Sarvtor.ru

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

Производство 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.

Современный цементный завод: предыстория появления

Название вяжущего порошка произошло от лат. caementum, переводимого как «раздробленный, разбитый камень». Разнообразие данных веществ появились вследствие потребности преодоления низкой влагостойкости гипсовых и известняковых веществ. Прежде изготовление цемента осуществлялось на основе кирпичных остатков. Издревле дробились глинистые и вулканические образования, в том числе, пуццоланы из пепельных отложений Везувия.

Оптимальный способ производства был разработан гораздо позже, когда вяжущая смесь понадобилась в значительном объеме и за доступную цену.

  • Запатентовал портландцемент каменщик Джон Аспинд в 1824 г.
  • Отечественный специалист Егор Челиев в 1825 г. выпустил книгу, посвященную вяжущему порошку для подводных работ.

Своё наименование портландцементный порошок получил от места добычи сырья – острова Портленд. На Туманном Альбионе эту каменную структуру считали престижным стройматериалом. У Аспинда искусственным путём получилось изготовить продукт, практически не уступающий в качестве натуральному. Однако делалось это без пропуска через печь (обжига). Больше соответствует тому, что сегодня делается для получения цемента, описание в трудах Челиева.

Способы приготовления

Производственные схемы, с помощью которых создают цементный порошок, имеют несколько вариаций. Так, самым простым считается способ с высушенной базой, при котором все составляющие дробят несколько раз, а затем обжигают и охлаждают. Простота и минимальные энергозатраты отражаются на стоимости – она невысокая. Кроме этого, строительный цемент можно приготовить:

  • Мокрым методом, при котором база для сырья представляет собой вязкую кашу, состоящую из мела и жидкости. Дробят в порошок смесь уже после сушки и печной обработки;
  • Комбинированным способом, который включает в себя описанные выше варианты. Такой цемент получается более влажным, ведь содержит около 20% влаги. Вязкую кашу сушат, гранулируют, а только потом обжигают в специальных печах.
Читайте так же:
Цемент черкесский с доставкой

Существует также бесклинкерная схема, где база – это гидравлический или доменный шлак. В таком цементе присутствует значительное количество модификаторов и активаторов, которые улучшают характеристики готовой смеси. Сырье дробится и перетирается, а затем используется для строительных целей. Осуществление любой из схем требует наличия высокотехнологичного оборудования, а именно добывающих машин, печных установок, фасовочных станков и транспорта для доставки.

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.

Сухое производство цемента

После того как известняк и глина поступили из карьера, сырье перемалывается. Далее идет смешивание и сушка, а также помол в сепараторной мельнице. На следующем этапе полученная смесь при помощи пневматических установок перемещается к смесительным аппаратам, где производится корректировка.

Если говорить о применении глиняного компонента, то необходимо подать сырье в шнеки, где осуществляется увлажнение водой до 10-11 %. В остальном производство цемента сухим способом ничем не отличается от вышеописанного.

Единственное, что можно сказать на эту тему, так это то, что тут крайне важен процесс подготовки сырья. Обжиг может осуществляться не только во вращающихся печах, но и в шахтных и т. д. Естественно, выбор оборудования для производства цемента влияет на метод, которым будут проводиться работы.

Технология производства цемента

Существуют определенные технологии изготовления, благодаря которым на выходе получают цемент достойного качества. Любые отступления от них изменяют свойства готового продукта и влияют на возможность его дальнейшего применения в строительстве.

Сырье для производства

В качестве исходного сырья используют:

  1. Различные виды глины (глина, глинистая горная порода, суглинок, глинистые сланцы, лессовидный суглинок).
  2. Карбонатные породы (мел, известняк, мергель, доломитовые осадочные горные породы, известняк-ракушечник).
Читайте так же:
Пигменты для цементных смесей

Помимо основных компонентов в состав цемента вводятся корректирующие добавки, изменяющие свойства цемента. Это гипс, фосфогипс, апатит, а также кремнеземистые, глиносодержащие и глиноземистые добавки.

Сырье добывают на известковых и глиняных месторождениях в виде руды. На транспортере происходит измельчение руды до кусков 10-15 см в диаметре. Данный материал транспортируется на завод, где измельчается и обжигается в печах.

Схема изготовления цемента на заводе

Оборудование

В процессе производства цемента необходимы комплекты оборудования для выполнения следующих операций:

  • Добыча сырья.
  • Транспортировка сырья к месту производства.
  • Дробление сырья.
  • Обжиг сырья для получения клинкера.
  • Измельчение гранул клинкера.
  • Смешивание измельченных компонентов.
  • Фасовка цемента в мешки.

Мини-завод

В отличие от огромных заводов по производству цемента, мини-завод дает возможность в короткие сроки начать собственное производство этого стройматериала. Отпадает необходимость возведения капитальных сооружений. Небольшие размеры позволяют сократить штат сотрудников.

Используемое оборудование имеет меньшие размеры и энергопотребление, поэтому быстро окупается. При всей экономии, качество производимого цемента соответствует европейским стандартам. Цена такого мини-завода зависит от комплекта оборудования. В среднем она может составлять около 2,5 миллиона рублей.

Сухой способ производства и его технология

Данный способ является наиболее экономичным. Вода в работе не используется. Известняк и глинистую породу дробят, сушат, а затем мелко перемалывают. Смешивают полученную муку и обжигают в печах для получения клинкерных гранул. Дальнейший процесс не отличается от приготовления цемента другими способами. Клинкер перемалывается, в него вводятся корректирующие добавки. На выходе получается готовый продукт.

Как сделать цемент от этапа добычи до момента складирования можно посмотреть на видео:

Пластификатор

Пластификатор представляет собой химическую добавку в цемент, которая способна повысить прочность цементного раствора и улучшить его пластичность. Тем самым сокращается расход цемента, а прочность застывшего раствора увеличивается.

Кроме того, некоторые разновидности пластификаторов способны улучшать морозостойкость, водонепроницаемость и устойчивость раствора к образованию «высолов». Цементный раствор, в который добавлены пластификаторы, не будет растрескиваться на морозе или на жаре, а служить будет в несколько раз дольше.

Формы

При испытании цемента на прочность используются специальные формы.

Они изготавливаются из стали и служат для следующих целей:

  1. Для изготовления образцов цемента и бетона.
  2. Для определения линейной усадки цементного раствора.
  3. Для вычисления предела прочности цемента или бетона на сжатие и растяжение.

Шнеки

Шнеки представляют собой транспортеры, по которым осуществляется подача цемента в дозаторы. Проталкивание цемента по трубе шнека осуществляется при помощи вращающейся спирали.

Для ее вращения используется мотор-редуктор. Шнеки могут располагаться в любой плоскости, обеспечивая нужное направление подачи цемента. Диаметр шнековой трубы является стандартным — 219 мм. При необходимости длину шнека можно увеличить путем установки дополнительных звеньев.

Гидратация цемента

Гидратация цемента — это процесс твердения цементного раствора при его взаимодействии с влагой. Процесс гидратации может замедляться или вовсе прекращаться при высыхании цементного раствора или при его замерзании.

В частности, в летний зной раствору угрожает пересыхание. Поэтому в течение первой недели залитый цементный раствор желательно поливать водой или накрыть полиэтиленом для предотвращения испарения влаги. Зимой следует сооружать укрытия для предотвращения замерзания раствора.

Скорость гидратации можно также изменять путем добавления в цементный раствор соответствующих модификаторов. Они способны повысить устойчивость раствора к морозу и к пересыханию.

Добавки в цемент для гидроизоляции и для цвета

При помощи специальных наполнителей — колеров, удается обеспечить цементному раствору гидроизоляционные свойства. При смешивании с цементным раствором такие добавки способствуют образованию кристаллов, препятствующих быстрому испарению из раствора влаги.

Читайте так же:
Раствор цемента с плиточным клеем

Прочность такого раствора улучшается. При окончательном застывании происходит разрастание кристаллов и закупоривание имеющихся в бетоне пор. Такой бетон становится водонепроницаемым.

При помощи добавок изменяется цвет цементного раствора. Для этого используются красители на основе оксидов различных металлов. Например, красная окись железа сделает цемент красным, зеленая окись хрома придаст цементу зеленый цвет, обыкновенная сажа сделает цемент черным.

Перевалка цемента

Перевалка готового цемента — это процесс его отгрузки в цементовозы при помощи специального оборудования и последующей разгрузки. Для перевалки цемента используются загрузочные устройства, имеющие возможность опускаться в открытый люк цементовоза и герметично там фиксироваться.

Вытесняемый из цементовоза воздух выводится наружу посредством пылевого вентилятора. В качестве оборудования для разгрузки используются боковые и донные разгружатели. При перевалке цемента из вагонов применяются шнековые лотки, подъемники и насосы.

Как это происходит показано на видео:

Фасовка в мешки, оборудование

Фасовка различных видов цемента в отдельные мешки производится с целью его точного дозирования, а также защиты цемента от влаги. Материалом для мешков служит многослойная крафт-бумага, обладающая повышенной влагостойкостью. Расфасовка цемента осуществляется посредством специальных фасовочных аппаратов, работающих в полуавтоматическом или автоматическом режимах.

Цемент подается из силоса в фасовщик, откуда производится его засыпка в мешки. Когда мешок достигает требуемого веса, подача цемента останавливается. Полный мешок упаковывается и подается на транспортер.

Складирование, хранение и перевозка цемента

Цемент имеет ряд особенностей, которые оказывают влияние на способы его хранения. Он постепенно теряет свои качества не только при контакте с сырыми поверхностями, но и ввиду поглощения влаги из воздуха.

Поэтому хранение цемента в мешках допускается только в закрытых складских помещениях, имеющих нормальную влажность и достаточную вентиляцию.

Иначе обстоит дело с хранением рассыпного цемента. Склады для него, в зависимости от особенностей конструкции, могут быть силосными и бункерными.

Силосные склады — это металлические или железобетонные цилиндры-емкости, установленные вертикально. В нижней части имеются конусы для выдачи цемента в цементовозы. Бункерные или полубункерные склады представляют собой различные по форме емкости, размещаемые как поверх уровня почвы, так и под землей. Подача цемента в хранилища осуществляется транспортерами, а его выгрузка — при помощи шнековых механизмов.

Для перевозки цемента по железной дороге используются специальные вагоны-цементовозы. В них цемент перевозится насыпью. Это довольно экономичный способ, позволяющий быстро разгружать вагоны. При перевозке цемента в мешках используются обычные товарные вагоны.

Доставка цемента цементовозами

Для перевозки цемента по автодорогам используются цементовозы, представляющие собой тягачи с установленными на них цистернами. Их различают по грузоподъемности и способу загрузки. Самозагружающиеся машины способны в автоматическом режиме загружать рассыпной цемент из железнодорожных вагонов и силосов.

  • Виды цементов
  • Цементные заводы России
  • Продавцы цемента
  • Статистика отгрузки
  • Статистика потребления
  • Обзоры рынка
  • Цементные заводы мира
  • Энциклопедия цемента
  • ГОСТы и СНиПы
  • Отгрузка щебня
  • Отгрузка песка
  • Потребление щебня
  • Потребление песка
  • Производители и продавцы
  • Обзоры рынка
  • ГОСТы и СНиПы
  • Добавки и пигменты
  • Оборудование
  • Перевозки
  • Стеновые материалы
  • Сухие строительные смеси
  • Научные учреждения

Дата публикации: 04.03.2006Количество просмотров: 12076

Цемент и изготовляемые из него бетон и железобетон являются в настоящее время основными строительными материалами, которые используются в самых разнообразных областях строительства. Цемент представляет собой вяжущий материал, который при затворении водой превращается в пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. Для строительных нужд вяжущие материалы стали использовать уже в глубокой древности. Одним из первых вяжущих материалов служила природная необожженая глина. Широкое распространение глинистых пород в природе и простота изготовления из них вяжущего материала обусловили повсеместное его применение. Однако со временем из-за слабых вяжущих ее свойств и малой стойкости во влажных условиях глина перестала удовлетворять требованиям строителей.

Читайте так же:
Чем покрасить поверхность цемента

Примерно 3000-4000 лет до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига. Первые искусственные вяжущие — строительный гипс (получаемый обжигом гипсового камня), а затем и известь (получаемая обжигом известняка) – были применены при строительстве уникальных сооружений: бетонной галереи легендарного лабиринта в древнем Египте (3600 год до н.э.), фундаментов древнейших сооружений в Мексике, Великой Китайской стены, римского Пантеона. Глина, гипс и известь способны твердеть и служить только на воздухе, поэтому эти вяжущие материалы получили название воздушных. Все воздушные вяжущие характеризуются относительно невысокой прочностью. Со временем научились повышать водостойкость известковых растворов, вводя в них тонкомолотые обожженную глину, бой кирпича или вулканические породы, известные под названием «пуццоланы». Так их называли древние римляне по месту залежей близ города Поццуолли. На Руси развитие производства вяжущих материалов связано с возникновением древних городов — Киева, Новгорода, Москвы и др. Вяжущие материалы использовали при возведении крепостных стен, башен, соборов. В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ», который наряду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также производством извести.

Несколько тысячелетий гипс и воздушная известь были единственными вяжущими материалами. Однако они отличались недостаточной водостойкостью. Развитие мореплавания в XVII — XVIII вв. потребовало для строительства портовых сооружений создания новых вяжущих, устойчивых к действию воды. В 1756 году англичанин Д. Смит обжигом известняка с глинистыми примесями получил водостойкое вяжущее, названное гидравлической известью. В 1796 году англичанином Д. Паркером был запатентован роман-цемент, способный твердеть как на воздухе, так и в воде. В наше время эти вяжущие утратили практическое значение, но до второй половины XIX в. они были основными материалами для строительства гидротехнических сооружений. Интенсивное развитие промышленности в России в XVIII в., когда было построено 3 тысячи промышленных предприятий, не считая горных заводов, потребовало систематизации накопленного опыта производства и применения вяжущих, создания более эффективных их видов. В 1807 году академик В.М. Севергин дал описание вяжущего вещества, получаемого обжигом мергеля с последующим размолом. Полученный продукт по качеству был лучше роман-цемента.

В 1825 году Е.Г. Челиев в книге «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений» обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов, накопленный при восстановлении Кремля, разрушенного во время Отечественной войны 1812 гда. В Англии в этом же направлении работал Д. Аспдин. В 1812 году он получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», названного им портландцементом. Полученное Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность роман цемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига, однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Челиевым , ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Аспдина. Со второй половины XIX века портландцемент прочно вошел в строительную практику. В России над его созданием и совершенствованием много работал А.Р. Шуляченко , которого называют отцом русского цементного производства. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы почти полностью вытеснили в России цементы иностранного производства. Русские ученные А.Р. Шуляченко , Н.А. Белелюбский и И.Г. Малюга в 1881 году разработали первые технические условия на цемент и предложили классификацию вяжущих. Ими были заложены основы современной науки о твердении вяжущих материалов. В 1885 году в России был созван первый съезд по цементному производству. В 1901 году был основан журнал «Цемент».

Читайте так же:
Изготовление жерновов с использованием магнезиального цемента

В 1856 году был пущен в действие первый русский завод по выпуску портландцемента в г. Гроздеце, затем были построены заводы в Риге (1866), Щурове (1870), Пунане-Кунда (1871), Подольске (1874), Новороссийске (1882), и т.д. К 1914 г. в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. тонн цемента. Одновременно росло производство извести и гипса. В годы первой мировой войны и гражданской войны производство вяжущих материалов в нашей стране резко снизилось, так как многие заводы были разрушены. После установления Советской власти в нашем государстве цементную промышленность пришлось создавать практически заново. Лишь в 1927 году производство цемента превысило довоенный (1913) уровень. Индустриализация и высокие темпы капитального строительства в СССР предопределили ускоренное развитие цементной промышленности. В 1962 году по выпуску цемента СССР вышел на первое место в мире. В 1971 году выпуск цемента в стране превысил 100 млн. тонн. Цементная промышленность СССР отличалась высокой концентрацией производства. Средняя мощность цементного завода в СССР была почти в 2 раза выше, чем в США, и на 30% выше, чем в Японии. Концентрация производства улучшает технико-экономические показатели работы отрасли. Дальнейшее увеличение выпуска цементов и других вяжущих материалов обеспечивается реконструкцией и расширением действующих предприятий, строительством новых, интенсификацией технологических процессов, повышением мощности как заводов в целом, так и отдельных технологических агрегатов, автоматизацией производства.

Одновременно с совершенствованием технологии производства расширялся и ассортимент выпускаемых вяжущих материалов. Еще в начале века для строительства подземных и гидротехнических сооружений начали применять пуццолановый портландцемент с повышенной водостойкостью. Развитие металлургии дало цементной промышленности возможность использовать для изготовления шлакопортландцемента и других видов шлаковых вяжущих доменные шлаки. В разработку этих видов цементов большой вклад внесли ученные А.Р. Шуляченко , И.А. Белелюбский , А.А. Байков , С.И. Дружинин, а затем В.А. Кинд, В.Н. Юнг, П.П. Будников , Ю.М. Бутт, С.Д. Окороков, Н.А. Торопов, С.М. Рояк и другие. Производство многокомпонентных цементов в наши дни приобрело важное значение, поскольку это простой и надежный путь экономии топливно-энергетических ресурсов. Современная строительная техника предъявляет к вяжущим материалам новые высокие требования. Для производства железобетонных изделий и конструкций нужны быстротвердеющие портландцементы; для сооружения бетонных дорог-цемент, обладающий повышенной деформативной способностью и морозостойкостью, для декоративных целей требуются белые и цветные цементы, а для ремонтных работ-расширяющиеся цементы. В соответствии с запросами строительства советскими ученными П.И. Боженовым, П.П. Гайджуровым, Л.Д. Ершовым, И.В. Кравченко, Т.В. Кузнецовой, В.В. Михайловым, В.В. Тимашевым, М.И. Хигеровичем и другими разработана технология производства соответствующих специальных цементов. Их ассортимент постоянно расширяется. В настоящее время в нашей стране выпускается около 30 видов цементов. Одновременно повышается качество цемента, растет средняя его марка. Сбывается предсказание Д.И. Менделеева, писавшего в 1891 году, что цемент, составляющий одно из важнейших приобретений между приложениями химии к потребности жизни, есть строительный материал будущего.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector