Veko-dekor.ru

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

Производство цемента

Производство цемента

Цемент пользуется огромной популярностью в строительстве. Его применяют как самостоятельно, так в качестве компонента многих строительных составов (к примеру, в производстве железобетона и бетона). Изготовление цемента – дорогостоящий и энергоемкий процесс. Заводы размещают в непосредственной близости к месту добычи сырья, из которого в дальнейшем будет создаваться продукт.

Производство цемента

Производство цемента включат 2 этапа:

  • получение клинкера,
  • измельчение клинкера и введение добавок.

На получение клинкера приходится приблизительно 70% себестоимости стройматериала.

Начинается все с добычи сырьевых материалов. Как правило, добыча известняка осуществляется путем сноса части горы, после которого открывается слой желто-зеленого известняка. Глубина залегания известнякового слоя – приблизительно 10 м, толщина – в среднем 0,7 м. После того, как сырье доставлено на завод, производится обжиг в специальной печи при температуре +1450°С, в результате которого получают клинкер.

На второй стадии производства цемента осуществляют дробление клинкера, гипсового камня, сушка добавок. Затем производится помол клинкера вместе с добавками и гипсом. Гипс добавляют в размере 5% от общей массы, добавки вводят в зависимости от типа смеси.

Однако, учитывая тот факт, что технические и физические характеристики сырьевого материала могут отличаться, для каждого типы сырья предусмотрен свой способ подготовки.

Производство цемента сухим способом

Способы производства цемента:

  • мокрый,
  • сухой,
  • комбинированный.

Изготовление цемента мокрым способом

Мокрый способ предусматривает изготовление цемента с применением карбонатного компонента (мела) и силикатного компонента (глины). Также используются железосодержащие добавки (пиритные огарки, конверторный шлам и пр.). Влажность мела не должна быть более 29%, а влажность глины – не выше 20%. Называется этот способ производства цемента тому, потому что измельчение сырья осуществляется в воде, на выходе образуется шихта в виде суспензии на водной основе. Влажность шихты – 30-50%. Далее производится обжиг шлама в печи, в результате которого выделяется углекислота. Образовавшиеся шарики-клинкеры перемалывают в тонкий порошок под названием цемент.

Производство цемента сухим способом

Производство цемента сухим способом

Данный способ по праву считается наиболее экономически выгодным. Особенность его в том, что на всех стадиях используются материалы только в сухом состоянии. Выбор схемы производства цемента определяется химическими и физическими характеристиками сырья. Наиболее востребованным признано изготовление материалов во вращающихся печах, в котором используются глина и известняк.

После того, как глина и известняк прошли измельчение в дробилке, их сушат до требуемого состояния (влажность — не более 1%). Просушка и измельчение производиться в сепараторной машине, после чего смесь отправляется в циклонные теплообменники, где находится не боле 30 секунд. Далее идет стадия, на которой производиться обжиг сырья с дальнейшим перемещением в холодильник. Затем клинкер направляется на склад, где происходит его перемалывание и фасовка. Подготовка гипса и добавок, а также хранение и транспортировка цемента идентичны тем, которые производятся при мокром способе.

Комбинированный вариант производства цемента

Шлам получают «мокрым» способом, после чего смесь обезвоживается в специальных фильтрах до того момента, пока уровень влажности не достигнет 16-18%. Далее сырье отправляют на обжиг. Второй вариант комбинированного способа производства цемента предусматривает сухое изготовление сырьевой массы, в которую затем вводят 10-14% воды и гранулируют. Размер гранул не должен превышать 15 мм. Далее производится обжиг.

Производство цемента комбинированным способом

Для каждого способа производства используют свое оборудование и определенную последовательность операций.

Современные производства ориентируют деятельность на получение материала сухим методом. Его по праву считают будущим цементной промышленности.

Читайте так же:
Как замешать цемент м400

Что потребуется для реализации бизнеса?

Для обустройства мини-завода потребуется:

  • дробилка для известняка;
  • мельница-мешалка для глины;
  • мельница, которая помогает измельчать продукцию;
  • вращающаяся печь, необходимая для обжига;
  • шаровая трубная мельница для измельчения и смешивания сырья;
  • промышленный холодильник, где будет охлаждаться клинкер;
  • шламбассейны и баки;
  • электрофильтры;
  • бункер для отработанного газа;
  • оборудование для упаковки мешков.

Чтобы сэкономить на обустройстве производственного цеха, можно заказать б/у оборудование.

Перспектива развития предпринимательского дела зависит от варианта добычи сырья. Для начала проходит разработка известнякового месторождения, глины. Карьер можно купить или арендовать. Добытый материал необходимо измельчать до кусков диаметром 10 см. Если завод удален от месторождения, то сырье нужно транспортировать к рабочему цеху. Известняк сушат, измельчают, для этого используются специальные мельницы. Дальше его смешивают с остальным сырьем. Добыча, транспортировка – все это влечет за собой серьезные финансовые затраты. На начальном этапе бизнеса лучше закупать сырьевые компоненты. Для этого следует искать оптовых поставщиков.

Для производства понадобится (на месяц):

  • зола – 6 508 т;
  • гипсовый камень – 752 т;
  • известняк – 14 758 т;
  • каменный уголь – 3667 т.

Для изготовления цемента потребуется помещение площадью примерно 400 кв. м. В нем должны быть потолки высотой более 4 м. Лучше всего помещение искать за пределами населенного пункта. Внутри здания должна быть хорошая вентиляция.

Производству нужны примерно 80 рабочих и 5 человек административно-управленческого персонала.

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.

Из чего делают цемент: подробный состав

Основой любого вяжущего является цементный клинкер и всего 15−20% минеральных добавок. Именно от него зависит крепость будущего цемента и прочие его характеристики. Представляет собой продукт обжига сырья (в основном это известняк и глина), имеющего вид гранул от 1 до 6 см.

Клинкер

Весь процесс обжига происходит в специальных печах при высоких температурах − примерно +1500°C. Образуется вязкое вещество, надёжно скрепляющее все гранулы клинкера. Позже эти гранулы дополнительно обрабатывают и дробят. Есть несколько видов изготовления вяжущего, но производство клинкера практически всегда остаётся без изменений.

Гипс также является неотъемлемым компонентом любого вида цемента. Его долевое содержание не превышает 6%. Именно благодаря ему происходит регулирование времени схватывания цементного теста.

Гипс

Добавки – необходимый ингредиент для любого вяжущего. Именно они гарантируют вяжущему веществу определённые характеристики и увеличивают их показатели, например, морозостойкости, прочности и другое. В зависимости от того, какие именно добавки использовались, различаются цементы по химическому составу и, соответственно, области применения.

Читайте так же:
Как отстирать пятна цемента

Таблица добавок

Химический состав цемента

«Химия» цемента – сложное направление работы с вяжущей смесью. Да и знать подробную химическую формулу всех составляющих строителям необязательно. Прежде всего, это необходимо инженерам и техникам, испытывающим новые комбинации состава скрепляющих смесей. Обычно цемент состоит из следующих компонентов.

  • 67% − оксида кальция (СаО);
  • 22% − диоксида кремния (SiO2);
  • 5% − окиси алюминия (Al2О3);
  • 3% − оксида железа (Fe2O3);
  • 3% − прочие компоненты.

Характеристика минералов цементного клинкера

Минеральные породы

Трехкальциевый силикат обуславливает свойства материала, включая скорость затвердевания. Вещество выделяет тепло и обладает высокой прочностью. Добавки, содержащиеся в фазе алита, влияют на его характеристики, изменяют структуру.

Двухкальциевый силикат (C2S) медленно затвердевает, почти не выделяет тепло, но постепенно приобретает высокую прочность. Техническим свойствам портландцемент обязан белиту и алиту, поскольку концентрация этих твердых растворов в клинкере превышает 70%. Объем между кристаллами силикатов заполнен различными веществами, не влияющими на свойства материала.

В процессе обжига трехкальциевый алюминат очень быстро затвердевает и выделяет большой объем тепла, но при этом получается не очень прочным. Присутствие значительного количества минерала в клинкере провоцирует появление коррозии, в портландцементе содержание вещества не превышает 5%.

Целит обладает высокой скоростью взаимодействия с молекулами воды, однако раствор алюмофферита кальция не влияет на процесс затвердевания материала.

Содержание основных минералов в клинкере:

Щелочные оксиды попадают в сырье, используемое при производстве цемента, с полевым шпатом или глиной. Большая часть примесей при обжиге испаряется, а остальные включаются в состав других соединений. Количество щелочей в клинкере стараются уменьшить до 1%, поскольку они препятствуют затвердеванию раствора.

Окись кальция появляется при неполном обжиге, вследствие нарушения соотношения между основными компонентами сырья. Вещество присоединяет молекулы воды, увеличивает объем твердой фазы, что приводит к растрескиванию и потере пластичности клинкера.

Чтобы снизить содержание окиси кальция, гранулы перед измельчением месяц держат на складе.

Добыча глины

Для производства клинкера в карьерах добывают сланцы и глинистые породы, в которых содержатся соединения алюминия, железа, а также известняки. Сырьевые смеси обжигают до спекания.

Полученный промежуточный продукт измельчают, добавляют гипс и производят портландцемент, из которого изготавливают прочный бетон, плитку для облицовки, искусственный камень.

Для создания других видов строительного материала клинкер соединяют с ракушечником и шлаком или смешивают с добавками.

Чтобы получить глиноземистый цемент, обжигают смесь бокситов и известняков. Состав не пропускает влагу, устойчив к высоким температурам, подходит для производства жаропрочного бетона, а также используется при аварийных работах.

При нагревании известняков до 1 тыс.° получают романцемент, который применяется для создания панелей и блоков, но обладает меньшей прочностью.

Как делают цемент на производстве?

Для приготовления цемента используются карбонатные и глинистые породы. Также для создания цемента могут применяться промышленные отходы, например, шлаки. Само создание цемента состоит из трёх последовательных шагов:

  1. Изготовление основы. В результате завершения первого шага мы имеем шлам – продукт смеси известняка (три части) и глины (одна часть). Но точная пропорция смеси корректируется от свойств компонентов и изменяется с целью создания конечного продукта с высокими характеристиками;
  2. Вторым шагом является высокотемпературная обработка шлама при температурах близких к 1500 градусов по Цельсию и дальнейшее измельчение полученной субстанции до порошкообразного состояния;
  3. Третьим, заключительным шагом становиться добавления в полученную субстанцию гипса от 3 до 7%, а так же других компонентов, для придания дополнительных свойств цементу, например морозоустойчивости.
Читайте так же:
Заливка цемента без щебня

Технология приготовления цемента

Дополнительные добавки придают индивидуальные свойства цементу, поэтому можно выделить отдельные виды цемента:

Photo of Как выбрать надёжный обеденный стол для дома

Как выбрать надёжный обеденный стол для дома

Photo of Как выбрать хороший веник для бани

Как выбрать хороший веник для бани

  • гидрофобный – устойчив к воздействию влаги, содержащейся в атмосфере. Его использование придает бетону повышенную водонепроницаемость и морозостойкость вплоть до F1000;

Бетон с повышенной водонепроницаемостью

  • белый – чаще всего используется для приготовления сухих смесей, готовых к употреблению;

Белый цемент

  • расширяющийся цемент. Тогда как остальные виды цементов уменьшаются в объеме при твердении бетонной смеси, расширяющийся цемент позволяет достичь обратный эффект;
  • пуццолановый цемент – отличается пониженным тепловыделением. Чаще всего используется для бетонирования объемных объектов, благодаря сниженному тепловыделению значительно уменьшается опасность неравномерной осадки (а следовательно и растрескивания);
  • цветной цемент – используется для изготовления изделий, не требующих дальнейшей обработки. Используется либо белый клинкер, либо вводятся красители в бетонную смесь;

Цветной цемент

  • глиноземистый цемент – его отличительная особенность состоит в том, что до 50% прочности он набирает уже в течение суток после укладки бетонной смеси. Благодаря выделению большого количества тепла часто используется при строительстве в зимнее время.

Глиноземистый цемент

Производство цемента своими руками

Главной проблемой в приготовлении цемента своими руками является необходимость обжига при высокой температуре. Поэтому понадобится как минимум обжиговая печь и мельница для того, чтобы измельчить приготовленный клинкер. Но даже в этом случае в домашних условиях вряд ли удастся получить цемент для приготовления бетона марки свыше М200. Хотя и этот результат возможен лишь при условии строжайшего соблюдения пропорций и этапов техпроцесса.

Обжиговая печь

Перед приготовлением цемента своими руками нужно оценить 2 фактора:

  • фронт работ. Создание самодельной производственной линии оправдано только при условии сравнительно большого объема работ;
  • условия работы. Учитывая небольшую прочность конструкций из бетона с использованием самодельного цемента, целесообразно применять его только для конструкций, не испытывающих серьезных нагрузок.

Собственно приготовление цемента в домашних условиях проходит в том же порядке, что и на цементном заводе: подготавливается сырье, обжигается в печи, перемалывается и смешивается с добавками. При «кустарном» производстве есть и свои преимущества – цементу можно придать любые свойства, экспериментируя с исходным сырьем.

Мельница для помола клинкера

Для получения обычного портландцемента рекомендуется использовать измельченный мел и измельченный каолин (75% мела и 25% каолина). Это сырье необходимо тщательно смешать. Затем происходит его обжиг в печи и помол на мельнице. В полученный порошок необходимо добавить 5% гипсового порошка.

Существуют и экзотические рецепты для приготовления, например, глицеринового цемента, китайского цемента, алмазной замазки. Подобные варианты не рассматриваются, так как они применяются только для решения узкоспециализированных задач.

Приготовление цементного раствора

Любой цементный раствор состоит из воды, вяжущего (сам цемент) и заполнителя (чаще всего песок). Соотношение вяжущего и заполнителя зависит от вида выполняемых работ. Так, для штукатурочной смеси можно принять соотношение цемента и песка 1:6, но, например, для кладки кирпичей соотношение вяжущего и заполнителя следует уменьшить как минимум до 1:3.

пропорции растворов

Если смесь готовится для заливки фундамента, то можно еще снизить содержание заполнителя, в таком случае соотношение вяжущего и наполнителя составляет 1:1 или 1:2. Кроме того в смесь для заливки фундамента часто добавляют щебень.

Пропорции бетонной смеси

Также во время приготовления смеси нужно обратить внимание на водоцементное отношение. Конечно, оптимальное соотношение устанавливается для каждого вида смеси, но следует помнить, что чрезмерное содержание воды ухудшает качество раствора после твердения.

Читайте так же:
Бандаж для цементных печей

Цементный раствор

Процесс приготовления раствора также имеет некоторые нюансы. Рекомендуется перемешивать вяжущее и заполнитель в сухом виде, и только потом добавлять воду. Также имеет значение в каком порядке компоненты загружаются в емкость. Оптимальным считается послойная загрузка песка и цемента и их равномерное распределение в емкости. При необходимости приготовить большой объем раствора слои песка и цемента можно чередовать несколько раз. Указанные рекомендации облегчат перемешивание смеси и сделают ее более однородной, исключив комковатость.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановый портландцемент относится к группе сульфатостойких цементов. Технология сульфатостойких цементов отличается от обычной: во-первых, при помоле в портландцементный клинкер вводят активную минеральную добавку в намного большем количестве, чем в обычный ПЦ. Процент этой добавки определяется в зависимости от ее вида (это могут быть трассовые вещества и минеральные гидравлические вяжущие). На упаковке цемента всегда есть сведения о добавке и ее проценте: например, ДО 20 – этот цемент «почти» бездобавочный. Трепел, опока, диатомит добавляются в цементы в малых количествах, поскольку этим добавкам свойственна не только высокая гидравлическая активность, но и повышенная потребность в воде затворения, в результате чего готовая бетонная смесь будет иметь густоту выше нормы, что делает укладку сложной и может привести к снижению качества бетонирования. А вот у трасса, туфа, пемзы и у всех остальных пуццоланов нет этих «побочных» эффектов, поэтому процент этих добавок в цемент может быть намного выше – до 40%. На упаковке цемента все это написано.

Пуццолан 14313

Пуццолановый портландцемент можно отличить даже визуально – порошок отличается светлым цветом, светлее чем обыкновенный цемент. Плотность пуццоланового ПЦ меньше – всего 2,8-2,9 т/м3. (Имеется в виду истинная плотность, без учета воздушных пор; для сравнения: истинная плотность портландцемента бездобавочного М500 равна 3,2 т/м3). Поэтому при одной и той же рецептуре смеси и количеству введенного в замес цемента бетон и раствор на пуццолановом ПЦ будет более плотным, выход смеси также будет больше – но и плотность получится слишком высокой, что препятствует эффективной укладке смеси.

Пуццолан 14320

К пуццолановым цементам требуется особый подход: их добавляют в растворы количественно больше по сравнению с обычными (расход цемента увеличивают на 5-10%), и/или вводят пластификатор для повышения удобоукладываемости смеси. Теперь о приятном: хотя первые трое-шесть суток твердения бетоны на пуццолановом ПЦ «отстают» от классических, не имеющих в своем составе гидравлической добавки, зато после полугода набора прочности в воде изделия приобретают прочность цементного камня, а их поверхность уже через 28 суток нормального твердения приобретает уникальные качества: не происходит выщелачивания в пресной воде, не наблюдается разрушений даже в жесткой минерализованной, агрессивной, сульфатной и морской воде. Таким образом, применение пуццоланового ПЦ и бетонов на его основе оптимально для конструкций, от которых требуется повышенная химико-физическая стойкость и возможен набор марочной прочности в воде и влажных средах. Одна из перспектив для пуццолановых цементов связана с развитием технологии экобетона.

Пуццолан 14314

Из истории пуццолановых добавок

Известковые растворы способны твердеть, поглощая диоксид углерода из воздуха, а без доступа воздуха твердение прекращается. В части прочности известковые штукатурки без добавок малостабильны, но добавка природного трасса резко меняет их химию и физику. Об этом знали еще в глубокой древности: ученые подтверждают невероятный исторический возраст первых известковых штукатурок — порядка 7,5 тысяч лет.

Читайте так же:
Как пользоваться белым цементом

Пуццолан 14315

В измельченном вулканическом туфе содержится свободная кремниевая кислота и ряд минералов, а вода связана химически и физически. Добавка кремнеземистых веществ в бетон придает ему сульфатостойкость, но главное — позволяет строить и на земле, и под землей, и в воде. После добавки активного кремнезема известь способна твердеть без доступа воздуха, и даже под водой. Причем при контакте с водой содержащие трасс растворы твердеют и достигают марочной прочности еще быстрее чем на воздухе.

Пуццолан 14319

Трасс и пуццолана в древности

О том, что трасс, пемза, вулканический туф, в мелкоразмолотом виде добавленный к цементной строительной смеси, не только изменяет ее реологию, но и значительно повышает физическую прочность и стойкость в агрессивных средах, знали еще древние римляне. Древние водопроводы и мостовые акведуки были построены из бетона с трассовыми добавками, что дало конструкциям прочность в воздухе и в воде. Добавка трасса к известковому раствору включает сложную цепь химических процессов, в частности: известковый раствор с трассом способен затвердевать не только под действием воздуха, но и полностью погруженным в речную или морскую воду. О вредном воздействии сульфатов и солей на бетон (и о том, как быстро на бетонных конструкциях появляются высолы) — отдельная долгая тема.

Пуццолан 14321

Опыт римского бетона датируется первым веком до н.э. Тысячи лет развития технологии отделяют нас от Древней Греции, Финикии, Рима, но гидротехнические сооружения глубочайшей древности не только сохранились (фрагментами), но даже способны работать. А в древних «Справочниках Строителей» есть рекомендации о приготовлении вяжущего из извести, кирпичной муки и трасса. Древние славяне тоже знали об этом, и добавляли молотую обожженную глину в известь, чтобы добавить водостойкости известковым штукатуркам.

Пуццолан 14318

В 16 веке римские технологии уже стали повсеместными, а в Европе пуццолану стали звать трассом. Добавляли трасс с той же целью — чтобы бетонные строения стали прочнее и не боялись воды, а название «трасс» историки относят к цементным полам террацо, пришедшим из Италии и также имеющим в корне латинское «терра» – земля.

Современное применение трасса

Трасс в наше время добывают во многих странах: в Германии – берега Рейна и поныне славятся залежами трасса, вулканическая зона добычи известна с глубокой древности и до сих пор не исчерпана. Залежи трасса на Рейне очень мощные, порядка нескольких десятков метров и при этом поверхностные, и разрабатываются открытым способом.

Пуццолан 14316

Трасс может храниться сколько угодно, но при добавке в бетонную смесь, где присутствует цемент, вода и гидравлическая известь, начинается реакция, одним из процессов которой является связывание извести и рост плотных молекулярных оболочек на ее частицах. Еще один нюанс: набор прочности трассосодержащего бетона отличается от обычного – график плавнее и медленнее, а это значит, что опасные для массива внутренние напряжения не появятся. Химия трассосодержащих растворов очень сложна и ее нюансы не так уж важны для частного строителя. А вот в современных бетонах мастера разбираются, и покупают цемент с нужным составом: поскольку от фундамента (особенно при высоком УГВ), от эко-парковки или садовой дорожки требуется повышенная стойкость к воде, то практично применить трассосодержащий цементный продукт.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector