратные технологии производства цемента.

Принципиальное отличие от мокрого – в измененной технологической схеме. Основное оборудование то же самое, но при сухом способе после предварительного измельчения сырья для цемента компоненты поступают в сушильные барабаны (каждый в свой). После этого они перемешиваются и дополнительно измельчаются в общей мельнице. Особенность сухого способа еще и в том, что на этом этапе вводятся добавки.

Дальнейший нюанс производства определяется видом и влажностью глины. Все сухие составляющие шлама по этому параметру необходимо «выровнять». С этой целью масса увлажняется, после чего отправляется на обжиг. Так как влажность промежуточного цементного продукта относительно невысокая (порядка 13 %), то для его осушения и получения гранул не требуется мощных печей и большого эн/потребления. Это позволяет определить сухую технологию как наиболее экономичный способ производства.

Есть и еще одна методика, которая считается очень рентабельной. Речь идет о производстве бесклинкерного цемента сухим способом. В чем разница? Сырьем для получения портландцемента являются не горные породы, а зольная пыль, по сути, отходы производства. Такая технология еще больше снижает затраты на эл/энергию (не требуется многоступенчатое дробление компонентов для портландцемента), доставку сырья и увеличивает выбор разновидностей сухого шлама. Данный способ привлекателен для тех, кто решил организовать собственное производство.

Такое производство портландцемента несколько отличается от вышеописанного. Во-первых, размерами гранул шлама, во-вторых, его влажностью (она несколько больше), в-третьих, принципом обжига. Он производится в печах Леполь, конструкция которых при таком способе получения цемента обеспечивает уменьшение примерно на 22 – 22 % уровня карбонизации продукта. Далее то же самое – мелкий помол сухого материала и отправка в бункер для хранения.

4. Комбинированный способ.

В нем сочетается несколько технологий. Схема зависит от того, какой из способов получения портландцемента (сухой или мокрый) выбран в качестве базового. Хотя есть и другие варианты. Соответственно, подбирается и оборудование, необходимое для той или иной технологии изготовления.

Цемент собственного изготовления

Учитывая огромный спрос на данный стройматериал, многих интересует вопрос организации производства вяжущего в домашних условиях. Разовое производство, для себя, в каких-то определенных целях (заливка фундамента, капитальный ремонт и тому подобное) – нерентабельно. Во-первых, процесс изготовления материала связан с большим потреблением эл/энергии. А конечные затраты – это не только оплата счетов, но и необходимость прокладки новой силовой линии. Во-вторых, придется закупить соответствующее оборудование – печь и мельницу для помола. Если к этому добавить и стоимость всех компонентов, то производство цемента на дому – бесперспективно и убыточно.

Другое дело – предпринимательство. Сейчас на рынке много различного оборудования, из которого выйдет смонтировать поточную линию для изготовления вяжущего. Несмотря на то, что в основном все агрегаты «made in Китай», судя по отзывам на тематических форумах, существенных претензий к их работе по получению цемента нет. Затраты на мини-завод по производству стройматериала довольно быстро окупаются. К сожалению, данных о полной стоимости (в комплекте) в открытом доступе нет (везде указывается «уточняйте»), но можно сделать некоторые выводы, если ознакомиться с ценами на аналогичные образцы. Например, измельчитель твердых пород из Китая обойдется около 145 000 – 155 000 рублей.

Рентабельность несложно оценить самостоятельно, если ориентироваться и на цены вяжущего. 1 т цемента в среднем (с доставкой) обходится примерно в 3 450 рублей. Себестоимость его изготовления на своем небольшом заводе специалистами оценивается (в зависимости от технологии и схемы) в пределах 780 – 960 руб/т. Рыночная стоимость портландцемента еще выше – порядка 4 050 руб/т. Преимущества производства на своем оборудовании очевидны. Недаром собственный завод считается не просто выгодным, а высокоприбыльным бизнесом.

Как изготавливается цемент?

Производство цемента относится к рентабельным, но затратным и энергоемким отраслям, требующим значительных первоначальных вложений. С приобретением оборудования проблем не возникает, надежные и доступные комплексы с единым циклом поставляет Китай. Выбор технологии зависит от вида используемого сырья и тепловых мощностей завода, в настоящее время цемент изготавливают сухим, мокрым и комбинированным способом, первый из них считается самым экономичным.

Основные этапы технологии

Простейшая схема включает следующие действия:

• Добыча и транспортировка сырья.
• Помол и подготовка компонентов.
• Обжиг клинкера.
• Помол до порошкообразного состояния, ввод гипса и других примесей.
• Фасовка.

На первые три этапа приходится до 75 % от общей величины затрат на производство цемента: чем ближе расположен карьер, тем ниже себестоимость выпускаемой продукции.

Обзор способов производства

Основные отличия заключаются в подготовке клинкера – смеси из известняков и глин, обеспечивающих преобладание силикатов кальция. Чем выше их доля в составе, тем качественнее получается вяжущее, к примеру, в портландцементе она достигает 80 %. Размол и смешивание компонентов проводится разными методами: измельчением в воде, в сухом состоянии с помощью воздуха или совмещением этих процессов. К нетрадиционным методикам подготовки сырья относят производство бесклинкерного вяжущего по так называемой холодной технологии без длительного обжига.

1. Особенности мокрого способа.

Суть этого варианта заключается в раздельной первичной обработке сырья: мела, глины, конверторных шламов или других содержащих железо добавок. Их дробят на фракции до 10 мм и замачивают в воде. Влажность у каждого компонента своя: у глины – в пределах 20 %, мела – 29, шлама – до 70. Их соединение и перемешивание происходит на мельнице в состоянии суспензии до максимальной однородности. Итоговая влажность полученной массы лежит в пределах 30-50 %, в таком виде она поступает в шлюмбассейн для контроля и корректировки состава, после чего подается в печь для обжига.

Мокрый способ использовался практически на всех заводах бывшего СССР, его основным плюсом является возможность корректировки состава и контроля за характеристиками. Шихтовая масса на выходе имеет однородную структуру, что положительно сказывается на качестве цемента. К недостаткам относят значительные затраты на подготовку клинкера: фракции проходят стадию дробления 2-3 раза, размачиваются в болтушках, перемешиваются в мельнице, и долго выпариваются, на все это процессы уходит много энергоресурсов.

2. Преимущества сухого изготовления.

Все исходные компоненты дробятся без смачивания, их высушивают в сепарационных барабанах перед поступлением на мельницу. После помола сухая смесь (влажность не превышает 1 %) подается в силосные станции, где одновременно проводится окончательное смешение с помощью сжатого воздуха и корректировка химического состава. Формировка клинкера происходит в шнеках, из-за ввода насыщенной водой глины его влажность не нулевая, но перед обжигом она не превышает 13 %. Это позволяет снизить тепловые расходы на испарение из него воды в 1,5-2 раза. Однородность смешивания при этом остается высокой, способ идеально подходит для портландцемента и других качественных сортов.

Сухой метод подразумевает применение печей любого типа, но максимальный эффект наблюдается при обжиге во вращающихся и шахтных агрегатах. Главным преимуществом является возможность проведения декарбонизации компонентов вне основной зоны нагрева, в идеале – за счет использования энергии уходящих газов. Подразумевает включение в схему циклонных теплообменников перед декарбонизатором, в печь клинкер поступает уже без углекислот и предварительно подогретый. Это позволяет уменьшить зону нагрева у шахтных печей, размеры оборудования и занимаемую им площадь.

Сухая технология – наиболее экономичный способ производства, остальные стадии проводятся по стандартной схеме (обжиг, охлаждение, помол, добавление гипса и примесей, фасовка). Он требует тщательной подготовки сырья – достижения однородности. Воду добавляют исключительно с целью корректировки состава и получения удобных для запекания гранул, вся нагрузка по смешиванию приходится на системы подачи сжатого воздуха.

3. Комбинированная схема.

Возможны два варианта совмещения мокрого и сухого способа: подготовка и перемешивание шлама во влажном состоянии с последующим выпариванием до 18 %, или дробление и соединение по второй технологии с вводом незначительной доли воды для формирования гранул размером около 10-15 мм. В первом случае в схему включают специальные фильтры-испарители, для обжига чаще всего используется вращающаяся печь. Заключительные этапы ничем не отличаются от мокрого и сухого способа.

4. Бесклинкерное изготовление.

В качестве сырья помимо известняка применяются не глины, а отходы металлургической промышленности: доменные шлаки, зольная пыль. Дорогостоящее производство клинкера, обязательное для портландцемента, пропускается, все компоненты смешиваются в сухом виде и подвергаются расплаву. Полученный шлак размалывается до порошкообразного состояния и соединяется с активными и зольными добавками. Производство бесклинкерного цемента сухим способом (еще один термин – «холодным») позволяет значительно снизить затраты на термообработку. В отличие от клинкера, обжигаемого довольно длительное время в печах при температуре не ниже 1400°, шлак расплавляется в разы быстрее.

К плюсам относятся сокращение расходуемых энергоресурсов и линии оборудования, возможность переработки отходов металлургии и упрощенная схема подготовки и обработки сырья. Бесклинкерное изготовление выигрывает у традиционного в плане экологичности и себестоимости в 2-3 раза. Получаемое вяжущее придает бетону особую стойкость к износу и воздействию агрессивных сред. Дополнительным преимуществом служит более низкая температура гидратации растворов на их основе. Качество продукции при проявляется лишь при условии тонкого помола шлаков и тщательной дозировки компонентов.

Целесообразность собственного производства

В домашних условиях приготовить качественный цемент невозможно, размолотые и растворенные в воде известняк и зола пригодны разве что для замазки швов или фиксации мелких деталей (при условии добавления жидкого стекла). Для создания вяжущего, соответствующего нормам ГОСТ, и с маркой прочности выше М200 требуется линия оборудования, включающая дробилки, транспортеры для подачи сырья, мельницы, дозаторы, сортировочные, гранулирующие, клинкерную и шнековые машины, барабанную печь, охладитель и пакетирующие станки. Для обслуживания цементного завода требуются силы как минимум 40 человек, характерно высокое потребление энергоресурсов.

Основным поставщиком оборудования является Китай, фирмы-реализаторы предлагают как отдельные машины, так и полностью укомплектованные линии. Претензий к надежности агрегатов и качеству изготавливаемого портландцемента нет. Начальная стоимость мини-завода составляет не менее 1000000 рублей, для размещения потребуется площадь от 30000 м2. Но несмотря на значительные первоначальные вложения этот бизнес относится к рентабельным из-за востребованности данного стройматериала. Средняя себестоимость 1 т цемента – от 800 до 1000 рублей, а реализации – от 3500 до 4000.

Рентабельность во многом зависит от качества и доступности сырья, близости карьеров и степени развития маркетинговой сети. При полном цикле заводы выпускают от 330 т/сутки, что означает свыше 60000 рублей чистой прибыли в день.

Производство цемента сухим способом

Портландцемент – важнейший строительный материал, широко применяемый в народном хозяйстве. Существует три основных способа производства портландцемента: мокрый, сухой и комбинированный. Сухой метод производства цемента — будущее цементной промышленности в России. Основное преимущество сухого способа производства – снижение расходов топлива. Также при сухом способе на 35 – 40 % уменьшается объем печных газов, что соответственно снижает стоимость обеспыливания и предоставляет большие возможности по использованию теплоты отходящих газов для сушки сырья. Важное достоинство сухого способа производства и более высокий съем клинкера с 1 м 3 печного агрегата.

Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое вяжущее вещество, как правило, гидравлическое, один из основных строительных материалов. При затворении водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов.

Современное производство цемента состоит из нескольких технологических операций. В первую очередь необходимо добыть сырье, приготовить сырьевую смесь, обжечь ее, получив цементный клинкер, смолоть клинкер и необходимые добавки до порошкообразного состояния.

Процесс подготовки сырья может производиться различными методами производства клинкера: сухим, комбинированным или мокрым способом. Способ выбирают исходя из технологических, технических и экономических факторов.

Сухой метод наиболее экономичный из всех. Он предполагает, что все работы (измельчение, смешивание, усреднение и корректирование смеси) будут производиться с сухими материалами, без применения воды. Выбор схемы для производства цемента сухим способом производится в зависимости от химических и физических свойств сырья. Одной из наиболее широко распространенных схем является схема производства во вращающихся печах с использованием глины и мела.

Вышедшие из дробилки глину и мел сушат до уровня влажности порядка 1% и измельчают. Процесс помола и сушки проводят в одном аппарате – сепараторной мельнице. Это наиболее эффективный способ, который применяет большинство самых современных цементных заводов, применяющих сухой метод производства цемента.

Сырьевая мука определенного химического состава получается в результате дозирования сырья в мельнице с последующим усреднением сырьевой шихты в смесительных силосах, в которые подаются сырьевые компоненты с заданными высокими или низкими титрами.

Далее подготовленную сырьевую смесь направляют в циклонные теплообменники, система которых состоит из нескольких ступеней. Смесь находится в системе не более 30 секунд, после чего подается в печь для обжига и поступает в холодильник для обработки холодным воздухом. Охлажденный клинкер отправляется на склад для последующей перемолки или отгрузки конечным потребителям (производителям цемента).

Процессы подготовки гипса и добавок, помола цемента, а также условия хранения и способы доставки потребителям не отличаются от способов и технологий, которые применяются при мокром способе производства.

В виду того, что подавляющее большинство цементных заводов в России было построено в начале-середине ХХ века, почти весь российский цемент производится по мокрому методу. Лишь современные заводы, спроектированные и возведенные в последнее десятилетие полностью ориентированы на производство цементного вяжущего сухим способом.

Основное преимущество сухого способа производства – снижение расходов топлива. Также при сухом способе на 35 – 40 % уменьшается объем печных газов, что соответственно снижает стоимость обеспыливания и предоставляет большие возможности по использованию теплоты отходящих газов для сушки сырья. Важное достоинство сухого способа производства и более высокий съем клинкера с 1 м 3 печного агрегата. Еще немаловажным фактором является то, что при обжиге по сухому способу значительно сокращается расход пресной воды. Сухой метод производства цемента — будущее цементной промышленности.

Основы производства портландцемента по сухому способу, для получения каких цементов используется портландцементный

Задание №3. Подбор состава тяжелого бетона.

Задание №2. Определение зернового (гранулометрического) состава песка.

План заданий.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Дисциплина: «Строительные материалы »

Шифр работы КП/КР __________120732750274____________________

код специальности/направления код кафедры регистрационный номер по журналу год

1. Задание №1. Теоретические вопросы:

1.1 Основы производства портландцемента по сухому способу, для

получения каких цементов используется портландцементный

1.2 От чего зависит прочность строительного раствора? Формула

1.3 Какие физико-химические процессы протекают при автоклавной

обработке силикатных блоков?

1.4 Виды строительных растворов и их применение.

1.5 Асбестоцемент — технология, виды изделий.

1.6 Материалы, применяемые для подвесных потолков.

Изобразить схему производства силикатного кирпича с гашением

извести в гасильных барабанах.

клинкер?

При сухом способе производства портландцемента выбор схемы зависит от физических и химиче­ских свойств сырья.

Схема производства портландцемента по сухому способу во вращающихся печах при использовании в качестве сырья известня­ка и глины приведена на рис. 1. Производство портландцементного клинкера в этом случае складывается из следующих операций.

После выхода из дробилки известняк и глину высушивают до влажности примерно 1%, после чего измельчают в сырьевую му­ку. Помол и сушку сырьевой смеси целесообразно вести одновре­менно в одном аппарате — сепараторной мельнице. Этот способ более эффективен и применяется на большинстве новых заводов, ра­ботающих по сухому способу.

Сырьевую муку заданного химического состава получают пу­тем дозирования сырьевых компонентов в мельницу с последую­щим усреднением и корректированием сырьевой шихты в специаль­ных смесительных силосах, куда дополнительно подается сырьевая мука с заведомо низким или высоким титром (содержанием СаСОз).

Затем подготовленная сырьевая смесь поступает в систему цик­лонных теплообменников, состоящую из нескольких ступеней цик­лонов. Время пребывания смеси в циклонных теплообменниках не превышает 25—30 с. Из циклонов материал подается в печь, отку­да клинкер пересыпается в холодильник. После охлаждения клин­кер направляется на склад. Другие технологические операции при сухом способе производства — подготовка гидравлических добавок и гипса, помол цемен­та, его хранение и отправка потребителю — такие же, как и при мокром способе.

Рис. 1. Технологическая схема производства цемента по сухому способу: 1— экскаватор. 2 — самоходкая дробилка, 3 — штабелеукладчик, 4 — роторная машина, 5 — кран-перегружатель, 6 — вагоноопрокидыватель, 7—приемные бункера сырья, 8 —дозирующее и транспортирующее устройство. 9 — мельница предварительного измельчения «Аэрофол». 10 — сепаратор, 11 — трубная мельница. 12

топка. 13 — циклон, 14 — мельничный вентилятор, 15 — кондиционер, 16 — электрофильтр. 17 — аспнирационный вентилятор, 1В — дымовая труба, 19— механизм уборки пшш. 20 — пневмокамерные насосы, 11- корректирующие снлосы, 22—рас­ходные силосы, 23 —расходный бункер постоянного уровня, 24 —весовой дозатор (расходомер). 25 — пневмоподъемник. 26 —рукавный фильтр, г/ — циклонные теплообменники, 28 — вращающаяся печь. 23 — колосниковый холодильник, 30 — вентилятор острого дутья, 31 — вентилятор двоякого прососа, 32 — вентилятор общего дутья, 33 — дробилка клинкере, 34— конвейер клинкере, 35 — силосы, 36 — регулировочный шиб«р. 57 — прием­ный бункер, Зе

питатель-дозатор, 39 — дробилка, 40 —сушильная установка, 41 — дымосос, 42 — вентилятор, 43 — весовой дозатор. 44 —кои-веяер. 45— трубная мелышца, 46 — элеватор, 47 —сепаратор. 48 — рукавный фильтр, 49-вагон-цемеитовоз, 50 — автодемстговсз, 51 —весы, 52—цементный силос.

1.2 От чего зависит прочность строительного раствора? Формула прочности.

Важнейшими свойствами строительных растворов являются прочность, а растворных смесей — подвижность и водоудерживающая способность.

Прочность затвердевшего раствора, так же как и бетона, зависит от двух основных факторов: активности вяжущего вещества и величины цементоводного отношения.

Эта формула верна для растворов, уложенных на плотное основание; при пористом основании, которое отсасывает из раствора воду и уплотняет этим раствор, прочность увеличивается примерно в 1,5 раза.

Прочность растворов зависит от активности цемента, его количества в растворе и качества песка. Эти зависимости выражаются следующей формулой:

Rp = А7?Ц(Д —0,05) + 4 кГ/см2,

где Ц — расход цемента в г на 1 мг песка; /(— коэффициент: для мелкого песка /(=0,5—0,7; для среднего /(=0,8 и для крупного К=1.

Прочность смешанных растворов зависит также от вводимых в них тонкомолотых добавок. Каждый состав цементного раствора имеет свою оптимальную величину добавки, при которой смесь обладает наилучшей удобоукладываемостью и наибольшей прочностью. Прочность раствора характеризуется маркой, определяемой пределом прочности при сжатии образцов в виде кубов размером 70,7X70,7X70,7 мм, изготовленных из рабочей растворной смеси и испытанных после 28-суточного твердения при температуре 15—25° С.

Если цементные и смешанные растворы твердеют при температуре, отличной от 15° С, то величину относительной прочности их следует принимать по специальным таблицам.

При применении растворов, изготовленных на шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе, учитывают замедление нарастания прочности при температуре твердения ниже 10° С. При приготовлении растворов на цементах высоких марок для экономии вяжущего необходимо вводить минеральные тонкомолотые добавки.

1.3 Какие физико-химические процессы протекают при автоклавной обработке силикатных блоков?

Для изготовления газосиликатных блоков подготавливают раствор из портландцемента высокой марки, кварцевого песка, чистой воды и негашеной извести. Ингредиенты перемешиваются в смесителе, куда добавляется алюминиевый порошок или паста. Смесь перемешивается до однородного состояния и заливается в формы, где выстаивается 3-4 часа. В это время происходит естественная химическая реакция между известью и алюминием, благодаря которой образуется чистый водород. Кто знаком с химией как с научной дисциплиной, знает, что H2 представляет собой бесцветный легкий нетоксичный газ. Благодаря водороду в газосиликатном бетоне образуются сферические поры диаметром 1-3 миллиметра. Известь и алюминий, войдя друг с другом в реакцию, распадаются. Именно результатом этого распада и является образование чистого водорода.
Спустя несколько часов, когда газосиликатный бетон немного схватился, его разрезают очень тонкими стальными струнами диаметров 0,8 миллиметра на блоки необходимых размеров. Далее газосиликат помещается в автоклав. Автоклав – это специальная установка, которая усиливает реакцию элементов благодаря высокой температуре и давлению. Газосиликатные блоки в течение 10-12 часов проходят автоклавную обработку при температуре +190 градусов по Цельсию и под давлением 10-12 бар. В это время реакция между алюминием и известью усиливается, достигается ее пик. Воздушные поры равномерно распределяются по всей структуре газобетонных блоков. Алюминий и известь окончательно распадаются, ненужные остатки просто выгорают при высокой температуре, которая достигает почти двухсот градусов по Цельсию. После автоклавной обработки газосиликатные блоки остужаются, укладываются на поддоны, упаковываются и отправляются на склад готовой продукции.

Дата добавления: 2014-11-25 ; Просмотров: 1322 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

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
   1. Способы получения цемента подразделяются на три основных группы:
   2. Мокрый способ
2. Сухой способ
   1. Комбинированный
   2. Бесклинкерный способ производства
   3. Производство цемента (видео)
   4. Оборудование для производства цемента
   5. Из чего состоит производственная линия?
3. Изготовление качественного цемента в домашних условиях
   1. Порядок выполнения работ

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.

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.

Схемы и способы производства цемента — полный обзор

Данный строительный материал без преувеличения является самым востребованным. Цемент используется как сам по себе (в основном, в виде растворов), так и в качестве одного из компонентов при изготовлении других видов продукции. Применение его универсально, поэтому и организация изготовления этого неорганического вяжущего – дело высокодоходное.

Известно несколько разновидностей данной продукции, которые отличаются основным ингредиентом (минералом) и, следовательно, особыми свойствами. В настоящее время производство цементов отдельных видов не практикуется (например, романцемента), а некоторые используются не так широко. Наиболее известный стройматериал, который применяется повсеместно, а в частном секторе практически всегда – это портландцемент. Он отличается преобладанием алита (трехкальциевого силиката), содержание которого в сырье может составлять от 45 до 60 %. Именно это в первую очередь определяет прочность и скорость отвердевания (характеризуется быстрой реакцией с жидкостями), а также ряд других показателей.

Общая технология получения цемента

Данный материал получается в результате смешивания тонко измельченных клинкера и гипса. Их долевое соотношение зависит от того, какая марка цемента необходима. Что собой представляет первый компонент? Это смесь мелких фракций известняка и глины, которые при повышении температуры до 1 400–1 500 °C начинают плавиться и «схватываются» между собой. Как результат – образование клинкерных гранул. На следующем этапе производства они доводятся до состояния «муки» и перемешиваются с гипсом (до однородной массы).

Схема изготовления цемента

Исходя из специфики производства, ее можно условно разделить на такие этапы:

• доставка сырья. Учитывая стоимость перевозок, предприятия по изготовлению цемента экономически выгодно размещать вблизи мест добычи глины и известняка (основных компонентов);
• процесс измельчения и перемешивания фракций;
• обжиг цементной массы;
• измельчение до порошкообразного состояния;
• добавление гипса и ряда других веществ (если это предусмотрено технологией изготовления цемента);

Львиная доля всех производственных затрат на цемент (до 75–80 %)приходится именно на получение клинкера.

Существует несколько технологий его изготовления. Выбор оптимального варианта зависит от качества исходных материалов и имеющихся на предприятии мощностей (в первую очередь, по термической обработке материалов).

Способы производства клинкера

Они различаются спецификой подготовки и переработки сырья.

Из названия понятно, что использование жидкости не предполагается. Сначала основные ингредиенты цемента дробятся на мелкие фракции, измельчаются до состояния порошка, а потом производится тщательное перемешивание этой муки (известь + глина) при помощи сжатого воздуха (с одновременным высушиванием и корректировкой долевого соотношения ингредиентов). Заключительный этап – обжиг полученной смеси и превращение в цементную «муку». Он может производиться в печах как вращающихся, так и шахтных.

Особенность данной методики в том, что не нужно принимать меры к обеспечению искусственного испарения влаги, а значит, эн/затраты на цемент значительно снижаются. Но при этом должна быть обеспечена максимальная однородность порошковой смеси.

Такой способ является наиболее экономичным и все чаще используется на новых или модернизированных предприятиях.

Существует несколько методик реализации этого способа изготовления цемента, которые зависят от свойств компонентов (в первую очередь, их плотности). Рассмотрим наиболее используемые.

Куски известняковой породы, поступающие на предприятие, довольно крупные. Поэтому сначала организуется их дробление (в 2 – 3 стадии), пока не будут получены все фракции размерами не более 10 мм. При необходимости на вальцевых агрегатах производится дополнительное (заключительное) дробление.

Та же методика подготовки сырья для цемента применяется и к глине, которая потом замачивается в так называемых «болтушках». Влажность полученного шлама может составлять 65–70 %. Он подается в «мельницу», в которую одновременно поступает и измельченный известняк. Здесь происходит одновременное дополнительное перемалывание глины и смешение компонентов клинкера.

Если в производстве цемента используется туф или мел (мягкие известняки), то технология несколько меняется. Перемешивание с глиной производится еще на стадии измельчения (в дробилках), после чего масса замачивается. Окончательный помол производится также в «мельнице».

Полученная масса, содержащая не более 40 % влаги, при помощи насосов подается в бассейн вертикального типа, где окончательно корректируется процентный состав компонентов цемента. Далее – бассейн горизонтальный, из которого производится загрузка в печь для обжига.

Завершающим этапом является охлаждение массы и превращение ее в «муку». Далее – в бункера для хранения готового цемента.

Этот способ позволяет достичь высокой гомогенности продукта даже в случаях, когда исходные вещества резко отличаются по своим характеристикам (к примеру, твердости), или в них присутствуют примеси. Но есть и недостаток – повышенный расход тепловой энергии.

В основном именно таким способом организовано производство цемента на большинстве наших предприятий, так как они строились еще в советский период и были «заточены» именно на эту методику.

После измельчения до размеров фракций не более 20 мм глина и известняк высушиваются. После окончания процесса уровень влажности материалов находится в пределах 10 – 15 %. Предварительная термообработка компонентов цемента производится в «печах Леполь». Гранулы находятся на решетчатом поддоне, сквозь который проходят газы, разогревающие их до 950 °C. Это позволяет не только просушить массу, но и снизить уровень ее карбонизации примерно на ¼. После этого клинкер поступает в печь (шахтную) для обжига. Далее – помол и в бункер.

Такой способ сочетает в себе 2 методики («мокрую» и «полусухую»). Подготовленный в «мельнице» шлам с влажностью на уровне 40–45 % проходит через фильтр, где происходит его обезвоживание (до 15- 18 %). Далее – смешивание сырья для цемента с пылью от газов в печи «Леполь». Это дополнительно снижает уровень содержания жидкости на 3–5 %.

После этого масса подается во вращающуюся печь, обжигается, и после заключительного измельчения в «муку» готовый цемент отправляется в хранилище.

Изготовление цемента белого

Этот вопрос требует отдельного рассмотрения. Такая продукция широко применяется при отделке поверхностей, хотя белый цемент иногда целесообразно использовать и в процессе строительства, к примеру, чтобы более эффектно подчеркнуть ровность кладки (из красного кирпича).

• Спектр использующихся компонентов более обширный – диатомит и ряд добавок, придающих цементу белизну.
• Для получения клинкера берется сырье с незначительным содержанием железа.
• К чистоте воды предъявляются повышенные требования. Ее доля в общей массе не превышает 45 %.

Белый цемент выпускается в основном марок от М300 до М600. Даже низший сорт продукции (3) характеризуется белизной не менее 70 %, хотя есть и ультрабелая, у который этот показатель превышает 90 %.

Технология приготовления растворов бетонных с таким цементом также отличается компонентами. В качестве наполнителей берутся не обычные песок, щебенка или гравий, а крошка белого мрамора. На нашем рынке данный цемент от отечественного производителя представлен мало. В основном это продукт из Дании, Индии или Турции.

Производство бесклинкерного цемента

По сравнению с вышеописанными, традиционными методиками, такая технология имеет не только многочисленные преимущества, но и ряд особенностей. Клинкер для цемента, получение которого – процесс дорогостоящий, не используется. Вместо него в качестве сырья берется шлак (доменный) и зольная пыль. Причем по некоторым характеристикам такой цемент превосходит материалы, изготовленные обычными способами.

• Резкое сокращение расходов на эл/энергию, что положительно отражается на себестоимости цемента.
• Такое производство предпочтительнее с точки зрения экологии (так как минимизируется вредное воздействие на атмосферу) и сохранения природных запасов (сырьем являются доменные отходы).
• Упрощенная технология производства («холодный способ»), особенность которой в том, что шлак не нуждается в длительном обжиге.
• Возможность выпуска цемента в более широком ассортименте и по низкой цене.

Кратко технологию можно описать так: смешение ингредиентов – термическая обработка (плавление) – охлаждение массы – помол до состояния пыли.

Заниматься самостоятельным изготовлением вяжущего вряд ли целесообразно.

1. Во-первых, цемент собственного производства в домашних условиях можно использовать только в ряде случаев (для отмосток, стяжек, ненагруженных конструкций), так как получить его марку выше «200» вряд ли удастся.
2. Во-вторых, качество материала будет неудовлетворительным по той причине, что в домашних условиях добиться тщательного измельчения гранул до состояния «муки» – нереально. Для этого требуется соответствующее оборудование. И если с печью вопрос еще решить можно, то как быть с мельничными жерновами для получения цемента? А ведь от степени помола зависят такие показатели, как время отвердевания и прочность искусственного камня.
3. В-третьих, эн/емкость процесса сделает его нерентабельным (особенно если учесть, что тарифы для населения выше, чем для предприятий), а времени потребуется много. Причем не только на саму работу, но и на подготовительные мероприятия. Например, как организовать закупку и доставку сырья для цемента в необходимых масштабах?

В отдельных случаях можно поступить так:

• Цемент для заделки швов, трещин и тому подобное. Сделать водный раствор на основе золы и извести. После получения «сметану» можно использовать в качестве замазки.
• Цемент для фиксации в основе (к примеру, в кирпиче) металлических деталей – штырей, крюков и так далее. Готовится смесь (в долевом соотношении) – каолин (2), песок речной (20), известь гашеная (3), мел молотый (4), «жидкое стекло» (15).

Есть и другие рецепты. Кого они заинтересуют, соответствующую информацию без труда найдет в интернете.

Способы производства цемента

Существует несколько методов изготовления цемента: мокрый, полусухой, комбинированный и сухой. Основными способами, которые применяются на ведущих заводах, являются сухой и мокрый.

Мокрый способ производства цемента

Схема изготовления цемента мокрым методом представлена на рисунке ниже.

Производство начинается с извлечения из карьеров твердого известняка, который впоследствии дробится на куски различного размера. Затем куски измельчаются в дробильных агрегатах, пока размеры частей известняка не будут превышать 8-10 мм.

Затем на мини-завод транспортируют глину из карьера и обрабатывают ее в вальцевых дробилках до той степени, пока размер кусочков будет достигать от 0 до 100 мм.

Далее измельченную смесь отмачивают в болтушках. В результате получается шлам из глины, влажность которого составляет до 70 %.

Затем он поступает в мельницу, где происходит процесс смешивания и размалывания с известняковой массой.

После этого шлам влажностью около 40 % направляется в вертикальный бассейн, в котором выполняется окончательный процесс корректировки. Эта операция имеет исключительное значение, так как на этом этапе обеспечивается химическая формула состава произведенного шлама.

Только после того как шлам пройдет контроль качества, он допускается к последующим этапам. Далее цементная масса транспортируется из вертикального оборудования (бассейна) в горизонтальный, в котором происходит хранение смеси перед поступлением в печь обжига. В горизонтальном бассейне сырьевая масса постоянно помешивается механическим путем с применением сжатого воздуха. Благодаря этому шлам не выпадает в осадок и полностью гомогенизируется. Если в процессе изготовления цемента применяются сырьевые компоненты, что имеют неизменный химический состав, то корректировка химического состава шлама осуществляется в горизонтальном бассейне.

Затем шлам направляется в печь для обжига, в которой он превращается в клинкер. Полученная клинкерная основа цемента поступает в промышленный холодильник для охлаждения. После этого клинкер подвергается дроблению и подается в бункеры мельниц. Там клинкерная масса повторно измельчается.

Если для процесса обжига шлама используется твердое топливо, то возникает необходимость в строительстве дополнительного помещения для хранения и подготовки угля. Когда в производственном процессе применяется жидкое или газообразное топливо, то схема обжига клинкерной смеси имеет упрощенный вид.

В завершение цемент перенаправляется из бункеров мельниц в специальные помещения для хранения. На этом производственном этапе лаборанты осуществляют контроль качества продукции и определяют марку цемента. Только после этого продукция направляется в упаковочные аппараты.

Сухой способ производства цемента

Схема изготовления цемента сухим методом представлена на рисунке ниже.

Во время производства цемента сухим методом используется другая технологическая схема. Глина и известняк, добытые из карьера, после дробления направляются в сепараторную мельницу, где осуществляется помол, смешивание и сушка сырьевых компонентов. Полученная смесь направляется к смесительным аппаратам, где выполняется окончательное смешивание с применением сжатого воздуха. На данном этапе осуществляется корректировка химического состава цементной смеси.

Если применяется глинистый компонент, то сырьевая смесь подается для смешивания в шнеки, в которых происходит частичное увлажнение водой. На этом этапе образуются прочные гранулы, что имеют влажность не более 14 % — далее они поступают в печь для обжига.

При сухом методе производства процесс обжига сырья может выполняться в различных печах, здесь особое внимание уделяется приготовлению сырьевой массы. Дальнейшие этапы технологического процесса осуществляются так же, как и при мокром методе производства.

Особенности полусухого способа производства

Схема изготовления цемента полусухим методом представлена на следующем рисунке.

Полусухой метод производства цемента очень похож на сухой, но отличия все же есть.

Размер муки, что проходит стадию гранулирования, составляет 10-20 мм, а влажность 11-16 %. Сырье обжигается в печах Леполь и после этого образовавшиеся гранулы направляются на конвейерный кальцинатор.

Из печки выделяются газы, что проходят сквозь гранулы на решетке. В результате этого происходит их нагрев до 900 ºС и они полностью высушиваются. Во время такой термообработки выполняется декарбонизация смеси на 22-30 %, что важно для производства. По завершению этих процессов сырье направляется в печь, где и завершается процесс изготовления цемента. Обжиг гранулированного цемента может происходить в шахтных печах. При этом гранулирование выполняется с частицами угля, после этого цемент направляется на хранение.

Комбинированный метод производства цемента

Схема изготовления цемента комбинированным методом отображена на рисунке ниже.

Этот метод основывается на подготовке сырьевых компонентов по мокрому способу, а их обжиге – по схеме полусухого способа. Полученный в сырьевой мельнице шлам влажностью 30-45 % поступает в специальный фильтр, в котором он обезвоживается до влажности 15-20 %. Далее сырьевая смесь смешивается с пылью, что снижает влажность до 12-14 %.

Затем смесь поступает на обжиг, который выполняется в печах полусухого метода изготовления цемента. Остальные операции комбинированного метода не отличаются от этапов мокрого способа производства.

Методы производства выбирают исходя из технико-экономических и технологических факторов: свойств сырьевых компонентов, однородности и влажности смеси, наличия мощной топливной базы и других.

Полезное и важное по теме:

7. Технология производства портландцемента

7.1. Способы производства портландцемента

Производство портландцемента включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы. Первая — это операции по производству клинкера, вторая — измельчение клинкера совместно с гипсом, а в ряде случаев и с другими добавками, т. е. приготовление портландцемента. Получение клинкера — наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в стоимости портландцемента достигает 70—80 %. Производство клинкера состоит из добычи сырьевых материалов, дробления, помола и смешивания их в определенном соотношении, обжига сырьевой смеси и магазинирования клинкера.

Комплекс операций по получению из клинкера портландцемента включает следующие технологические процессы: дробление клинкера, сушку минеральных добавок, дробление гипсового камня, тонкое измельчение клинкера совместно с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю.

Даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья меняется в широких пределах. Поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава — сложная задача. С другой стороны, перерабатываемое цементной промышленностью сырье отличается не только составом, но и физико-техническими свойствами (влажностью, прочностью и т. д.). Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами. Это послужило причиной появления в цементной промышленности трех способов производства, отличающихся технологическими приемами подготовки сырьевых смесей: мокрого, сухого и комбинированного При мокром способе тонкое измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде водной суспензии — шлама влажностью 30—50%. При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонкоизмельченного сухого порошка, поэтому перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают. Комбинированный способ может базироваться как на мокром, так и на сухом способе приготовления шихты. В первом случае сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16—18 % и подают на обжиг в печи в виде полусухой массы. Во втором варианте сырьевую смесь готовят по сухому способу, а затем гранулируют с добавкой 10—14 % воды и подают на обжиг в виде гранул диаметром 10—15 мм. Каждый способ производства может быть реализован в виде нескольких технологических схем, отличающихся как последовательностью операций, так и видом используемого оборудования. Выбор конкретной технологической схемы, определяется свойствами перерабатываемого сырья (твердостью, однородностью, влажностью).

Мокрый способ производства.На отечественных цементных предприятиях при подготовке сырьевой смеси по мокрому способу в большинстве случаев используют твердый карбонатный (известняк) и мягкий глинистый (глина) компоненты. Принципиальная технологическая схема получения портландцемента представлена на схеме 1.

Известняк как более твердый материал предварительно подвергается дроблению, а пластичная глина измельчается в присутствии воды в специальных аппаратах (болтушках или мельницах-мешалках). Окончательное тонкое измельчение с получением однородной смеси известняка, глиняного шлама и корректирующих добавок происходит в шаровых трубных мельницах. Хотя компоненты дозируют в мельницы в заданном соотношении, из-за колебаний их химико-минералогических характеристик не удается получить в мельнице шлам состава, отвечающего установленным параметрам. Поэтому необходима специальная технологическая операция по корректировке его состава. После проверки соответствия состава шлама заданным показателям его подают на обжиг во вращающуюся печь, где завершаются химические реакции, приводящие к получению клинкера. Затем клинкер охлаждается в холодильнике и поступает на склад, где также хранятся гипс и активные минеральные добавки. Эти компоненты предварительно должны быть подготовлены к помолу. Активные минеральные добавки высушивают до влажности не более 1 %, гипс подвергают дроблению. Совместный тонкий размол клинкера, гипса и активных минеральных добавок в шаровых трубных мельницах обеспечивает получение цемента высокого качества. Из мельниц цемент поступает в склады силосного типа. Отгружают его либо навалом (в автомобильных и железнодорожных цементовозах), либо упакованным в многослойные бумажные мешки.

При приготовлении шлама из двух мягких (мела и глины) и двух твердых компонентов (известняка и глинистого мергеля) последовательность основных технологических операций не меняется. Однако особенности свойств измельченного сырья и стремление к выбору наименее энергоемких технических решений обусловливают существенные отличия способов измельчения компонентов. При использовании двух мягких компонентов принципиальная технологическая схема будет такой, которая показана на схеме 2.

Такая технологическая схема позволяет эффективно использовать способность мягкого сырья распускаться в воде. Применение мощного современного оборудования для предварительного измельчения сырья (например, мельниц «Гидрофол») позволяет отказаться от его дробления. Однако на стадии предварительного измельчения часть сырья остается недоизмельченной, и получение шлама также должно завершаться в шаровой трубной мельнице.

При использовании двух твердых компонентов принципиальная технологическая схема приобретает новый вид (см. схему 3).

В данной технологической схеме повышенная твердость глинистого сырья обусловливает необходимость его предварительного дробления. Тонкое измельчение всех компонентов происходит в одну стадию в шаровой мельнице. Очевидно, что этот вариант технологической схемы связан с большими трудностями получения однородной тонкодисперсной смеси и большим расходом энергии.

В водной среде облегчается измельчение материалов и улучшается их перемешивание. В результате снижается расход электроэнергии (при мягком сырье экономия может достигать 36 МДж/т сырья) и получается более однородная шихта, что, в конечном счете, приводит к росту марки цемента. Кроме того, при мокром способе упрощается транспортировка шлама и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Сравнительная простота мокрого способа и возможность получения высокомарочной продукции на сырье пониженного качества обусловили его широкое распространение в цементной промышленности нашей страны. В настоящее время этим способом выпускается около 85 % клинкера.

В то же время введение в шлам значительного количества воды (30—50 % массы шлама) обусловливает резкое повышение расхода теплоты на ее испарение. В результате расход теплоты, при мокром способе (5,8— 6,7 МДж/кг) на 30—40 % выше, чем при сухом способе. Кроме того, при мокром способе возрастают габариты и соответственно металлоемкость печей. Исходя из этого в нашей стране принято решение прекратить проектирование и дальнейшее наращивание мощностей по выпуску портландцемента мокрым способом.

Сухой способ производства.Последовательность технологических операций производства портландцемента сухим способом такая же, как и при мокром, однако при подготовке сырьевых смесей имеются существенные отличия, зависящие от влажности и твердости сырья. При переработке сырья повышенной твердости и умеренной влажности принципиальная технологическая схема имеет вид, представленный на схеме 4.

Высокая твердость измельчаемых материалов требует предварительного их дробления. Тонкое измельчение материалов может производиться при влажности не более 1 %. В природе такое сырье практически не встречается, поэтому обязательная операция сухого способа производства — сушка. Желательно совмещать ее с размолом сырьевых компонентов. На большинстве новых предприятий, работающих по сухому способу производства, в шаровой трубной мельнице совмещаются процессы сушки, тонкого измельчения и перемешивания всех компонентов сырьевой смеси. Из мельницы сырьевая смесь выходит в виде тонкодисперсного порошка — сырьевой муки. В железобетонных силосах производятся корректировка ее состава до заданных параметров и гомогенизация перемешиванием сжатым воздухом. Готовая сырьевая смесь поступает на обжиг. Вращающиеся печи сухого способа производства оборудованы запечными теплообменными устройствами (циклонными теплообменниками). В них за несколько десятков секунд сырьевая смесь нагревается до 700—800°С, дегидратируется и частично декарбонизируется. Завершается обжиг клинкера во вращающейся печи.

Необходимость экономии расхода топлива вынуждает перерабатывать по сухому способу материалы со все более высокой влажностью. Технологическая схема производства портландцемента из такого сырья выглядит следующим образом (см. схему 5).

Предварительное измельчение материалов повышенной влажности при сухом способе целесообразно осуществлять в мельницах самоизмельчения типа «Аэрофол», позволяющих перерабатывать сырье с влажностью до 25 %. Однако полностью высушиться сырье при этом не успевает и в шаровой мельнице одновременно с доизмельчением крупных частиц и получением однородной сырьевой смеси производится ее досушка.

Приготовление сырьевой смеси в виде порошка усложняет технологическую схему. Увеличивается число энергоемкого оборудования, более «капризного» при эксплуатации. Сложнее при сухом способе обеспечить санитарные условия и охрану окружающей среды. Но решающим его преимуществом является снижение расхода теплоты на обжиг клинкера до 3,4—4,2 МДж/кг. Кроме того, на 35—40 % уменьшается объем печных газов, что соответственно снижает стоимость обеспыливания и дает больше возможностей по использованию теплоты отходящих газов для сушки сырья.

Важнейшее преимущество сухого способа — более высокий съем клинкера с 1 м 3 печного агрегата. Это позволяет проектировать и строить печи по сухому способу в 2—3 раза более мощные, чем по мокрому. В целом по технико-экономическим показателям сухой способ превосходит мокрый. При использовании мощных печей он обеспечивает снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера примерно вдвое, рост годовой выработки на одного рабочего примерно на 40 % и уменьшение себестоимости продукции на 10 % и сокращение капиталовложений при строительстве предприятий на 50 %. Это обусловило интенсивное его распространение в мировой цементной промышленности. Широкое внедрение сухого способа производства — важнейшая задача, стоящая перед цементной промышленностью нашей страны. Доля прироста мощностей сухого способа в отрасли за период 1986—1990 гг. составит около 80 %.

Однако надо учитывать, что возможности применения сухого способа ограничены влажностью перерабатываемого сырья. Переработка сырья с влажностью более 20—25 % по сухому способу связана с высокими расходами теплоты на сушку, и этот способ становится неэкономичным.

Комбинированный способ производства.Наиболее перспективна технологическая схема комбинированного способа производства, представленная на схеме 6.

Такая схема позволяет использовать преимущества подготовки сырьевой смеси по мокрому способу и одновременно снизить расход теплоты на обжиг. При этом почти на 30 % уменьшается расход топлива и примерно на 10% — капитальные затраты по сравнению с мокрым способом, но на 15—20 % повышается расход электроэнергии. Такая схема — наиболее реальный путь снижения расхода топлива предприятиями, работающими на сырье высокой влажности. В настоящее время в стране ведутся работы по переводу предприятий с мокрого способа производства на комбинированный. Наиболее сложным при этом является создание и внедрение надежных и высокопроизводительных аппаратов для фильтрации шлама. При базировании комбинированного способа производства на приготовлении сырьевой смеси сухим способом технологическая схема будет такой, которая показана на схеме 7.

Принципиальное отличие этой схемы от схемы сухого способа — это появление дополнительной технологической операции — грануляции сырьевой смеси, осуществляемой с добавкой 10—14 % воды в специальных аппаратах — тарельчатых грануляторах. Гранулированную смесь с размером зерен 10—15 мм обжигают в шахтных печах или печах с конвейерными кальцинаторами. Этот способ требует несколько большего, чем сухой, расхода теплоты, необходимой на испарение введенной при грануляции воды; не всякая сырьевая смесь способна давать прочные гранулы, не разрушающиеся при обжиге; сложна конструкция используемых печных агрегатов. В то же время обжиг гранулированного сырья позволяет стабилизировать режим работы печей, улучшить теплообмен, повысить качество клинкера.

Таким образом, каждый способ производства портландцемента имеет свои достоинства и недостатки. Преобладание того или иного способа в разных странах определяется технико-экономическими особенностями развития цементной промышленности.