Aprospect.ru

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

ПЕЧИ СУХОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА

ПЕЧИ СУХОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА

Обжиг— завершающая технологическая операция производства клинкера. В процессе обжига из сырьевой смеси определенного химического состава получают клинкер, состоящий из четырех основных клинкерных минералов.

В качестве установок для получения клинкера могут быть использованы различные по своей конструкции и принципу действия тепловые агрегаты.

Однако в основном для этой цели применяют вращающиеся печи, в них получают примерно 95% клинкера от общего выпуска, 3,5% клинкера получают в шахтных печах и оставшиеся 1,5% — в тепловых агрегатах других систем — спекательных решетках, реакторах для обжига клинкера во взвешенном состоянии или в кипящем слое.

Вращающиеся печи являются основным тепловым агрегатом как при мокром, так и при сухом способах производства клинкера.

Обжигательным аппаратом вращающейся печи является барабан, футерованный внутри огнеупорными материалами. Барабан установлен с наклоном на роликовые опоры.

С поднятого конца в барабан поступает жидкий шлам или гранулы. В результате вращения барабана шлам перемещается к опущенному концу. Топливо подается в барабан и сгорает со стороны опущенного конца. Образующиеся при этом раскаленные дымовые газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу и нагревают его. Обожженный материал в виде клинкера выходит из барабана.

Рисунок14.1 — Технологическая схема получения цемента по мокрому способу: 1 — щековая дробилка; 2 — молотковая дробилка; 3 — склад сырья; 4 — мельница «Гидрофол»; 5 — мельница мокрого помола; 6 — вертикальный шламбассейн; 7 — горизонтальный шламбассейн; 8 — вращающаяся печь; 9 —холодильник; 10 — клинкерный склад; 11 — мельница; 12 — силос це­мента.

В качестве топлива для вращающейся печи применяют угольную пыль, мазут или природный газ. Твердое и жидкое топливо подают в печь в распыленном состоянии. Воздух, необходимый для сгорания топлива, вводят в печь вместе с топливом, а также дополнительно подают из холодильника печи. В холодильнике он подогревается теплом раскаленного клинкера, охлаждая последний при этом. Воздух, который вводится в печь вместе с топливом, называется первичным, а получаемый из холодильника печи — вторичным.

Образовавшиеся при сгорании топлива раскаленные газы продвигаются навстречу обжигаемому материалу, нагревают его, а сами охлаждаются. В результате температура материалов в барабане по мере их движения все время возрастает, а температура газов — снижается.

Сырьевой шлам, имеющий температуру окружающего воздуха, попадая в печь, подвергается резкому воздействию высокой температуры отходящих дымовых газов и нагревается.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1 470°C в течение 2…4 часов в длинных вращающихся печах (3,6х127 м, 4×150 м и 4,5х170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы.

Вращающуюся печь мокрого способа условно можно поделить на зоны:

· сушки (температура материала 100…200 °C — здесь происходит частичное испарение воды);

· подогрева (200…650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al2O3∙2SiO2∙2H2O → Al2O3∙2SiO2 + 2H2O; далее при температурах 600…1 000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.

· декарбонизации (900…1 200 °C) происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО3 → СаО + СО2, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al2O3, SiO2) в этой же зоне начинаются процессы твердофазового синтеза новых соединений (СаО∙ Al2O3 — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С3А), протекающих ступенчато;

· экзотермических реакций (1 200…1 350 °C) завершается процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С3А, С4АF (F — Fe2O3) и C2S (S — SiO2) — 3 из 4 основных минералов клинкера;

· спекания (1 300→1 470→1 300 °C) частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C2S, который взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО образует минерал АЛИТ (С3S);

· охлаждения (1 300…1 000 °C) температура понижается медленно. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.

Основные минералы клинкера: алит, белит, трехкальциевый алюминат и аллюмоферит

Алит— самый важный минерал клинкера, определяющий быстроту твердения, прочность и другие свойства портландцемента; содержится в клинкере в количестве 45…60%. Он быстро твердеет и набирает высокую прочность, интенсивно выделяет тепло. Алит представляет собой твердый раствор трехкальциевого силиката и небольшого количества (2…4%) MgO, Al2O3, P2O5, Cr2O3 и других примесей, которые могут существенно влиять на структуру и свойства минерала.

Белит— второй по важности и содержанию (20…30%) силикатный минерал клинкера. Он медленно твердеет, но достигает высокой прочности при длительном твердении портландцемента; обладает малым тепловыделением. Белит в клинкере представляет собой твердый раствор b-двухкальциевого силиката (b-С2S) и небольшого количества (1…3%) Al2O3, Fe2O3, MgO, Cr2O3.

Трехкальциевый алюминат содержится в клинкере в количестве 4…12% и при благоприятных условиях обжига получается в виде кубических кристаллов размером до 10-15 мкм; образует твердые растворы сложного состава. Он очень быстро гидратируется и твердеет, но имеет небольшую прочность и наибольшую интенсивность тепловыделения. Является причиной сульфатной коррозии бетона, поэтому в сульфатостойком портландцементе содержание С3А ограничено 5%.

Четырехкальциевый алюмоферрит в клинкере содержится в количестве 10. 20%. Алюмоферритная фаза промежуточного вещества клинкера представляет собой твердый раствор алюмоферритов кальция разного состава, в клинкерах обычных портландцементов ее состав близок к 4CaO×Al2O3×Fe2O3. По скорости гидратации минерал занимает промежуточное положение между алитом и белитом.

НаименованиеФормулаСокращенное обозначениеПримерное содержание в клинкере, %
Алит (трехкальциевый силикат)3CaO×SiO2C3S45-60
Белит (двухкальциевый силикат)2CaO×SiO2C2S20-30
Трехкальциевый алюминат3CaO×Al2O3C3A4-12
Целит (четырехкальциевый алюмоферрит)4CaO×Al2О3×Fe2O3C4AF10-20

ПЕЧИ СУХОГО СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА КЛИНКЕРА

Печи сухого способа производства примерно в два раза короче печей мокрого способа при равной или даже большей производительности. Современные мощные печи этого способа имеют размеры: 6,4/7,0×95 м, 5×75 м и производительность 25 т/ч и 75 т/ч соответственно. Уменьшение длины печи связано с двумя основными факторами: во-первых, в печах сухого способа в принципе отсутствует зона сушки, во вторых, часть процессов выносится из печи в запечные теплообменные устройства (циклонные теплообменники, реактор-декарбонизатор или конвейерный кальцинатор).

В основу конструкций печей с циклонными теплообменниками положен принцип эффективного теплообмена между отходящими из печи дымовыми газами и частицами сырьевой муки, находящимися во взвешенном состоянии. Уменьшение размера частиц обжигаемого материала и увеличение его удельной поверхности, а также максимальное использование всей поверхности частиц для контакта с теплоносителем интенсифицируют теплообмен между ними. Этот способ передачи теплоты обеспечивает быстроту и равномерность нагрева и поэтому весьма эффективен. Во взвешенном состоянии при достижении температуры диссоциации декарбонизация СаСОз протекает также гораздо быстрее, чем при обжиге шихты в слое. Но все процессы, связанные с непосредственным контактом частиц-реагентов между собой (твёрдофазовые реакции, спекание), наоборот, замедляются.

Откорректированная сырьевая мука поступает в систему циклонных теплообменников. Отходящие из вращающейся печи газы с температурой 900-1000°С по газоходу 10 движутся в циклонный теплообменник IV ступени, а затем последовательно проходят циклонные теплообменники III, II и I ступеней, пылеулавливающее устройство и дымососом 9 через Дымовую трубу 1 выбрасываются в атмосферу.

В узких газоходах циклонных теплообменников средняя скорость газов составляет 15-20 м/с, что значительно выше скорости витания частиц сырьевой муки. Поэтому поступающая в газоход между I и II ступенями циклонов сырьевая мука увлекается потоком газов и выкосится в циклонный теплообменник I ступени, где материал подогревается, а газы охлаждаются. Осевший в циклоне материал через затвор-мигалку 11 поступает в газоход между II и III ступенью циклонов, а из него выносится с газовым потоком в циклон II ступени. Затем материал движется в газоходах и циклонах III и IV ступеней. Таким образом, сырьевая мука опускается вниз, проходя последовательно циклоны и газоходы всех ступеней, и при этом нагревается. По выходе из циклона IV ступени материал имеет температуру 700-800°С, затем он подаётся во вращающуюся печь 8 для дальнейшего обжига.

Читайте так же:
Топливо для цементных печей

Время пребывания частиц сырьевой муки в циклонном теплообменнике не превышает 25-30 с, и за это очень короткое время материал нагревается, полностью дегидратируется глинистая составляющая сырьевой смеси, а также на 25-30% успевает пройти декарбонизация карбонатной породы. Таким образом, в циклонном теплообменнике осуществляются процессы, которые соответствуют зоне подогрева и частично зоне кальцинирования.

Вращающиеся печи с циклонными теплообменниками имеют высокие технико-экономические показатели, длительный срок службы, просты по конструкции и надёжны в эксплуатации (отсутствие Движущихся элементов), они отличаются высоким коэффициентом использования. Основным недостатком данного теплообменного Устройства является большая высота циклонной башни — 50-60 м.

Наиболее современными являются технологии, основанные на трёхступенчатом обжиге, которые позволяют направлять в обжиговую печь материал который декарбонизирован почти ПОЛНОСТЬЮ. Для интенсификации процесса диссоциации CaСО3 между запечным теплообменником и печью устанавливается специальный реактор – диссационная ступень (декарбонизатор), представляющая собой печь специальной конструкции с вихревой форсункой, где происходит сжигание топлива и декарбонизация сырьевой муки в вихревом потоке

Температура материала на входе в реактор составляет 720-750С. В результате сгорания дополнительного количества топлива температура газового потока повышается до 1000-1050, а материал нагревается до температуры 920-950. Каждая Частица материала находится в системе "циклонный теплообменник — Диссоционный реактор" всего 70-75 с, но по выходе из нее степень его декарбонизации составляет 85-95%.

Установка диссоционной ступени позволяет повысить съем клинкера с 1 м3 внутреннего объёма печи в 2,5-3 раза, в результате печь диаметром 5-5,5 м может иметь производительность 6000-8000 т/сут удельный расход теплоты снижается до 3-3,1 кДж/кг клинкера. Размеры реактора невелики, он может быть использован не только при строительстве новых линий, но и при модернизации уже существующих коротких вращающихся печей с циклонными теплообменниками.

Рисунок 14.2 — Технологическая схема получения цемента по сухому способу: 1 — бункер известняка; 2 — щековая дробилка; 3 — молотковая дробилка; 4 — бункер глины; 5 — валковая дробилка; 6 — объединенный склад сырья; 7 — мельница «Аэрофол»; 8 — циклон-осадитель; 9 — промежуточный силос; 10 — сепаратор; 11 — мельница; 12 — гомогенизационный силос; 13 — запасной силос; 14 — печь с циклонными теплообменниками; 15 — холодильник; 16 — склад клинкера и добавок; 17 — мельница; 18 — цементный силос.

Способы производства портландцемента

Производство портландцемента — сложный технологический процесс добычи и доставки на завод сырьевых материалов (глины и известняка), приготовления сырьевой смеси (дробление, помол и усреднение ее состава), обжига сырьевой смеси до спекания (получение клинкера), помола клинкера с гипсом и добавками (получение портландцемента).

В зависимости от вида подготовки сырьевой смеси к обжигу применяют три способа производства портландцементного клинкера — мокрый, сухой и комбинированный.

При мокром способе измельчение и перемешивание сырьевых компонентов осуществляется в присутствии определенного количества воды. Полученная таким образом сырьевая смесь в виде жидкотекучей массы (сырьевой шлам) содержит 32—45 % воды. При сухом способе сырьевые материалы измельчаются и перемешиваются в сухом виде, в результате чего образуется тон-кий минеральный порошок (сырьевая мука). При комбинированном—сырьевую смесь готовят по мокрому способу, затем полученный сырьевой шлам обезвоживают (фильтруют) и полусухую массу («сухарь») подвергают грануляции и обжигу в печах.

Для производства портландцемента по мокрому способу в качестве сырья применяют твердый известняк, глину или мел. Твердый известняк подвергают двух- трехстадийному дроблению в щековых дробилках. Глину предварительно измельчают в валковых дробилках, затем перерабатывают в водную суспензию в болтушках. Если вместо известняка используют мел, то его измельчают в мельницах самоизмельчения или распускают в болтушках. Глиняный или меловой шлам и раздробленный известняк в соотношении, соответствующем требуемому химическому составу клинкера, транспортируют в сырьевую мельницу для совместного помола. Полученный сырьевой шлам влажностью 32—45 % перекачивают насосами в вертикальные резервуары (шламбассейны), где он корректируется для достижения заданного химического состава. Откорректированный шлам из вертикальных шламбассейнов поступает в горизонтальные шламбассейны, где и хранится до подачи в печь для обжига. Обжиг сырьевого шлама осуществляется в длинных вращающихся печах. Полученный клинкер охлаждают в холодильниках, дробят совместно с гипсом и добавками, а затем направляют для помола в цементные мельницы или для хранения на склад. Из мельницы цемент транспортируют в силосные склады, а затем потребителям.

При производстве цемента сухим способом известняк и глину после предварительного дробления и сушки загружают в сырьевую сепараторную мельницу для одновременного помола и сушки, в результате чего получают сухую сырьевую муку с остаточной влажностью 1—2% На большинстве новых цементных заводов для сухого помола применяют мельницы «Аэрофол», в которых совмещены процессы мелкого дробления, сушки и помола. Сырьевая мука подается в гомогенизационные смесительные силосы, в которых производится ее усреднение и корректирование состава, а также создаются запасы муки, необходимые для бесперебойной работы печей. От-корректированная по составу сырьевая мука поступает в систему циклонных теплообменников, состоящую из нескольких ступеней. Там она высушивается, дегидратируется и частично декарбонизируется во взвешенном состоянии. Из циклонов мука подается на обжиг во вращающуюся печь, готовый клинкер пересыпается в холодильник. После охлаждения клинкер поступает на склад. Все последующие технологические операции аналогичны соответствующим операциям мокрого способа.

При комбинированном способе производства портландцемента сырьевая смесь в виде шлама, полученного по мокрому способу, выходит из сырьевой мельницы с влажностью 32—45 % транспортируется в вертикальные шламбассейны, где корректируется до получения требуемого химического состава. После этого шлам обезвоживают (фильтруют) в вакуум- или фильтр-прессах до влажности 16—20 %. Полученную сырьевую смесь («сухарь») смешивают с пылью для снижения влажности до 12—14 %, а затем подвергают грануляции (формованию). Смесь в виде гранул обжигают во вращающихся печах. Дальнейшие операции производства портландцемента осуществляют в той же последовательности, что и при мокром способе производства.

Способ производства цемента выбирают в зависимости от технологических факторов, а также от вида и сорта топлива, предназначенного для обжига клинкера. С технологической точки зрения целесообразность применения того или иного способа обусловливается составом и свойствами сырья — влажностью, однородностью, твердостью, размучиваемостью. При влажном, легко размучиваемом сырье с низкой степенью однородности лучше использовать мокрый способ производства при неразмучиваемом однородном сырье с низкой влажностью — сухой.

В нашей стране преобладание мокрого способа производства клинкера окупается сравнительно высокой производи тельностью печей, лучшей гомогенизацией сырьевой смеси, сравнительно простой технологией производства Однако не устраняется основной недостаток мокрого способа — высокая энергоемкость процесса клинкера. Сухой способ обладает значительными технико-экономическими преимуществами по сравнению с мокрым. Сочетание вращающихся печей с циклонными теплообменниками и декарбонизаторами обеспечивает снижений удельного расхода теплоты при обжиге клинкера на 40-50%.

Читайте так же:
Убо кнауф стяжка цементная легкая 25 кг характеристики

В условиях экономии топливно-энергетических ресурсов большое значение имеет ориентация нашей цементной промышленности на расширение сухого способа производства. Этот способ распространен и в капиталистических странах.

Следует отметить, что при сухом способе лучшие по сравнению мокрым способом технико-экономические показатели достигают*« только при применении сырья с влажностью 8—10%. Применение комбинированного способа производства целесообразно при влажности сырья свыше 15%, Удельный расход теплоты снижается более чем на 20 % по сравнению с мокрым и на 2—3 % превышает расход теплоты, необходимой при сухом способе (на сырье влажностью 8—10%). По сравнению с мокрым способом расход топлива снижается на 20—30 %, производительность печных агрегатов повышается на 10%, однако потребность в электроэнергии увеличивается на 18%.

Независимо от выбранного способа производства современные цементные заводы должны быть оснащены высокопроизводительным технологическим оборудованием, обеспечивающим автоматизацию отдельных производственных процессов.

Способы производства цемента

Процесс производства цемента состоит из следующих основных технологических операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси, обжига сырьевой смеси и получения цементного клинкера; помола клинкера в тонкий порошок с небольшим количеством некоторых добавок.

В зависимости от способа подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производства цементного клинкера.

При мокром способе производства измельчение сырьевых материалов, их перемешивание, усреднение и корректирование сырьевой смеси осуществляется в присутствии определенного количества воды. А при сухом способе все перечисленные операции выполняются с сухими материалами. Мокрый способ приготовления сырьевой смеси применяют, когда физические свойства сырьевых компонентов (пластичной глины, известняка, мела с высокой влажностью и т.д.) не позволяют организовывать экономичный технологический процесс производства сырьевой смеси по сухому способу производства. При комбинированном способе сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи. Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки.

Способ производства цемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топливной базы и др.

Мокрый способ производства цемента.
Сухой способ производства цемента.
Комбинированный способ производства цемента.

Производство цемента складывается в основном из следующий операций: добыча сырья; приготовления сырьевой смеси, состоящего из дробления и ее гомогенизации; обжига сырьевой смеси; помола обожженного продукта (клинкера) в тонкий порошок.
Существуют два основных способа производства — мокрый и сухой. При мокром способе производства сырьевую смесь измельчают и смешивают сырьевые материалы с водой. Получаемая сметанообразная жидкость — шлам — содержит 32-45% воды. По сухому способу сырьевые материалы предварительно высушивают, а затем измельчают и смешивают. Полученный тонкий порошок называют сырьевой мукой.

В зависимости от физических свойств исходных материалов и ряда других факторов при получении цемента по мокрому способу применяют разные схемы производства. Схемы эти отличаются одна от другой только способом приготовления сырьевой смеси. Приводим схему производства цемента по мокрому способу из твердого материала — известняка — и мягкого — глины.

При трехкомпонентной сырьевой смеси корректирующую добавку дробят, после чего она попадает в бункер, откуда вместе с известняком поступает в мельницу. Глину до болтушки пропускают через валковую дробилку. Сырьевые материалы дозируют перед мельницей специальными питателями.

Если при производстве по мокрому способу сырьевую смесь составляют из одних твердых материалов — известняка, мергелей и глинистых сланцев, то их дробят в дробилках без добавки воды и размалывают совместно в мельнице, куда добавляют воду. В том случае в схеме отсутствует болтушка. При изготовлении цемента из одних мягких материалов (мела, глины, мягких мергелей) сырье измельчают в болтушках, после чего размалывают в более коротких шаровых мельницах. В этом случае воду добавляют в первой стадии процесса и материалы дозируют перед ,поступлением в болтушки.

При сухом способе производства выбор схемы зависит от рода поставляемого топлива, физических свойств сырья, мощности завода и ряда других факторов. При использовании для обжига клинкера угля с большим содержанием летучих обжиг ведут во вращающихся печах, — если же применяют топливо с малым содержанием летучих — то в шахтных.

Так как при соприкосновении мелкого порошка, образующегося при помоле, с влагой материала образуется пластичная масса, которая налипает на внутреннюю поверхность агрегата и препятствует дальнейшему помолу, то дробленые сырьевые материалы с естественной влажностью размалывать нельзя. Поэтому после выхода из дробилки сырьевые материалы высушивают и затем направляют в мельницу, где перемалывают в тонкий порошок. Однородные по физическим свойствам материалы можно дробить и сушить в одних и тех же аппаратах. В случае применения гранулированного шлака его подсушивают без предварительного дробления. Помол и сушку сырьевой смеси целесообразно вести одновременно в одном аппарате-мельнице — в том случае, если влажность сырьевых материалов не превышает 8-12%, например, при использовании известняков и глинистых сланцев. Если в качестве сырья используется непластичный глинистый компонент, то при сухом способе производства обжиг ведут только во вращающихся печах. При пластичном глинистом компоненте можно вести обжиг, как во вращающихся печах, так и в шахтных печах. В последнем случае сырьевую смесь вначале увлажняют в смесительных шнеках водой до 8-10%-ной влажности. Затем массу подают в грануляторы, где она вместе с дополнительно подводимой водой превращается в гранулы с влажностью 12-14%. Эти гранулы и поступают в печь.

При обжиге клинкера на газообразном или жидком топливе схема производства упрощается, так как отпадает необходимость в приготовлении угольного порошка.
В ряде случаев может оказаться целесообразным комбинированный способ производства, при котором сырьевая смесь в виде шлама, полученного при обычном мокром способе производства, подвергается обезвоживанию и грануляции, а затем обжигается в печах, работающих по сухому способу.

Выбор сухого или мокрого способа производства зависит от многих причин. Как тот, так и другой способ имеют ряд преимуществ и недостатков. При мокром способе легче получить однородную (гомогенизированную) сырьевую смесь, обуславливающую высокие качества клинкера. Поэтому при значительных колебаниях в химическом составе известнякового и глинистого компонента он целесообразнее. Этот способ используется и тогда, когда сырьевые материалы имеют высокую влажность, мягкую структуру и легко диспергируются водой. Наличие в глине посторонних примесей, для удаления которых необходимо отмучивание, также предопределяет выбор мокрого способа. Размол сырья в присутствии воды облегчается, и на измельчение расходуется меньше энергии. Недостаток мокрого способа — больший расход топлива. Если используют сырьевые материалы с большой влажностью, то расход тепла, затрачиваемого на сушку и обжиг, при сухом способе будет мало отличаться от расхода тепла на обжиг шлама при мокром способе. Поэтому сухой способ производства целесообразнее при сырье со сравнительно небольшой влажностью и однородным составом. Он же практикуется в случае, если в сырьевую смесь вместо глины вводят гранулированный доменный шлак. Его же применяют при использовании натуральных мергелей и тощих сортов каменного угля ,с малым содержанием летучих, сжигаемых в шахтных печах.

При изготовлении сырьевой смеси по любому способу необходимо стремиться к наиболее тонкому помолу, теснейшему смешению сырьевых материалов и к возможно большей однородности сырьевой смеси. Все это гарантирует однородность выпускаемого продукта и является одним из необходимых условий нормальной эксплуатации завода. Резкие колебания химического состава сырьевой смеси нарушают ход производственного процесса. Высокая тонкость помола и совершенное смешение необходимы для того, чтобы химическое взаимодействие между отдельными составными частями сырьевой смеси прошло до конца в возможно более короткий срок.

Читайте так же:
Knauf коттеджная смесь цементная универсальная 25кг

При выборе той или другой схемы производства особое внимание следует обращать на рентабельность работы предприятия и возможность снижения себестоимости продукции. Основными мероприятиями, ведущими к снижению себестоимости являются: интенсификация производственных процессов, повышение коэффициента использования оборудования, рост выпуска цемента, повышение его качества (марки), снижение расхода топлива и электроэнергии, механизация производственных процессов и всех вспомогательных работ, автоматизация управления производственными процессами и некоторые другие.

Мощность цементных заводов устанавливают в зависимости от сырьевой базы и потребности района в цементе. На новых заводах она равна обычно 1-2 млн. т цемента в год.

Характерным показателем производительности труда на цементных заводах является выпуск цемента на одного рабочего в год, который в 1963 г. составил 915 т. Выработка на одного работающего была 7-62 т. На заводах, оснащенных высокопроизводительным оборудованием, выработка цемента достигла соответственно 2000 и 1600 т.

На цементных заводах, а также на заводах по производству других вяжущих материалов приходится перемещать от одного аппарата к другому большие массы кускового порошкообразного и жидкого материала. Для транспортирования их применяют ковшовые элеваторы, шнеки, ленточные, пластинчатые и скребковые транспортеры, транспортные желоба, насосы, краны с грейферами. Для транспортирования порошкообразных материалов широко используют пневмовантовые и камерные насосы, а также пневмотранспортные желоба.

Транспортирование шлама имеет ряд особенностей, так как он представляет собой сметанообразную текучую массу, содержащую 32-45% воды. Чтобы уменьшить расход топлива на обжиг, стремятся снизить влажность шлама, а чтобы улучшить его транспортабельность, необходимо увеличить содержание воды. По условиям транспортабельности шлам должен течь по желобу, имеющему уклон в 2-4 %. Чем пластичнее сырьевые материалы, тем больше приходится добавлять воды для получения шлама нужной текучести. Обычно шлам транспортируется центробежными насосами.

На заводы сырьевые материалы доставляют из карьера в виде кусков размерами до 1000-1200 мм. Иногда сырьевые отделения расположены непосредственно на карьерах, откуда шлам поступает на заводы. Так, на Балаклейском цементном заводе отделение болтушек размещено на карьере. Сырьевые материалы в виде мела и глины поступают в дробилки, а затем в болтушки. Полученный глиняно-меловой шлам нормальной влажности перекачивается по шламопроводам на завод.

При выпуске цемента обычных марок сырьевые материалы и клинкер размалываются до остатка на сите №008 порядка 8-10%. Для получения цемента более высоких марок материалы размалываю тоньше — до остатка на том же сите около 5% и даже меньше. Измельчать сырьевые материалы до получения тонкого порошка в одном аппарате невозможно. Поэтому сначала материал подвергают в дробилках двyx — тpex стадийному дроблению до величины кусков, не превышающей 8-20 мм, а затем измельчают в мельницах в гонкий порошок с размерами зерен не более 0,06-0,10 мм, глину поступающую из карьера в кусках размером до 500 ММ, измельчают в валковых дробилках до кусков не больше 100 мм, а затем отмучивают в болтушках до получения глиняного шлама с влажностью 60-70%. Этот шлам и подают в сырьевую мельницу.

Удельный расход сырья зависит от его химического состава и зольности топлива и составляет 1,5-2,4 т на 1 т клинкера. Расход электроэнергии на 1 т выпускаемого цемента составляет 80-100 квт/ч

Химический состав, свойства и порядок производства цемента

Без этого материала невозможно представить современную строительную площадку. Цемент уже более ста лет позволяет сооружать крепчайшие конструкции, его используют для проведения ремонтных работ, с его помощью выполняют отделку помещений, но при этом мало кто задумывается, из чего делают цемент.

Итак, что такое цемент? Этот материал представляет собой порошок, в основу которого входят неорганические соединения. Взаимодействуя с водой, этот порошок начинает твердеть и приобретать прочность монолитного, крепкого материала, заполняя заранее приготовленную форму.

Реакция происходит при обеспечении достаточной влажности. После набора прочности, конструкции из цемента могут служить длительное время без изменения основных свойств. Заводы, занимающиеся производством данного материала, стараются располагать в непосредственной близости к источнику добычи сырья, так как объемы переработки и перевозки материалов для изготовления цемента достаточно высоки.

Чтобы понять, из чего состоит цемент, достаточно показать химический состав цемента, самого используемого в строительстве, — портландцемент. Его изготавливают, применяя следующие пропорции:

  • оксид кальция – не менее 60%;
  • диоксид кремния – не менее 20%;
  • глинозем – не менее 4%;
  • оксид железа – не менее 2%;
  • оксид магния – не менее 1%.

Формулы других видов цемента схожи, корректируется лишь количество каждого ингредиента.

химический состав цемента

Основные характеристики цемента

Строительные материалы, в том числе и цемент, чаще всего проверяют на соответствие следующим характеристикам:

  • Прочность. Для проверки данной характеристики потребуется изготовить бетонный цилиндр, который впоследствии подвергают испытаниям на сжатие. Длительность воздействия на образец &mdsah; не менее 28 дней. Именно этот срок требуется для полного набора прочности материалу. После проверки и сравнения показателей в МПа, можно установить марку данного цемента, которые обозначаются: М200, М300, М400, М500, М600;

проверка цемента на прочность

  • Стойкость материала к воздействию коррозии. Находясь во влажной среде, бетонные конструкции, не обработанные специальными составами, подвергаются коррозии. Для устранения этого процесса рекомендуется использовать специальные добавки при формировании раствора для бетонирования. Тоже касается защиты от воздействия активных веществ и различной бытовой химии. Для работы в агрессивных средах и при повышенной влажности разработана специальная марка – пуццолановый цемент;
  • Морозоустойчивость. Данная характеристика определяется в циклах заморозки и разморозки материала, при которых он способен сохранять свои изначальные свойства. При замерзании влаги в порах и микротрещинах бетонного основания происходит расширение, что влияет на качество бетона и приводит к его разрушению. Для усиления структуры бетона, необходимо использовать специальные присадки, которые позволяют бетону выдерживать резкие температурные перепады. Также присадки используются для организации работы в зимнее время;
  • Водопотребность. Выражается в процентах по отношению к общему объему раствора требуемой пластичности. Максимальное значение водопотребности в портландцементе составляет 28%. Следует понимать, что смесь, которой требуется минимальное количество воды, дает более прочный и надежный бетон, а раствор, насыщенный водой, дает пористую структуру бетона, что характеризуется более низкой прочностью;
  • Срок схватывания. Данный показатель важен для организации работ. Он не должен быть слишком длительным или коротким, чтобы не нарушать процесс выполнения заливки основания или кладки. Данная характеристика регулируется количеством гипса в сухой смеси. Если объем гипса выше – схватывание происходит быстрее, если ниже – медленнее. Оптимально процесс вставания цемента происходит в течение 10 часов, а начало схватывания находится в пределах 40-50 минут.

Типы продукции по сфере использования

Для проведения различных видов работ требуются определенные качества раствора. Широкое применение получил портландцемент, который может использоваться для производства большинства видов работ. Но для специальных условий требуются другие марки:

  • Белый портландцемент. Данный материал отличает более тонкий помол и повышенное содержание гипса. Его применяют для оборудования наливных полов, так как белый цемент позволяет достичь высокого качества основания и привлекательного внешнего вида. При необходимости в состав цемента могут добавляться различные пигменты, что позволяет получать цветной раствор.
  • Сульфатостойкий портландцемент. Предназначен для сооружения конструкций, подвергающихся многократным воздействиям агрессивной и влажной среды. Этот материал используют при изготовлении свай и быков для мостов.
  • Шлаковый цемент. Используется для отливки конструкций и элементов, предназначенных для работы под водой или в земле.
  • Пуццолановый цемент. Характеризуется отличным сопротивлением к воздействию пресных вод и используется для монтажа гидротехнических конструкций.
  • Глиноземистый цемент. Данный материал применяется для возведения конструкций, работающих в морской воде, а также для производства ремонтных работ при отрицательных температурах.
Читайте так же:
Проект по изготовлению цемента

Исходные материалы для приготовления

Размещение производства цемента стараются планировать рядом с основными запасами сырья. Сырьем являются природные горные породы, добываемые открытым способом. Итак, из чего производят цемент:

  • Карбонатные породы. К ним относят: мел; ракушечник и прочие известняки; доломит; мергель. В промышленном производстве в основном применяются известняковые породы. Данный материал позволяет повысить эффективность взаимодействия в процессе обжига.
  • Глинистые породы. К ним относят: глину; глинистые сланцы; суглинки; лесс. Данный материал необходим для обретения пластичности смеси и используется в основном при изготовлении цемента сухим способом.
  • Добавки. Для получения определенных качеств цементного раствора, необходимо к основному составу добавлять вещества, которые способны корректировать свойства материала. К добавкам относят: глинозем; кремнезем; плавиковый шпат; апатиты.

Как готовят цемент на производстве

Основными веществами, из которых производят цемент, являются известняк и глина. Из этих двух составляющих специальным образом готовят клинкер, который впоследствии смешивается с прочими добавками, определяющими качество, марку и свойства раствора. Среди обязательных добавок присутствуют: гипс, доломит, цементит.

этапы производства цемента

В природе имеется клинкер в чистом виде — мергель, но из-за небольших запасов этого минерала, использовать его в промышленных масштабах не получается, поэтому отечественные и зарубежные производители готовят клинкер из традиционных материалов.

мергель

Производство цемента разбито на следующие этапы:

  • Для подготовки клинкера необходимо тщательно смешать ингредиенты в специальных барабанах большой емкости.
  • На следующем этапе подготовленная масса поступает в печь, где происходит обжиг в течение 3-4 часов при температуре близкой к полутора тысячам градусов. В результате образуется клинкер в виде небольших фракций (до 5 см в диаметре).
  • Далее, полученные зерна клинкера измельчают в барабанах с использованием шаровых грохотов. В процессе обработки материала необходимо добиться порошкообразного состояния смеси.
  • На заключительном этапе в готовый цемент добавляют необходимые присадки и отправляют на расфасовку по мешкам или хопрам.

Существует три способа изготовления цемента. Они различаются приемами обработки клинкера.

  1. Мокрый способ. Выработка клинкера производится с использованием воды, мела и глины. В результате смешивания веществ в барабане образуется влажная масса – шихта. Ее отправляют на обжиг, после чего полученные гранулы измельчают и смешивают с необходимыми добавками. Данный метод считается довольно затратным, поэтому в настоящее время чаще используют другие способы.
  2. Сухой способ. Позволяет сократить этап смешивания готовой смеси с добавками, так как весь процесс сводится к подготовке, дроблению и смешиванию уже готовых ингредиентов. Данная технология становится все более популярной, так как позволяет существенно сократить затраты на производство и конечную цену продукта.
  3. Комбинированный способ. В данной технологии используются различные формы производства клинкера, сочетающие в себе этапы производства, применяемые при сухом и мокром способах.

Как сделать цемент в домашних условиях

Прежде всего стоит сразу уяснить, что качественного продукта в домашних или гаражных условиях получить не удастся. Мало знать, как самому сделать цемент, ведь кроме этого потребуется приобрести специальное оборудование, ну или приложить максимальные мускульные усилия, что в конечном итоге оказывается довольно затратным и утомительным. Гораздо легче приобрести готовое изделие в магазине.

Наиболее простым способом получить в домашних условиях раствор, пригодный для цементирования мелких трещин, является приготовление смеси на основе следующих ингредиентов: воды, водной извести и каменной золы. Эти вещества перемешивают до получения однородной, вязкой массы, которую необходимо сразу же использовать, так как срок хранения этого раствора составляет не более двух часов.

Прочие варианты самостоятельного изготовления цемента предусматривают наличие печи для обжига материала и мельницы для размалывания клинкера в порошок.

Как сделать цементный раствор

Для приготовления цементного раствора потребуется сам цемент, вода и заполнитель (для штукатурных и кладочных растворов используется речной или карьерный песок).

Соотношение ингредиентов в растворе зависит от применения данного материала, но в большинстве случаев рекомендуется использовать формулу: 3 части песка на 1 часть цемента. Вода добавляется исходя из потребности в получении более пластичного или вязкого раствора.

При желании получить конструкцию с более высокими прочностными характеристиками, увеличивают долю цемента. Правильно начинать приготовление раствора со смешивания сухих фракций, и только после получения однородной массы начинают заливать воду небольшими порциями, постепенно добиваясь требуемой консистенции.

Что такое цемент — свойства, из чего делают

Сухой цемент

Материалы

Цемент – это распространенный материал не только в строительстве, но и в декорировании. Из него создают строительные блоки и целые фундаменты, элементы интерьера или сада. Но чаще всего он используется в возведении сооружений. Рассмотрим подробнее этот материал, что это такое и из чего делают цемент.

Что такое цемент — описание и технические характеристики

Сухой цемент

Сухой цемент выглядит как мелкий порошок, который при перемешивании с жидкостью переходит в пластичную массу. В таком виде материал может принимать любые формы под воздействием человека. После продолжительного контакта с воздухом масса застывает до твердого, каменного состояния.

Смеси принято делить по следующим признакам:

  • Назначению.
  • Времени, за которое раствор схватывается.
  • Виду основного материала (клинкера).
  • Скорости затвердевания.
  • Веществам, входящим в состав.
  • Показателям прочности.

К основным техническим характеристикам материала относят:

  • Морозоустойчивость. Сколько раз можно заморозить и дать оттаять материалу без потери прочности.
  • Прочность. Проверяют путем механического давления на затвердевший образец. В зависимости от скорости разрушения цементу присваивается та или иная марка.
  • Срок, за который схватывается материал. Важно при проведении работ в холодное время года.

История появления и сфера использования

Цемент пришел на смену вяжущим смесям, затвердевающим на воздухе, – гипсу и известняку. Эти материалы обладали низкой водостойкостью и быстро разрушались под воздействием внешних факторов. Прочность воздушных вяжущих веществ пытались повышать, добавляя к ним обожженную глину мелкого помола.

Точно известно, когда изобрели цемент, – в 1824 году. Тогда появился современный портландцемент, названный так из-за английского острова Портланд, состоящего из известняковых пород. После добавления в портландцемент мелких камней, песка и воды раствор можно было применять в качестве бетона. Он хорошо выдерживал нагрузки на сжатие, но плохо работал на растяжение. Через несколько десятилетий начали использовать металлическую арматуру для укрепления конструкций из цемента.

В зависимости от типа добавок и физических свойств цемент применяют в разных сферах:

  • изготовление скульптур или частей фасадов,
  • декоративное покрытие,
  • создание конструкций, находящихся в постоянном контакте с водой, кислотами или под землей.

Некоторые марки раствора используют для проведения аварийных работ в условиях пониженных температур.

Из чего сделан цемент, состав и пропорции сырья

Клинкер цементный

Требования, предъявляемые к физическим и химическим показателям цемента, влияют на состав. Есть четкие пропорции того, из чего состоит цемент – это глина и известняк в соотношении 3:1.

Главные составляющие цемента:

  • Клинкер (получают путем обжига известняка и глины. Под действием большой температуры происходит плавление и получается масса с большим содержанием кремнезема и диоксида кальция. От этих веществ зависят физические свойства материала).
  • Гипс (от его количества зависит, как быстро затвердеет раствор).
  • Добавки для придания тех или иных свойств.
Читайте так же:
Цементные панели для отделки наружных стен

Исходным сырьем при производстве цемента выступают различные горные породы. Это могут быть ископаемые карбонатного типа (мергель, мел, ракушечник, доломитовые породы) или осадочные породы (суглинок, лёсс, глинистый сланец).

Пропорции сырья для получения цемента:

  • 60% – известь.
  • 20% – кремниевый диоксид.
  • 4% – алюминий.
  • 2% – гипс.

К корректирующим добавкам относится: минерализаторы, железо, белитовый шлам, апатиты, глинозем и пр.

Самый распространенный состав цемента – портландцемент, имеет следующие пропорции: 25% кремниевого диоксида, 60% извести, 10% гипс и оксид железа, 5% глинозем.

Иногда говорят, что бетон – это то же, что цемент, но это неверное утверждение.

Марки цемента, какие бывают, применение

Марки цемента

По ГОСТу упаковка смеси должна содержать информацию о нем: наименование, производителя, класс и марку. Марка обозначает предел прочности затвердевшего образца в килограммах на один квадратный сантиметр. Прочность зависит от того, из чего делали цемент.

Смеси с маркировкой М300 используют во время монтажа сооружений без больших нагрузок.

Цемент М400 подойдет для производства железобетонных изделий и малоэтажного строительства.

Марку М500 применяют для строительства многоэтажных объектов и производства ЖБИ повышенной прочности.

Самый прочный вид цемента – М600, используют для возведения мостов и строительства военных объектов.

Маркировка по виду добавок

Марки цемента указаны в ГОСТе 31108-2016. Это последовательность букв и цифр, которая зависит от использованных в ходе производства добавок и целевого назначения смеси.

Первым идет обозначение вида смеси:

  • ЦЕМ I – обычный портландцемент, не имеющий добавок.
  • ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками (если добавок от 5 до 20%, то в маркировку добавляют букву А, если от 21 до 35% – В).
  • ЦЕМ III – шлакопортландцемент, содержит размолотый шлак (имеет три подтипа в зависимости от его количества в смеси: А – от 6 до 20%, В – от 21 до 35%, С – от 36 до 60%).
  • ЦЕМ IV – пуццолановый цемент с добавками вулканического происхождения.
  • ЦЕМ V – композиционный цемент, может включать в себя несколько добавок.

Маркировка цемента по виду добавок

После латинских букв А, В и С кириллицей указывается тип присадки:

  • И – известняк.
  • М, МК – микрокремнезем.
  • З – зола-унос.
  • Ш – шлак.
  • П – пуццоланы.
  • Г – глиеж.
  • К – композиционный, содержащий несколько присадок.

Следом в маркировке указан класс прочности застывшего материала. Нормальным принято считать набор прочности за 28 дней, хотя проверка также проводится на второй и седьмой день. После этого на 28-й день образец испытывают на специальном станке. Цифры указывают, какое давление в МПа может выдержать материал.

Соответствие класса и марки представлено в таблице:

КлассМарка
22,5М300
32,5М400
42,5М500
52,5М600

После цифр могут идти буквы Б, Н или М. Они говорят о том, с какой скоростью затвердеет раствор: быстротвердеющий, нормальнотвердеющий или медленнотвердеющий. Этот показатель зависит от того, из чего была сделана цементная смесь.

Иногда на упаковке также встречается маркировка «СС». Она не относится к современному ГОСТу и говорит о том, что состав сульфатостойкий.

Нередко производители указывают на упаковке устаревший ГОСТ 10178-85. В нем маркировка материала отличается. Чтобы не запутаться, можно воспользоваться таблицей соответствия маркировок.

Что такое цементный клинкер

Цементный клинкер

Клинкер – это материал, возникающий после первого этапа производства цемента. В специальной печи при температуре свыше 1000 градусов обжигают смесь известняка и глины. В результате получают гранулированный полуфабрикат.

Свойства готового клинкера определяются технологией нагрева, методом помола и охлаждения, составом сырья и добавлением присадок.

В клинкере обязательно присутствуют четыре элемента в определенных пропорциях: не менее 52% алита, 14-31% белита, 4-11% алюмината, 5-15% алюмоферрита.

Кроме изготовления цемента, клинкер используют для облицовки искусственных водоемов и печей, украшения фасадов зданий. Его применяют в качестве керамогранита для украшения интерьеров. Материал может выдержать высокую влажность, а также обладает хорошими теплоизоляционными свойствами.

Корректирующие добавки

Для доведения смесей до требуемых химических и физических показателей, при изготовлении цемента используют различные добавки, чтобы скорректировать его состав. Чаще всего их добавляют для получения оптимальной пропорции диоксида кремния и карбоната кальция в клинкере.

Недостаток диоксида кремния компенсируют добавлением в смесь песка или глины с высоким содержанием кремнезема. Для повышения количества диоксида железа добавляют колчеданные огарки.

Известковый компонент обычно не корректируют, так как его содержание в сырье является ключевым фактором использования именно такой извести для производства цемента.

В готовую смесь также добавляют корректирующие вещества, например, пластификаторы. Они повышают качество смеси, ее морозостойкость, улучшают физические свойства. Для этих целей используют апатиты, глинозем, кремнезем, плавиковый шпат.

Корректирующие добавки применяют для снижения стоимости готовых смесей. К ним можно отнести отходы других отраслей промышленности – колошниковую пыль (отделяется в доменных печах), газовые отходы ТЭС, шлаковые отходы цветной и черной металлургии.

Производство цемента, основные этапы изготовления

Этапы производства цемента

Процесс изготовления цемента состоит из двух основных этапов: производство клинкера и его перемалывание до вида мелкого порошка. Рассмотрим, как делают непосредственно цемент.

В первую очередь добывают сырье (глина и известняк), доставляют его до места переработки, измельчают и смесь обжигают под воздействием высоких температур.

С целью сокращения затрат на транспортировку, заводы по изготовлению цемента чаще строят недалеко от места добычи сырья.

Существует три способа изготовления цемента:

  1. Сухой.
  2. Мокрый.
  3. Комбинированный.

Сухой способ используется в основном зарубежными странами, тогда как в России производят цемент в основном по мокрому. Сырьем для мокрого выступает мягкая глина и сухой твердый известняк. В начале производства материалы тщательно измельчают (сначала дроблением, а затем помолом). Известняк дробят до частиц размером 8-10 мм. Глину измельчают до размера кусков не более 10 мм в вальцевых дробилках и вымачивают в болтушках, где она достигает влажности 70%.

Измельченная глина попадает в мельницу, где к ней добавляют известняк. Компоненты перемешивают и размалывают. В результате получают шлам влажностью 40%, который погружают в вертикальный бассейн. На этом этапе происходит корректировка состава с помощью добавок и оценка качества шлама. Одобренная смесь перекладывается в горизонтальные накопители, где она ожидает обжига.

В печи для обжига под действием высоких температур шлам расплавляется в клинкер. После охлаждения, его отправляют в дробилки, а затем в мельницы. Туда же досыпают гипс и добавки. Готовый цемент проходит оценку качества, упаковывается и поступает в продажу, или отправляется навалом.

В сухом методе все исходные компоненты – мергель, мел, известняк, глину, уголь – пропускают сквозь сушильный барабан и загружают в мельницу. Измельченные и перемешанные составляющие проходят оценку, и происходит корректировка состава смеси. Далее она поступает в шнеки с целью увлажнения и образования гранул. После этого смесь поступает в печь для изготовления клинкера. Дальше процесс такой же, как и у мокрого метода.

В комбинированном способе сырье подготавливается также, как в мокром. Затем шлам в специальном фильтре обезвоживается до влажности 12-15%. После смесь обжигают в печи, и дальше процесс повторяет мокрый способ.

Теперь известно, как производят этот материал, что входит в его состав. Останется только вычислить, сколько же потребуется цемента по формуле или через специальные онлайн калькуляторы, и можно приступать к необходимым работам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector