0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Руда для производства цемента

Производство цемента

В этой статье рассмотрено производство, пожалуй, самого популярного строительного материала — производство цемента. Именно этот материал применяется в абсолютнои большинстве строительных работ и, конечно, при производстве бетона на бетонных заводах.

Промышленный процесс изготовления цемента подразумевает две разновидности сырья – известняк, который добывают на глубинах до 10 метров, а также глиноземистое сырье. Дозируя определенный сырьевой материал в утвержденных пропорциях, получают конкретную марку цемента с определенными свойствами, посредством добавления различных добавок и присадок.

Цементом принято называть определенную порошкообразную группу веществ, параллельно обладающих вязкостью и способностью в условиях смешивания с водным раствором, а в редких случаях с водным раствором солей, создавать пластичную консистенцию, а впоследствии при высыхании – превращаться в камневидный материал. Нужно отметить, что данный процесс не имеет обратного хода. Цемент используют при производстве иных стройматериалов в качестве составляющей (бетон, железобетон, стройсмеси и т.д.). Определяющая характеристика цемента – прочность, не поддающаяся воздействию времени.

Что касается количества видов цемента – список велик. Более всего популярен портландцемент, в котором на долю силикатов кальция приходится 70-80% от общей массы. Данная разновидность цемента получила название от одноименного английского острова Portland, поскольку его окрас схож с камнем, добываемым на этом острове. Визуально Portland цемент – это порошкообразное вещество зеленовато-серого цвета, существенно не отличающееся от стандартного цемента.

Фаворит мирового рынка по производству цемента – Китай. На сегодняшний день в условиях отечественного рынка небольшие предприятия останавливаются, а полноценными игроками рынка становятся крупные компании, способные использовать энергосберегающие технологии, снижая при этом затраты на производство больших объемов.

Сырье, предназначенное для производства цемента, подвергается высокотехнологической обработке при очень высоких температурах – первоначальное сырье достигает полной или частичной стадии плавления. Подобный продукт, полученный в результате обжига — принято называть клинкером (перевод – застывшая лава). В состав клинкера входят четыре минерала: алит (3-хкальциевый силикат); белит (2-хкальциевый силикат); 4-хкальциевый алюмоферрит; 3-хкальциевый алюминат. Все клинкерные минералы обладают своими индивидуальными свойствами, влияющими на характеристики финишного продукта – присутствие алита увеличивает прочность и быстроту твердения массы (цемента). 3-хкальциевый силикат образует высокомарочный портландцемент. Зная минералогический состав Portland- цементного клинкера и учитывая свойства составляющих минералов, можно уже предварительно точно иметь представление об основных характеристиках Portland цемента и нюансах процесса твердения в различных ситуациях.

Из чего делают цемент?

Первый этап производства начинается в известняковом карьере, когда с помощью горнодобывающих машин из почвы изымают компоненты будущего цемента. Чтобы строительный материал имел требуемую прочность, для производства выбирают известняк, который лежит близко к поверхности. В его составе, в большом количестве, присутствует кремний, железо и окись алюминия. Если копать глубже, то порода будет чище, но с большим содержанием углекислого кальция. Добытый камень, по необходимости, сортируют и отправляют на производство, где меняют пропорции, чтобы получить цемент разных марок.

Виды портландцемента

Глиноземистый — быстро твердеет. Получают путем обжига известняков и бокситов (богаты глиноземом). Процесс твердения сопровождается большим тепловыделением.

Свойства: сульфатостойкий, водонепроницаемый, жаростойкий, в 3-4 раза дороже портландцемента.
Применение: срочные ремонтные работы, аварийные работы, бетонные работы в зимних условиях, производство жаростойких бетонов.

Водонепроницаемый расширяющийся портландцемент получают путем тщательного измельчения глиноземистого цемента, гипса и гидроалюминатов кальция. При взаимодействии двух последних происходит образование гидросульфатоалюминатов кальция. Твердение сопровождается увеличением объема.

Применение: создание гидроизоляционных покрытий, заделка стыков и трещин железобетонных конструкций.

Быстротвердеющий портландцемент характеризуется быстрым нарастанием прочности.

Конечно, скорость твердения не сравнить с гипсом. Но самая быстрая из всех видов цемента.

Применение: возведение монолитных сооружений, приготовление высокопрочных бетонов.

Шлакопортландцемент жаро-, водо- и сульфатостойкий. Процесс твердения медленный.

Применение: изготовление железобетонных конструкций для работы в горячих цехах, гидротехнические сооружения.

Пуццолановый портландцемент твердеет медленно, требует систематического увлажнения.

Свойства: водостойкий, сульфатостойкий, не морозостойкий.

Применение: бетонные и ж/б конструкции.

Пластифицированный позволяет снизить водопотребление бетонных смесей и расход цемента на 5-8%.

Применение: дорожные бетоны, аэродромное и гидротехническое строительство.

Гидрофобный по своим свойствам похож на пластифицированный. Применение тоже.

Белый и цветной портландцемент

Белый изготавливают из сырья в котором мало окрашивающих оксидов (чистый известняк). Цветной — в которых много (охра, железный сурик).
Применение: облицовочные плитки, фактурный слой стеновых панелей, искусственный мрамор.

Читать еще:  Цементная стяжка кровли что это

Сульфатостойкий портландцемент изготавливают из клинкера с другими примесями не более 7%.

Химические добавки для разных цементных смесей

Хим. добавки позволяют производить различные виды цемента с разными характеристиками.

Так, 5 %-ный алюминий оксид используют для создания сульфатостойких портландцементов (СПЦ), а также всех цементов, основой которых служит глиноземистый (высокоглиноземистый) клинкер. Оксид алюминия выступает ускорителем схватывания и твердения. Среди иных интенсификаторов: поташ, сульфат натрия, нитрат кальция, хлорид кальция. Используя ускорители схватывания, необходимо учитывать, что возможна некоторая потеря итоговой прочности.

Важная добавка для создания кислотоупорных цементов, имеющих в своем составе наполнители – натрий кремнефтористый. Это ускоритель твердения, влияющий в дальнейшем на прочность материала, его жаро- и термостойкость, водо- и кислотоупорность. Но нельзя переусердствовать с внесением данного вещества, ведь его чрезмерное введение может привести к уменьшению механической прочности материала, потере водоустойчивости и слишком быстрому схватыванию, сильно затрудняющему рабочий процесс. Оптимальный объем – 4-6 % от веса наполнителя.

Чтобы создавать жаростойкие цементы, можно использовать такую добавку, как стекло жидкое натриевое. Она также ускоряет твердение, в больших количествах позволяет достигать высокой гидроизоляции. Однако существует очень тонкая грань между большими и чрезмерными объемами, которые, как и в случае с иными интенсификаторами, могут в итоге привести к потере прочности. За этим следует очень внимательно наблюдать.

Не стоит забывать и о противоморозных добавках, позволяющих работать с цементами при низких температурах. Яркий пример – хлорид кальция, который, к тому же, ускоряет схватывание и твердение в обычных условиях, а также помогает реанимировать лежалые цементы. Как вариант, в качестве противоморозной добавки можно использовать поташ, мочевину, нитрат натрия или нитрат кальция. Последнее вещество действует на материал в комплексе, позволяет не только выполнять работы в морозы, но и ускорять набор прочности, препятствовать образованию трещин, замедлять коррозию арматуры, получать качественные поверхности.

В цементной отрасли имеют место и суперпластификаторы – синтетические вещества, используемые в размере 0,1-1,2 % от массы цемента. Им свойственен сильный разжижающий эффект, время действия которого ограничивается сроком 2-3 часа с момента добавления. Самый распространенный суперпластификатор – сульфат натрия.

Очевидно, что минеральные, как и хим. добавки для производства цемента имеют большое значение в данной отрасли. Они не только влияют на сам материал, но и обуславливают свойства, характеристики и долговечность возведенных с его применением конструкций. Поэтому к их выбору и использованию важно отнестись со всей ответственностью.

Остались вопросы по данной теме? Не можете самостоятельно определиться с той или иной добавкой для конкретного вида цемента или выполнения ею какой-либо задачи в смеси? Обращайтесь! Наши специалисты с радостью помогут вам в этом!

Безклинкерный цемент

Это шлако-щелочной тип цемента. Он используется в тех же областях, что и традиционный. Физические и химические характеристики этого типа цемента не отличаются от традиционного вида цемента. Что же касается бетона и раствора для строительных целей из этого цемента, то он характеризуется высокой степенью противостояния к износу, а также не боится влияния агрессивных сред. Дополнительно бетон и раствор из этого типа цемента имеет низкую температуру гидратации.

Шлак является основой шлако-щелочного цемента. Его получают двумя способами:

1. Al2O3, SiO2, CaO (являются базисными компонентами для производства шлака высокого качества) перемешиваются в определенных пропорциях и затем расплавляются. На выбор можно взять следующие виды сырья:

  • зольную пыль, пуццолану, вулканический пепел;
  • доломитизированный известняк либо карбонат кальция, известняк, известковую глину;
  • глину или известь (содержат песок) и сам песок;
  • отходы минерального происхождения, которые содержат кремний, кальций, алюминий.

2. Использование полученного в результате производства чугуна готового доменного шлака.

Производство цемента, в технологии которого используют специальный гидравлический шлак

У этого вида производства есть три стадии, которые отличаются от стадий изготовления традиционного цемента: плавление, охлаждение расплава, помол цемента.

Плавление сырья с целью получения шлака
Сырье сначала пропускают через оборудование предварительного нагрева. Затем его плавят в плавильной печи при температуре приблизительно в 1450°C. Печь для плавления похожа на стекловаренную печь. Только нагрев печи обеспечивает уголь, пылевидное топливо, газ или традиционный вид топлива.

Охлаждение расплава и его помол
Из плавильной печи на выходе расплав остывает и проходит процесс грануляции. Технология грануляции с охлаждением водой создает высокий уровень реактивности шлака. Вода для охлаждения, поступающая под высоким давлением, дает возможность охладить быстро стекломассу в жидком состоянии и также обеспечивает в шлаке содержание стекла в большом количестве. Из системы для охлаждения шлак на выходе становится едва теплым и почти сухим. Его уже можно использовать.

Читать еще:  Как правильно делать замес цемента

Шлак с большим уровнем потенциальной реакционной способностью можно получить при условии быстрого охлаждения расплава. Гранулят способен храниться на протяжении долгого времени без потерь данного качества.

Гранулированный шлак, который уже охлажден, нужно измельчить до порошкообразного состояния. После этого он способен вступать в реакцию при контакте с водой.

Производство цемента

Чтобы произвести цемент, который можно сразу использовать, нужно перемешать три компонента:

  • гранулированный и высушенный шлак;
  • дополнительный материал в порошкообразном состоянии;
  • активатор в малом количестве.

Чтобы получить цемент с нужным уровнем качества, компоненты перемешиваются и дозируются в требуемых пропорциях.

В малых дозах (от 2 % до 5 % от объема смеси) добавляют активатор. Выбирая вид и количество активатора, можно получить любую нужную марку цемента. За счет использования базовых компонентов можно произвести разнообразные марки цемента. При производстве определенной марки меняется лишь доза и виды компонентов для смешивания.

Необходимо использовать компоненты, которые бы сдерживали высокий уровень реакционной способности полученного шлака. К сдерживающим добавкам относится пыль из золы или иной химически инертный компонент.

Стадии изготовления цемента, которые присущи исключительно для изготовления шлакового цемента, были изложены выше. Другие стадии похожи со стадиями изготовления традиционного портландцемента:

  • Разработка сырьевых месторождений, подготовка материала в качестве сырья, дробление, помол, хранение компонентов до момента наступления стадии предварительного нагрева и стадии плавления.
  • Перемешивание перед стадией предварительного нагрева и плавления разных добавок.
  • Расфасовка в мешки цемента с дальнейшей доставкой на склад после стадии перемешивания шлаков, активатора и дополнительных материалов.

Цемент, который произведен таким способом, имеет низкий уровень температурной гидратации при получении бетона. Поэтому его можно использовать в изготовлении бетона монолитного типа, который укладывают в массы большого размера. Стойкость к воздействию сред агрессивного характера (сточные воды, морская вода) является дополнительным достоинством данного типа бетона.

Цемент, полученный безклинкерным методом, имеет высокий уровень потребительских качеств. Стоит также отметить тот факт, что данный способ получения цемента (по сравнению с традиционным) в меньшей степени влияет на окружающую среду.

При изготовлении цемента традиционным методом сырье в огромных количествах добывают, как правило, из земли с последующим получением из него материала для цемента. В технологическом процессе используют технологию обжига, спекания либо плавления и помола. Все указанные выше этапы производства являются энергозатратными. К тому же они отрицательно воздействуют на природу.

Стоит также отметить, что производство цемента традиционным методом параллельно сопровождается выбросами отработанных газов в атмосферу и загрязнением ее пылью. От этих негативных воздействий не освобождено производство безклинкерного цемента. Однако оно является более чистым по экологическим показателям.

Использование при производстве безклинкерного цемента вторичного сырья помогает сберечь ресурсы Земли.

Стоимость производства безклинкерного цемента, как и традиционного, формируется из одинаковых составляющих. Объем вложений на изготовление одной тонны цемента обоих этих производств также практически не отличается. Однако изготовление безклинкерного цемента является рентабельным даже на предприятиях с малыми мощностями. Поэтому производить этот вид цемента можно даже в регионах, в которых уже есть производство цемента традиционным методом.

Возможность использовать производителем для изготовления безклинкерного цемента более разнообразный перечень первичного и вторичного сырья может понизить материальные затраты. Производитель, используя более дешевое сырье, сможет уменьшить материальные затраты.

Изготовление цемента на основе доменного шлака

Второй вид изготовления безклинкерного цемента заключается в следующем. Происходит процесс переработки металлургических шлаков и получения гидравлических вяжущих типов цемента, которые схожи с марками цемента М300 либо М400.

В первой половине 20 века было обнаружено, что доменные шлаки (при условии обладания ими нужного химического состава и содержания стекла) могут быть активизированы. При этом условии шлак получает потенциальные гидравлические свойства. Другой выявленной способностью доменного шлака стала его возможность вступления в реакцию с солями щелочных металлов. Главные этапы изготовления в себя включали: помол до состояния порошка доменного шлака и добавление щелочной субстанции.

Читать еще:  Гидроизоляция цементная стен подвала

Уже на протяжении 80 лет предпринимались шаги произвести и применить щелочно активированный шлаковый цемент. В масштабах промышленного уровня этот тип цемента реализовывался на территории Украины, Скандинавии, Польши. Этот вид цемента по большей части использовался в изготовлении блоков из бетона.

Доменный шлак в большинстве случаев является главным сырьем. С использованием щелочных солей проводилась активизация. Высокий уровень качества конечного продукта при применении этого типа цемента был доказан еще с момента запуска промышленного производства.

Процесс изготовления цемента состоит из ряда взаимосвязанных и непрерывных этапов:

  • подача сырья в требуемых дозах с мест хранения и формирование шихты в нужных пропорциях (смесь из шлака, добавок минерального происхождения, химического активатора);
  • сушка в барабанной сушилке приготовленной шихты;
  • тонкий помол шихты в шаровой мельнице, придание качеств цемента;
  • фасовка и транспортировка приготовленного цемента.

В доменную печь при изготовлении чугуна погружают железную руду, флюсовый камень и кокс. Из печи выходит расплавленный чугун и шлак. В состав шлака входят по большей части кварц, оксид алюминия, оксид кальция и магния. Охлаждение воздухом и холодной водой, дробление, помол – это основные четыре способа обработки шлака в расплавленном состоянии, каждый из которых придает материалу отличительные характеристики.

На 95% доменный шлак состоит из кварца, а также оксидов алюминия, кальция и магния, а оставшиеся 5 % составляют соединения железа и серы, марганец и иные элементы в незначительном количестве. В охлажденном воздухом шлаке они объединяются в разнообразные силикаты и алюмосиликатные минералы. В шлаках, которые прошли обработку дроблением и помол, эти элементы содержатся в форме стекла. Сырье, используемое для производства шлака, отбирается и перемешивается тщательно, поэтому его химический состав колеблется в малом диапазоне.

На заводах Урала и Кузбасса, а также на других предприятиях шлаки, как и химические активаторы с добавками минерального происхождения, скапливаются тоннами. Предприятия расходуют для утилизации отходов огромные средства.

Можно назвать следующие достоинства способа изготовления цемента на основе металлургического шлака:

  • Оборудование для производства несложное, технологический процесс прост.
  • В качестве сырья можно использовать отходы промышленности.
  • Удельные капиталовложения и более низкие энергетические затраты.
  • Маленькая мощность производства дает возможность уменьшить время между процессом изготовления цемента и его использования.
  • По желанию заказчика есть возможность изготавливать цемент с ускоренной скоростью затвердения.
  • Незначительно увеличивая себестоимость товара, есть возможность изготавливать цементы в широком цветовом диапазоне.
  • Производство отличается гибкостью: при необходимости можно перейти к производству других марок и типов цемента.

Каким методом получают цементный клинкер

Для создания материала, не уступающего по прочности натуральному камню, голландские строители стали обжигать специальную глину при высокой температуре. Сейчас при производстве цементного клинкера используют сырье, в составе которого содержатся двух-трехкальциевые силикаты или алюминаты. Смесь нагревают в печах до плавления или спекания. На свойства клинкера влияют несколько факторов:

  • характеристики используемых добавок и присадок;
  • состав сырья;
  • метод охлаждения и помола;
  • технология нагрева.

При мокром способе обжига применяется много различных компонентов, среди которых триполифосфат, сода, торфяная вытяжка, жидкое стекло. Из шлама выделяются углекислоты, а клинкер приобретает форму шарика.

При сухом методе минеральные вещества высыхают в печи, а потом измельчаются в порошок. При комбинированном варианте смесь производят с помощью мокрого метода, затем влажность уменьшают до 16% путем фильтрования, после сырье обжигают. Если применяется сухой способ, то смесь соединяют с водой. А образовавшиеся гранулы высыпают в печь для дальнейшего спекания. Почти 67% в них приходится на оксид калия, 4% — алюминия. Около 22% составляет диоксид кремния, до 6% в составе гранул — добавки и присадки.

В клинкере, из которого производится цемент, количество минеральных искусственных компонентов достигает 70%.

М300 характеризуется повышенной водо-стойкостью и водо-непроницаемостью, и стойкостью к некоторым видам коррозии.

Портландцемент М400 (ГОСТ 10178-85) обладает высокой морозо и влаго-устойчивостью. Применяется в железобетонных конструкциях, сооружениях наземных и подземных, включая фундаменты.

М500 (ГОСТ 10178-85)

Данный портландцемент использует для строительства мостов, бетонных и железобетонных конструкций, военных сооружений повышенной прочности, а также в восстановительных работах.

М600 применяют для производства бетона класс В40. Используется в специальных сооружениях.

vote
Article Rating
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x
Adblock
detector