Производство цемента сырье: СЫРЬЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЦЕМЕНТА

СЫРЬЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЦЕМЕНТА

Основные материалы, которые используются при производстве цемента – минералы, содержащие   оксид кальция,  кремнезем, глинозем и оксид железа.

Эти компоненты редко встречаются в одном виде сырья, поэтому для производства цемента  подбирают сырьевую смесь по следующим компонентам:

КАРБОНАТНЫЙ КОМПОНЕНТ (богатый известью) содержится в сырьевой смеси в кол-ве 76-80%:

• Известняк. Твердость по шкале Мооса 1,8-3,0. Чем древнее геологическая фракция, тем тверже. Одна из разновидностей известкового шпата – мрамор.
• Мел. В отличие от известняка имеет более рыхлую, землистую структуру, поэтому относится к сырью специально предназначенному для мокрого способа производства. Мел – мягкое сырье, не требует дробления.
• Мергель – известняк с примесями кремнезема и глинистых веществ, а также оксида железа, это переходная ступень к глинам. Твердость мергеля ниже твердости известняка, чем больше глинистых веществ, тем ниже его твердость. Это прекрасное сырье для производства цемента.

Каждый из этих материалов имеет различный коэффициент размалываемости.  Чем выше значение данного коэффициента, тем легче этот материал подвержен измельчению. Ниже в таблице приведены коэффициенты размалываемости для основных материалов для производства цемента.

ГЛИНИСТЫЙ КОМПОНЕНТ (бедный известью)

Глинистые минералы имеют тонкозернистую структуру,  размеры зерен не превышают 2 мкм.

КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ

Добавляют в тех случаях, когда химический  состав сырьевой смеси не отвечает установленным требованиям. Например, для повышения кремнезема применяют песок, трепел. При недостатке оксида железа для снижения температуры спекаемости клинкера и увеличения коэффициента насыщения добавляют колчеданные огарки, железную руду. Это приводит к экономии газа при обжиге. Для необходимого обеспечения содержания СаСО3 используют карбонатный и глинистый компоненты, которые имеют разные карбонатные составляющие СаСО3 (титр). Карбонатный компонент содержит до 97% СаСО3, глины около 10%. Необходимо добиться, например, титра 80%. Поэтому на цементных заводах имеются шламобассейны с высоким и низким содержанием титра, шлам из которых смешивается в определённых пропорциях.

В связи с этим, каждый завод по производству цемента имеет собственный, уникальный состав сырья для производства готовой продукции.   Приведем, для примера, смеси материалов, которые используются некоторыми цементными заводами Украины:
– известняк, глина, шлак;
– мергель, мел; огарки 2.5%;
– известняк, глина+суглинки, корректирующие добавки;
– известняк-ракушечник; краснобурая глина;
– углемоечная порода, кек,  огарки;
– мергель, суглинки, пиритные огарки.

Выбор состава смеси материалов с полезными компонентами, в большинстве случаев, обусловливается географическим расположением  завода и легкостью поставки исходного сырья.

Единственное, что общее на всех заводах по производству цемента – это сложность измельчения исходного материала, так как материал достаточно тверд по своим физическим характеристикам и имеет высокие показатели абразивности. Поэтому в данной отрасли строительной промышленности при измельчении материала в трубных мельницах использует высококачественные помольные шары с повышенной твердостью по всему сечению. Компания Энергостил на протяжении десяти лет поставляет помольные шары цементным заводам, которые расположены не только на территории Украины, но и за ее пределами.

состав и производство, как добывают сырье на заводе, технология и изготовление в домашних условиях

Цемент входит в число основных строительных материалов. Он используется при создании связующих строительных растворов, цемент используют при изготовлении бетонных и железобетонных изделий. От качества данного материала зависит, насколько прочное и долговечное будет здание, или железобетонная конструкция.

История цемента началась в Англии, где в 1824 году был зарегистрирован патент на его изобретение. В то время для изготовления цемента использовалась известковая пыль, смешанная с глиной. Полученная смесь подвергалась воздействию высокой температуры, при которой она спекалась.

Обожжённый полуфабрикат цемента называется клинкер. Цементом он становится после перемалывания клинкера до порошкообразного состояния.

В строительстве используется основное свойство цемента – при смешивании с водой он постепенно твердеет, а затем превращается в прочный камень. Характерную для готового изделия прочность материал может приобрести даже в воздушной среде, если присутствует избыточная влажность.

Содержание

• 1 Сырьё для производства цемента, из чего он делается, технология изготовления
• 2 Состав, из которого производят цемент
• 3 Производство – как изготавливают цемент, процесс получения на заводе
• 4 Классификация цементных смесей

Сырьё для производства цемента, из чего он делается, технология изготовления

Сегодня процесс изготовления цемента изменился. Изготовляют его несколькими способами, да и компоненты, входящие в его состав, тоже отличаются от использовавшихся две сотни лет назад.

Чтобы было понятно, из чего делают цемент и как происходит его производство, необходимо знать, какие виды сырья используют сегодня производители этого важного строительного материала.

Так как сырьём для производства цемента гост31108 2003, гост 30515 2013 служат естественные породы, то и предприятия, занимающиеся его изготовления, чаще всего размещают поблизости от мест добычи этих пород.

Все ископаемые, из которых делается цемент, делятся на два вида:

1. Карбонатные ископаемые, отличающиеся характеристиками и особенностью структуры. Именно структура породы обеспечивает эффективное её взаимодействие с остальными ингредиентами состава продукта.
2. Глинистые и горные породы, имеющие осадочное происхождение. Имея минеральную основу, при увлажнении они приобретают пластичность и увеличиваются в объёме. Так как для данного вида сырья характерна вязкость, то их можно использовать, производя цемент сухим способом.

Теперь следует назвать конкретно, какие ископаемые относятся к каждому из видов сырья, используемых при производстве цемента.

К карбонатным породам относят следующие виды природного сырья:

• мел, представляющий разновидность известняка. Обладает способностью легко измельчаться;

Мел

• мергелистый известняк, в природе встречается как в рыхлом, так и в твёрдом состоянии. В породе могут содержаться примеси глины, поэтому данный вид известняка считается сырьём переходным, обладающим свойствами, характерными и для известняков, и для глины;

Мергелистый известняк

• известняки – ракушечники, не имеющие включений кремния. Порода имеет пористую, легко разрушающуюся при сжатии структуру;

Известняки – ракушечники

• доломитовые породы и другие ископаемые осадочного происхождения. Они содержат карбонаты, придающие породе ценные свойства.

Доломит

Глинистые породы включают следующие виды ископаемых:

• глина с минеральными включениями, набухающими при контакте с водой;

Глина

• суглинки, содержащие повышенную концентрацию частиц песка;

Суглинки

• сланцы, имеющие глинистую основу. Данное сырьё относят к горным породам, повышенной прочности. При механическом воздействии разделяется на пластинчатые пластины. Характеризуется стабильным составом и низким содержанием влаги;

Сланцы

• лесс, пористая порода, с включениями частиц кварца и силиката.

Лесс

Кроме данных видов сырья, что изготавливать цементную смесь на заводе используют некоторые виды производственных отходов. Для улучшения качества в его состав добавляют добавки, предусмотренные технологическим процессом: глинозём и кремнезём, плавиковый шпат и апатиты.

Применение песка просто необходимо при проведении самых разных ремонтных и строительных работ. Тут все о применении карьерного песка.

При проведении отделочных работ на кухне, в ванной или в любом другом помещении необходимо знать время высыхания плиточного клея. Здесь можно узнать, сколько сохнет плиточный клей.

В настоящее время декоративная штукатурка по праву является самым популярным и прогрессивным методом отделки. Перейдя по ссылке ознакомитесь с самостоятельным ее приготовлением.

Все добавки, называемые пластификаторами, также природного происхождения. Они влияют в лучшую сторону на следующие качества цемента:

• увеличивают стойкость к изменениям температуры;
• усиливают прочность;
• подвижность и эластичность продукта;
• уменьшает проникновение воды в готовое изделие.

В зависимости от свойств, добавленных в состав цемента пластификаторов, его раствор будет застывать быстрее, или же медленнее.

Состав, из которого производят цемент

Часть людей работающих в сфере строительства не знают, из чего делается цемент.

Состав цемента может быть различным в зависимости от марки и предназначения.

Однако вне зависимости от вида цемента, то есть рецепта, использованного при его производстве, основой для него служат два компонента – известняк с добавлением глины.

Глина

Количество известняка в три раза превышает количество глины. Такие пропорции необходимы для получения качественного клинкера, являющегося полуфабрикатом для производства цемента.

Известняк

Теперь можно назвать основные компоненты состава, чтобы каждому было ясно, из чего делают цемент:

• клинкер, основа конечной продукции, определяющая её характеристики прочности. Используется в виде гранул диаметром до 60 мм. Его термообработка выполняется при температуре, доходящей до 1500°. При плавлении клинкера образуется масса, для которой характерно высокое содержание кремнезёма и кальциевого диоксида;
• данные компоненты влияют на эксплуатационные характеристики конечного продукта. Перед обжигом гранулы клинкера измельчаются до пылеобразного состояния;
• гипс, определяющий скорость затвердевания цемента. В базовых рецептах предусмотрено добавление в состав чистого гипса до 6 % от общего количества компонентов;

Гипс

• специальные добавки (пластификаторы, морозостойкие присадки, жидкое мыло и т.д.), усиливающие свойства, уже имеющиеся у продукции, или же придающие ей специальные характеристики, способные расширить область применения цемента.

Пластификатор

Производство – как изготавливают цемент, процесс получения на заводе

Изготовление материала выполняется в определённом порядке, поэтапно. В технологии его производства предусмотрены следующие операции:

1. Ингредиенты, предназначенные для изготовления клинкера, предварительно смешиваются. Обязательно необходимо точное соблюдение пропорций состава – 25 % глины и 75% известняка.
2. Полученный состав обжигается при высокой температуре. При высокотемпературном обжиге глина и известь соединяются, образуя клинкер.
3. Готовый продукт измельчается шаровыми мельницами, состоящими из барабанов, расположенных в горизонтальном положении, внутри которых размещены стальные шары. Помещённый в них клинкер размельчается до состояния порошка.
4. Чем мельче полученные фракции цемента, тем лучшие эксплуатационные характеристики он будет иметь.

Существует несколько методов изготовления данного строительного материала. Их выбор обусловлен многими факторами, основными из которых является специфика имеющегося на предприятии оборудования и спрос на определённые марки цемента.

Разработанные технологии имеют отличие в способах подготовки сырья, используемого при производстве состава. Порядок его изготовления остаётся прежним.

Производство

Разработаны следующие методы:

1. Мокрая технология, предусматривающая замену извести мелом. В процессе смешивания компонентов состава происходит измельчение их в шаровой мельнице. Это процесс выполняется с добавлением воды. В результате образуется шихта, имеющая концентрацию влаги до 50%.
2. Полученный материал затем обжигается в печи. После обжига он уже становится клинкером. Затем его измельчают.
3. Сухая технология значительно уменьшает себестоимость производства, так как она объединяет несколько технологических операций в единый процесс. При использовании данной технологии компоненты, поступающие в шаровую мельницу, одновременно размалываются и сушатся.
4. Для сушки используется воздействие горячих газов. Готовая шихтная масса имеет консистенцию порошка.
5. Комбинированная технология объединяет особенности вышеописанных способов производства. В зависимости от оборудования, используемого на предприятии, может быть получен полусухой состав, имеющий влажность до 18%.
6. Во втором варианте первоначально подготавливается сухая смесь, затем увлажнённая до 14 %. В обоих вариантах подготовленный состав затем отжигается и перемалывается.

Подробнее о производстве цемента смотрите на видео:

Классификация цементных смесей

Существует много разновидностей и различных марок данного строительного материала. Различают их по основному составу и добавкам, придающим каждому виду особые свойства.

Среди основных типов выделяют:

• портландцемент, с которого начиналось производство популярного в строительстве продукта. Для изготовления связующих растворов его не используют. Он применяется для создания бетонных изделий высокой прочности, штукатурке и отделочных работах;
• часто используют при возведении фундаментов. Для этого необходимо знать, как разводить цемент с песком;

Портландцемент

• шлаковый цемент, при изготовлении которого используется доменный шлак и активные присадки. Используется для изготовления бетона и строительных растворов;
• глинозёмистый цемент, отличается устойчивостью к воздействию влаги, быстрым затвердеванием;

Глиноземистый

• кислотоупорный цемент, в котором используется кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Материал устойчив к воздействию кислот, но недолговечен.

Приобретая любой из видов цемента, следует знать, что его состав активно взаимодействует с окружающей средой, при долгом хранении теряя свою прочность.

Даже если он хранится в сухом помещении, то спустя несколько месяцев его марка изменится в меньшую сторону. Поэтому, при его приобретении, следует обращать внимание на дату изготовления. Так же можете ознакомиться с нашей статьёй о технических характеристиках цемента м400.

Производство портландцемента – материалы и процессы

🕑 Время чтения: 1 минута

Производство цемента включает в себя различные виды сырья и процессы. Каждый процесс объясняется химическими реакциями для производства портландцемента.
Цемент представляет собой порошок зеленовато-серого цвета, изготовленный из прокаленных смесей глины и известняка. При смешивании с водой становится твердым и прочным строительным материалом.

История цемента восходит к Римской империи. Современный цемент. То есть портландцемент впервые был произведен британским каменщиком Джозефом Аспдином в 1824 году, который варил цемент на своей кухне. Он нагрел смесь известняка и глиняного порошка на своей кухне и измельчил смесь в порошок, создав цемент, который затвердевает при смешивании с водой. Название Портленд было дано изобретателем, так как оно напоминает камень, добытый на острове Портленд.
Первое использование современного портландцемента было при строительстве туннеля на реке Темзе в 1828 году.

Состав:

• Процесс производства цемента
  • 1. Смешивание сырья
  • Сравнение сухого и мокрого процессов производства цемента
  • 2. Обжиг сырья

  900 9 Измельчение клинкеров

  • 3. Смешивание сырья 4. Хранение и упаковка

Процедуры производства портландцемента описаны ниже.

1. Смешивание сырья
2. Сжигание
3. Шлифовка
4. Хранение и упаковка

1.

Смешивание сырья

Основным сырьем, используемым в производстве цемента, являются кальций, кремний, железо и алюминий. Эти полезные ископаемые используются в различной форме согласно доступности полезных ископаемых.
В таблице представлено сырье для производства портландцемента.

Процедура смешивания при производстве цемента осуществляется 2 методами,

• Сухой процесс
• Мокрый процесс

а) Сухой процесс

Как известняковое, так и глинистое сырье сначала измельчают в гирационных дробилках, чтобы получить отдельные куски размером 2-5 см. Измельченные материалы снова измельчают, чтобы получить мелкие частицы в шаровой или трубчатой ​​мельнице.
Каждый мелкоизмельченный материал хранится в бункере после просеивания. Теперь эти порошкообразные минералы смешиваются в необходимой пропорции, чтобы получить сухую сырьевую смесь, которая затем хранится в силосах и готовится к отправке во вращающуюся печь. Теперь сырье смешивают в определенных пропорциях, чтобы средний состав конечного продукта сохранялся должным образом.

Рис. Производство цемента сухим способом

b) Мокрый способ

Сырье сначала измельчают, превращают в порошок и хранят в силосах. Затем глину промывают в промывочных мельницах для удаления прилипших органических веществ, содержащихся в глине.
Порошкообразный известняк и промытая водой глина направляются в каналы и передаются в мельницы, где они полностью смешиваются и образуется паста, т. е. известная как шлам.
Процесс измельчения может осуществляться в шаровой или трубчатой ​​мельнице или даже в обеих. Затем суспензия направляется в сборный бассейн, где можно регулировать состав. Шлам содержит около 38-40% воды, которая хранится в резервуарах для хранения и хранится готовой к отправке во вращающуюся печь.

Рис. Производство цемента мокрым способом

Сравнение сухого и мокрого способов производства цемента

2.

Сжигание сырья

Процесс обжига осуществляется во вращающейся печи, при этом сырье вращается со скоростью 1-2 об/мин вокруг своей продольной оси. Вращающаяся печь состоит из стальных труб диаметром 2,5-3,0 метра и длиной от 90 до 120 метров. Внутренняя сторона печи облицована огнеупорным кирпичом.
Печь опирается на колонны из каменной кладки или бетона и опирается на подшипник качения в слегка наклонном положении с уклоном от 1:25 до 1:30. верхний конец. Печь нагревается с помощью порошкообразного угля или масла или горячих газов из нижнего конца печи, так что образуется длинное горячее пламя.
Поскольку положение печи наклонно и она медленно вращается, материал, загружаемый с верхнего конца, перемещается к нижнему концу со скоростью 15 м/ч. В верхней части вода или влага из материала испаряется при температуре 400°C, поэтому этот процесс известен как зона сушки.
Центральная часть, т.е. зона прокаливания, температура около 10000С, где происходит разложение известняка. Остальной материал находится в форме небольших комочков, известных как узелки после CO ₂ освобожден.

CaCO ₃ = CaO + CO ₂

Нижняя часть (зона спекания) имеет температуру 1500-17000°С, где известь и глина реагируют с образованием алюминатов кальция и силикатов кальция. Эти алюминаты и силикаты кальция сплавляются, образуя мелкие и твердые камни, известные как клинкеры. Размер клинкера варьируется от 5 до 10 мм.
Нижняя часть, т.е. зона клинкера, имеет температуру около 1500-1700°С. В этом районе известь и глина реагируют с образованием алюминатов кальция и силикатов кальция. Эти продукты алюминатов и силикатов кальция сплавляются вместе, образуя твердые и мелкие камни, известные как клинкеры. Размер мелких и твердых клинкеров варьируется от 5 до 10 мм.

2CaO + SiO ₂ = Ca2SiO ₄ (декламированный силикат (C ₂ S))

3CaO + SiO ₂ = Ca3SiO _{5 трикальций 3 силикат (C 5 трикальций} С))

3CaO + Al ₂ O ₃ = Ca ₃ Al ₂ O ₆ (алюминат дикальция (C ₂ A))

91055 0 4CaO6 + Al 60 3 + Fe ₂ O ₃ = Ca ₄ Al ₂ Fe ₂ O ₁₀ (алюмоферрит тетракальция (C ₄ AF))

Клинкер, поступающий из зоны обжига, очень горячий. Для снижения температуры клинкеров воздух поступает в противотоке у основания вращающейся печи. Охлажденные клинкеры собираются в небольшие тележки.

3. Измельчение клинкеров

Охлажденные клинкеры получают из охладителей и отправляют на мельницы. Клинкер тонко измельчают в порошок в шаровой или трубчатой ​​мельнице. Порошкообразный гипс добавляется в количестве 2-3% в качестве замедлителя схватывания во время окончательного измельчения. Конечным продуктом является цемент, который не оседает быстро при контакте с водой.
После начального времени схватывания цемента цемент становится жестким, а гипс замедляет растворение трехкальциевых алюминатов, образуя трехкальциевый сульфоалюминат, который является нерастворимым и предотвращает слишком ранние дальнейшие реакции схватывания и твердения.

3CaO.Al ₂ O ₃ + xCaSO ₄ .7H ₂ O = 3CaO.Al ₂ O _{3 7} . x1O1 90 0160 2 О

4. Хранение и упаковка

Измельченный цемент хранится в силосах, откуда он продается либо в контейнерах, либо в мешках по 50 кг.

Сырье для производства цемента | Charah® Solutions

БОКСИТ

Боксит относится к химической группе: гидроксид/оксид металла. Это естественная осадочная порода, не подвергавшаяся химической обработке и содержащая один или несколько минералов гидроксида алюминия. Подавляющая часть всех добываемых бокситов используется для производства металлического алюминия.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Бокситы являются богатым источником алюминия в качестве сырья для производства портландцемента.

ГЛИНА

Каолиновая глина представляет собой природный обычно белый или рыжевато-коричневый минерал (диоктаэдрическая филлосиликатная глина), полученный химическим выветриванием алюмосиликатных минералов, таких как полевой шпат. Он широко используется после прокаливания в качестве основного ингредиента в производстве фарфора.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Каолиновая глина придает портландцементу благоприятные пуццолановые свойства и может использоваться для повышения его прочности и устойчивости к сульфатному воздействию, одновременно снижая коррозию и проницаемость, а также осветляя цвет готового бетона.

Зольная пыль

Зольная пыль является побочным продуктом производства электроэнергии, полученным путем механического или электростатического осаждения порошкообразного материала, полученного из дымовых газов в котлах, питаемых пылевидным углем. Они состоят из сферических стекловидных частиц и могут обладать пуццолановыми свойствами.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Летучая зола может эффективно использоваться в качестве источника глинозема и кремнезема в сырьевой смеси в процессе производства цемента.

ШЛАК ДОМЕННЫЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ (ШДШ)

Гранулированный доменный шлак (GBFS) является ценным побочным продуктом производства стали. Железо извлекают из железной руды, что происходит в доменной печи, где руда, известняк или доломит и топливо (кокс) вводятся в печь для облегчения отделения расплавленного железа от примесей. При извлечении из доменной печи шлак находится в расплавленном состоянии. GBFS образуется путем быстрой закалки расплавленного шлака большим количеством воды. Это основной ингредиент в производстве шлакового цемента.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Обычным применением GBFS является обеспечение дополнительной прочности и долговечности, а также улучшение отделки цемента и бетона при одновременном снижении общей стоимости производства.

ПРИРОДНЫЙ ГИПС

Гипс – природный минерал, добываемый во многих местах по всему миру. Природный гипс химически известен как дигидрат сульфата кальция или CaSO4·2h3O, химический состав которого практически такой же, как у синтетического гипса.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Природный гипс добывается как природное сырье для использования в таких строительных продуктах, как гипсокартон, добавки к цементу и гипс. Он также используется в качестве удобрения и в качестве основного компонента мела для школьных досок и тротуаров.

ПУЦЗОЛАН

Пуццолан используется для укрепления и повышения долговечности цемента. Пуццоланы представляют собой некристаллические материалы на основе силиката, которые реагируют с гидроксидом кальция, образующимся при гидратации цемента, с образованием дополнительных вяжущих материалов. В зависимости от размера частиц, химического состава и дозировки разные пуццоланы будут по-разному влиять на прочность и характеристики бетона в разное время во время отверждения.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Пуццолан используется в качестве дополнительного вяжущего материала для укрепления и повышения долговечности бетона и цемента.

КРЕМНЕЗЕМНАЯ СМЕСЬ

Кремнеземная пыль, также известная как MicroSilica, является побочным продуктом производства металлического кремния или сплавов ферросилиция. Основным ингредиентом микрокремнезема является аморфный (некристаллический) диоксид кремния. Отдельные частицы чрезвычайно малы, примерно 1/100 размера средней частицы цемента. Средний диаметр гранул составляет 0,15~0,20 мкм, удельная поверхность 15000~20000 м2/кг.

ПРИМЕНЕНИЕ:

Из-за своих мелких частиц, большой площади поверхности и высокого содержания SiO2 микрокремнезем служит очень реакционноспособным, прочным пуццоланом при использовании в производстве цемента и бетона.