Производство цемента технология: производство цемента, виды, марки цемента, про цемент.

производство цемента, виды, марки цемента, про цемент.

Цемент — один из немногих строительных материалов, без которого невозможно какое-либо строительство. Будь то монолитный небоскрёб из железобетона или деревянная избушка. Ведь только в сказке у избушки бывают куриные ножки. В жизни же — её «фундаментные ножки» из бетона. История создания и изобретение цемента заслуживают отдельного разговора и в рамки нашей рубрики никак не укладываются.

Так всё же из чего изготовлен портландцемент. Какие у него основные характеристики: виды, марки. Давайте, обо всём по чуть-чуть, но по сути. Так сказать — для общей информации. Начнём, пожалуй, с главного — с производства цемента.

Производство цемента

Если особо не вдаваться в подробности и поверхностно посмотреть на процесс, то производство цемента можно представить в виде трёх основных стадий:

  1. Добыча и обработка сырья.
    • Добывается известняк, глина, гипсовый камень.
    • Добытый известняк дробят, сушат, измельчают и перемешивают в нужной пропорции с глиной. Примерно 75% известняка и 25% глины. Состав постоянно корректируется, в зависимости от характеристик используемых материалов.
    • Таким образом получают шлам (мокрый, сухой или комбинированный метод)
  2. Обжиг сырьевого состава и получение клинкера — следующий шаг в производстве цемента
    • Шлам поступает в специальную печь, где происходит его обжиг при температуре около 1450 градусов.
    • При этой температуре шлам спекается (почти как зерна керамзита), превращаясь в так называемый клинкер.
    • Клинкер измельчают в специальных жерновах до порошкообразного состояния
  3. Смешивание компонентов и получение портландцемента.
    • В измельчённый клинкер добавляют примерно 5% гипса.
    • В зависимости от марки и вида цемента, вводятся минеральные добавки (цифры д0, д5, д20 в маркировке)

Собственно, на этом производство цемента можно считать завершённым. Получившийся порошок является портландцементом ПЦ. Применение портландцемента настолько обширно, что перечисление цементной продукции может занять целую страницу. Собственно об этом можно почитать нашу статью цемент в производстве бетона и ЖБИ

Основные виды цемента

  • Белый цемент

    Основное использование БЦ — изготовление строительных сухих смесей. По многим параметрам обгоняет обычный портландцемент: ускоренный набор прочности, повышенная стойкость к атмосферным воздействиям. Изначальная декоративность ЖБИ из БЦ позволяет эксплуатировать архитектурный железобетон — без дополнительной окраски и облицовки. ЖБИ из белого цемента — не темнеют, не выгорают, не желтеют от времени. Так же, БЦ используют в штукатурных растворах, для изготовления цветных поверхностей задекорированных под камень и т.д. Для этого, белый цемент смешивают с красящими пигментами.

  • Быстротвердеющий цемент

    Зачастую, цементы, включающие в свой состав активные минеральные добавки, пользуются более низким спросом, нежели их бездобавочные собратья по цементному цеху. Причина тому — более медленный темп схватывания добавочного цемента. А подобная затяжка способна внести свои коррективы в сроки оборачиваемости опалубки, в скорость бетонирования, да и в весь строительный процесс в целом. Для того, чтобы строители не были привязаны к затянутым срокам схватывания цемента с минеральными добавками, многие цементные заводы выпускают цемент быстротвердеющий. Причём, быстротвердеющими бывают как добавочные, так и бездобавочные виды цемента. Например: Предприятие Мордовцемент производит и продаёт бездобавочный быстротвердеющий цемент м500 д0 в мешках и навал.

  • Расширяющийся цемент

    РЦ получают из глиноземистого цемента и гипса. Отличается от остальных видов расширением при твердении. Почти все остальные виды дают усадку ( кроме ВБЦ и НЦ)

  • Водонепроницаемый безусадочный цемент

    В основном, применяется при: гидроизоляции монолитных конструкций, заделке швов между железобетонными элементами, герметизации различных стыков, сооружении водонепроницаемых бетонных емкостей для хранения различных жидкостей.

  • Гидрофобный цемент

    Цемент с введением специальных добавок, повышающих его стойкость к хранению и транспортировке во влажной среде, Так же, ГЦ используют, чтобы получить товарный бетон с повышенной влагонепроницаемостью и морозостойкостью до F1000

  • Глиноземистый цемент

    Он же — аллюминатный и бокситный. Основное преимущество — бетоны из такого вяжущего быстрее набирают прочность: до 50% за сутки. Процесс твердения сопровождается большим количеством тепла, что может быть актуально при зимнем бетонировании.

  • Напрягающий цемент.

    Расширяющийся при наборе прочности цемент, предназначенный для создания самонапряженных железобетонных конструкций, в т.ч. с использованием специальных видов арматуры. Растворы на таком вяжущем применяются при изготовлении трещиностойких (безусадочных), водонепроницаемых стыков, при капитальном ремонте и модернизации старых конструкций, увеличении их водонепроницаемости. Бетоны на основе НЦ — чемпионы по коэффициенту водонепроницаемости: до W20, что актуально при строительстве подвалов на грунтах с высоким УГВ, монолитных кровель, резервуаров, чаш бассейнов и т. д. — без устройства дополнительной гидроизоляции. Бетон, полученный из напрягающего цемента, первые 7-10 дней набора прочности должен находиться в среде с повышенной влажностью. Такие бетоны отличаются повышенной прочностью, влагонепроницаемостью и морозостойкостью.

  • Портландцемент

    Портландцемент. Самый распространённый и используемый вид. Наверно 99% цемента, используемого в строительстве это — портландцемент ПЦ.

  • Пуццолановый цемент

    Потрландцемент с введением добавок, содержащих тонкоизмельчённый активный кремнезём. Отличается увеличенным временем схватывания и пониженным тепловыделением. Что может быть актуально при бетонировании объемных конструкций. А именно: Крупные массивы свежеуложенного бетона вырабатывают большое количество тепла. Ведь гидратация цемента — всё же экзотермический процесс. Ну вырабатывают и вырабатывают, в чем проблема. А беда в том, что верхние слои бетона отдают тепло быстрее и больше, нежели те, что внутри. Теплопроводность то у бетона маленькая. Вот и получается неравномерность усадки. Одним словом — трескается.

  • Сульфатостойкий цемент

    СЦ обладает повышенной защитой от разрушающего действия солей (сульфаты натрия, магния). Подробней про цемент сульфатостойкий. Применяется в производстве сульфатостойких бетонных смесей. (гидротехнические сооружения и т.д)

  • Тампонажный цемент

    ТЦ применяют при тампонировании (заглушке) нефтяных и газовых скважин.

  • Шлаковый цемент

    ШЦ, получают из молотого доменного шлака, с введением добавок активизаторов: гипса, извести и т.д.

  • Цветной цемент

    ЦЦ получают введением в состав окрашивающих пигментов из белого цементного клинкера Основное предназначение ЦЦ — получение декоративных ЖБИ, не требующих дальнейшей обработки.

Марки цемента

Марочная прочность сродни марке бетона. Цифра марки соответствует устойчивости к осевому сжатию в кгс/кв. см или в МПа.
Как проверить марку цемента:

Определение марки осуществляют таким образом: замешивают раствор из цемента, с составом: 1:3, на стандартном песке, с водоцементным отношением 0.4. Из этого раствора в специальных формах отливаются балочки 4х4х16 см. Далее эти образцы помещают в специальную камеру либо просто накрывают колпаком ( не забыв поставить рядом сосуд с водой, для повышения влажности под колпаком). Выдерживают 24 часа. Затем балочки вынимают из опалубки-формы, и ставят в пропарочную камеру. Пропаривают и у полученных образцов проверяют прочность на изгиб. Используется специальный пресс. Полученные результаты умножают на соответствующие коэффициенты (для каждой марки цемента — они свои) и получают прочность на сжатие.

Импортный цемент уже давно маркируется в классах прочности на сжатие. Например: Cem 42.5 — минимальная (гарантированная) прочность на сжатие в возрасте 28 суток -42. 5 МПа.

Маркировка цемента в соответствии с ГОСТ 10178-85

  • тип – портландцемент, шлакопортландцемент. Указывается в виде аббревиатуры ПЦ и ШПЦ.
  • марка
  • наличие или отсутствие мин. добавок : д0, д5, д20 (процентный состав добавок). Например: м400 д20, или цемент м500 д0.
  • обозначение быстротвердеющего цемента литерой Б
  • пластификация и гидрофобизации цемента. Аббревиатуры ПЛ и ГФ.
  • обозначения цемента, изготовленного из клинкера нормированного состава. Литера Н
  • обозначения стандарта соответствия .

Классификация цемента в соответствии с ГОСТ 31108-2003.

У нас в России тоже постепенно вводятся классы цемента по прочности на сжатие. Пока это касается в основном портландцемента импортного производства. Наши российские цементные заводы не торопятся переходить на классы. Хотя, отдельные цемзаводы уже выпускают цемент, классифицируемый в соответствии с ГОСТ 31108-2003. Официальной датой начала «новой жизни» считается 1 января 2008 года. Именно тогда российским производителям цемента дали добро на новые обозначения. Однако, мало кто торопится это вводить в производство. Ну если только Мордовцемент полностью перешёл на новый ГОСТ. Большинство пока мечется. В общем, когда наконец произойдёт всеобщее «классовое равенство», основные характеристики портландцемента, в соответствии с ГОСТ 31108-2003, будут обозначаться так:

  • цем I — портландцемент
  • цем II – портландцемент с мин. добавками

Портландцемент с мин. добавками будет представлен в двух подтипах:

  • Подтип А — процентный состав мин добавок 6% — 20%,
  • Подтип В — присутствие в составе от 21 до 35% добавок.

Отличие по видам добавки: гранулированный шлак с литерой Ш, пуццолан – с литерой П. По классам прочности: 22,5; 32,5; 42,5 и 52,5, Цифры — обозначают минимальную (гарантированную) прочность цементного камня на сжатие в МПа в возрасте 28 суточного твердения.
Так же, для классов 32.5-52.5 вводятся дополнительные обозначения по прочности в возрасте 2 или 7 суток: литеры :Н нормальнотвердеющий, Б — быстротвердеющий. В виду того, что добавочные портландцементы отличаются более медленными сроками схватывания, что не совсем подходит для темпов современного строительства, цементные заводы выпускают портландцементы марок м400 д20Б и цем 42,5Б, входящие в категорию — быстротвердеющие. Уменьшение сроков набора прочности происходит за счёт применения цементного клинкера специального минералогического состава, либо за счёт более тонкого помола обычного цементного клинкера. Иногда, для ускорения сроков схватывания и твердения применяются специальные добавки для бетона.

Когда эта классификация портландцемента начнёт применяться в полной мере — остаётся только догадываться. Пока мы живём по своему стандарту. Причём, как и при производстве и продаже бетона: ну никак не хотим уходить от марок. Впрочем, это никому не мешает. Если так удобней заказчикам, то производители — не против :-)))

Предлагаем ознакомиться с другими материалами о цементе, размещёнными на нашем сайте.

Технология производства цемента

Технология производства цемента довольно сложна, это поэтапный высокотехничный процесс. Причем качество конечного продукта зависит от множества факторов, которые непременно нужно учитывать. Из-за популярности и, можно сказать, универсальности данного строительного материала, конкуренция среди производителей велика. Потребитель же выбирает товар, исходя не только из его стоимости, но и характеристик.

Технология изготовления цемента: этапы

Строго говоря, есть две основных фазы в производстве цемента. Это изготовление клинкера из шлама либо сухой шихты (та, в свою очередь, получается из смеси природных материалов) и изготовление самого портландцемента методом измельчения гранул клинкера с добавками. Если говорить о первом этапе более подробно, то следует упомянуть разные способы получения клинкера.

  1. Технология производства цемента сухим способом – составные части будущего клинкера (известняк, мел, глина, уголь, мергель) высушиваются в сушильных барабанах и измельчаются в порошкообразную массу. После этого смешиваются без использования воды – получается сухая шихта. Этот метод экономически целесообразен, если уровень влажности сырья достаточно низок – до 12 процентов. Тогда затраты на сушку компонентов ниже, чем расходы на мокрый метод.
  2. Технология производства цемента мокрым способом предполагает использование воды. Из исходного сырья получается шлам с уровнем влажности от 30 до 50 процентов. Вещество перемешивается до однородного состояния и измельчается. После этого шлам подается в печь, предназначенную для обжига клинкера, где поддерживается температура более 1400 градусов Цельсия. На этом первый этап обработки завершается.
  3. Технология получения цемента смешанным способом представляет собой соединение обоих перечисленных выше методов. В результате получается клинкер с усредненным показателем влажности – около 20 процентов. При этом изначально сухая шихта искусственно увлажняется, а мокрая – высушивается до нужного состояния. Далее этот материал также поступает на обжиг.

Ресурсосберегающая технология цемента

Шлаки металлургического производства (мартена, доменных печей и т. д.) могут использоваться в качестве сырья для производства цемента. Это не только удешевляет процесс изготовления, но и решает вопрос переработки шлаков. Щелочным компонентом при этом может быть щелочной раствор, который применяется с целью очистки металлических отливок. К сожалению, вместо рационального использования полезные материалы чаще попадают в шламонакопители.

Для производства шлакощелочного цемента технология будет несколько отличаться от метода изготовления портландцемента. Измельченный шлак смешивается с щелочной составляющей. Характеристики полученного материала также отличны от параметров портландцемента. Так, шлакощелочной бетон более морозостоек благодаря меньшей пористости цементной пасты. Шлакощелочной цемент не является хромосодержащим веществом (а портландцемент может содержать в разных количествах водорастворимые соединения хрома).

В производстве шлакощелочного цемента новые технологии почти не применяются – это давно известный материал, изобретенный еще в XIX веке. Однако в нашей стране этот метод изготовления цемента до сих пор не имеет столь обширного распространения, как за рубежом.

Технология производства цемента на заводе

В строительных работах цемент потребляется как самостоятельное сырье, так и в качестве компонента в составе (бетон или железобетон). Процесс изготовления трудозатратный и дорогой. Используемые производителями технологии напрямую влияют на качество сырья и его окончательную стоимость.

Базовый состав цемента одинаковый для всех видов. Цемент делают из глиняной породы, из которой изготавливается клинкер. От типа обработки зависят технические характеристики. Около 15% состава занимают минеральные добавки (только в точном соотношении с установленными государственными стандартами). Если процентное соотношение добавок будет нарушено, то свойства цементного раствора будут изменены. У раствора есть название — пуццолановый цемент.

На качество материала оказывает непосредственное влияние технология его производства:

  • зернистость помола влияет на степень застывания бетона и его прочность. Чем меньший размер имеет помол, тем прочнее раствор;
  • чтобы увеличить пластичность цементной смеси, в нее добавляют пластифицирующие компоненты органического и неорганического происхождения;
  • на уровень тепловыделения также влияют используемые добавки. Специальные вещества способны оказывать воздействие на количество и скорость выделения тепла.

Сегодня производители предлагают потребителю огромное количество видов цемента, которые следует использовать в зависимости от условий труда и особенностей строения. Но технологии производства остаются стандартными.

Этапы производства цемента

Изготовление цемента следует разделить на два основных этапа: получение клинкера и помол составляющих. Клинкер — смесь природного характера, обычно она изготавливается из извести (около 75%) и глины (около 25%). Компоненты прошли обжиг в специальных печах под воздействием высокой температуры. Возможен вариант замены глины на другие компоненты природного происхождения, например, трепел или доломит.

В природе можно найти уже готовый клинкер, который не нуждается в обжиге. Это мергель — горная порода. Но материала в природе настолько мало, что производители отдают предпочтение искусственно сделанного клинкеру.

Второй этап заключается в тщательном перемешивании составляющих клинкера в особых емкостях. Затем смесь проходит продолжительный обжиг в печах, что дает возможность компонентам вступить во взаимосвязь друг с другом. В результате глина и известь образуют небольшие шарики, величиной с грецкий орех. Затем компоненты смешиваются снова и измельчаются.

Технология производства цемента

Технология получения цемента имеет свои особенности, в зависимости от способа: мокрого, сухого или комбинированного.

Технология производства цемента сухим способом

Этот метод является экономически выгодным, поэтому используется практически на каждом производстве. Его особенность заключается в том, что на каждом этапе работы компоненты остаются сухими. Основа производства материала базируется на химических и физических характеристиках используемого сырья.

Все элементы проходят дополнительную сушку, а затем измельчаются до порошкообразного состояния. Компоненты смешиваются, другими словами, проходят этап гомогенизации. В итоге получается гомогенизационный силос или мука. Затем сырьевую муку отправляют в печь для прохождения деликатного обжига. Полученная смесь называется клинкер.

В следующей мельнице в клинкер вносятся всевозможные добавки (в зависимости от типа цемента). Затем компоненты снова измельчаются и микшуются. После этого сырье отправляется на сохранение в бункер. Там цемент комплектуется в мешки различной емкости и следует на отгрузку.

Технология производства цемента мокрым способом

Создание цементной смеси с добавление жидкости — менее популярный метод в сравнении с предыдущим. В его производстве используются карбонатный мел, силикатная глина. Возможно применение железосодержащих добавок, например, конверторного шлама, пиритных остатков.

Глину, которую планируется использовать, обрабатывают в специальных вальцевых системах дробления, крошат до величины гранул от 0 до 100 мм. Состав направляется в болтушки для последующего отмачивания. Это позволяет создать шлам, с уровнем влажности около 70%. Компоненты, которые входят в состав смеси, смешиваются и измельчаются с использованием заданного процента влаги. В конечном счете, получается шихта с уровнем влажности в пределах 30-50%.

На данной стадии смесь проходит контроль качества. Если ее показатели соответствуют стандартам, то она обжигается под воздействием высоких температур, превращаемого в миниатюрные зерна. Их также следует перемолоть до порошкообразного вида. Данная технология трудозатратная, поэтому используется в формировании некоторых растворов.

Технология производства цемента комбинированным способом

Данная технология объединила сразу два метода производства цемента. В барабане для измельчения шлам проходит этап принудительного увлажнения до 40-45%. Затем состав проходит через фильтры с целью его обезвоживания. Затем состав доставляется на прогрев, что дополнительно уменьшает содержание жидкости.

После этого цементная масса отправляется на прогревание, где постоянно перемешивается. Готовый продукт направляется на сохранение и для последующего фасования в мешки.

Изготовление белого цементного раствора

Производство белого цемента нуждается в отдельном рассмотрении. Материал широко используется в отделке поверхностей. После высыхания приобретает белый цвет.

В соединение смеси входят мергель, известняк, мрамор, песок и глина, но в меньшей степени в сравнении с серым цементом. Большую часть смеси занимает мраморная крошка. В смеси также допускается присутствие красящих окислительных элементов: железа, хрома, марганца, титана и других. Мел и каолин придают раствору белесый оттенок. К чистоте используемой воды предъявляются высокие требования, ее процент в общей массе не более 45%. Материал проходит несколько уровней очистки, поэтому на исходе получается цемент высокого качества. Обрабатываемая раствором из белого цемента поверхность не имеет изъянов.

Измельчение клинкера продолжается в мельничном агрегате, в котором установлена специфическая облицовка. Деликатность измельчения белого цемента гораздо выше, чем обычного серого. Поэтому смесь производится двух марок М400 и М500. Изделия из белого цемента не осыпаются, не разрушаются, за ними легко ухаживать. Поэтому материал применяется в создании разнообразных архитектурных строений и форм.

Важно отметить, что белоснежный цвет материала позволяет создавать другие оттенки. На заключительном этапе производства в смесь вносится определенный процент пигментных добавок.

Для производства каждого вида цемента используется особое оборудование, а производители придерживаются определенной последовательности действий. Поэтому рекомендуется приобретать цемент у производителей, которые уже зарекомендовали себя на строительном рынке, сопровождают свою продукцию сертификатами качества.

Технологии производство цемента — сухой и мокрый способы

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 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.

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

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.

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.

Способы производства цемента — Завод ВосЦем

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 со·става 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.

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.

Технология производства / Цементный завод АО «ХайдельбергЦемент Волга»

Технология производства цемента на АО «ХайдельбергЦемент Волга» является современный «сухой» способ.

Существует два основных способа производства цемента «мокрый» и «сухой».

Сегодня, главным недостатком российских цементных заводов является то, что они используют «мокрый» способ, который гораздо более энергоемкий, чем используемый в развитых странах мира «сухой» способ. Поэтому для компаний важно постепенно переходить на более прогрессивные энергосберегающие технологии. АО «ХайдельбергЦемент Волга» использует «сухой» способ производства цемента, что позволило предприятию сократить удельные расходы топлива, резко повысить производительность печей и помольного оборудования.

При сухом способе производства дробленые сырьевые материалы высушиваются и тонко измельчаются. Полученная сырьевая мука после корректирования и усреднения до заданного химического состава обжигается в печах. С использованием этого способа, на обжиг клинкера расходуется от 750 до 1200 ккал/кг клинкера, при «мокром» способе производства—от 1200 до 1600 и выше ккал/кг клинкера. «Сухой» способ производства экономически целесообразен тогда, когда сырьевые материалы имеют низкую влажность и по возможности однородный химический состав, и в результате суммарный расход тепла на сушку сырьевых материалов и на обжиг клинкера ниже, чем расход тепла на обжиг этих материалов при мокром способе производства

Основные технологические этапы производства цемента.
  • 1. Добыча и транспортировка сырья из карьера к приемному бункеру цеха «Сушка сырья».
  • 2. Дробление, сушка сырьевых компонентов, транспортирование в арочный склад, для усреднения и хранения.
  • 3. Доставка на крытый склад железосодержащих компонентов автотранспортом.
  • 4. Транспортировка сырьевых компонентов из арочного склада на станцию дозирования. Дозировка сырьевых компонентов, получение сырьевой смеси, транспортировка до цеха «Помол сырья».
  • 5. Помол сырьевой смеси, совмещенный с сушкой, подача готовой сырьевой муки в силос сырьевой муки.
  • 6. Дозированная подача готовой сырьевой муки из силоса в теплообменник цеха «Обжиг».
  • 7. Обжиг сырьевой муки во вращающейся печи с декарбонизатором и одноветьевым пятиступенчатым циклонным теплообменником.
  • 8. Охлаждение готового клинкера и доставка его в силос клинкера для хранения.
  • 9. Дробление и при необходимости сушка добавок для введения их в цемент, транспортировка добавок в силоса.
  • 10. Дозировка компонентов для получения цемента. В зависимости от марки цемента.
  • 11. Помол цемента в замкнутом цикле, транспортировка готовой продукции до силосов цемента.
  • 12. Хранение и отгрузка цемента.

На всех технологических переделах контроль качества заводской лабораторией. Все виды цементов прошли обязательную сертификацию.

технологические отличия и показатели. Какой метод получения цемента выбрать?

Существует несколько методов изготовления цемента: мокрый, полусухой, комбинированный и сухой. Основными способами, которые применяются на ведущих заводах, являются сухой и мокрый.

Мокрый способ производства цемента

Схема изготовления цемента мокрым методом представлена на рисунке ниже.

Производство начинается с извлечения из карьеров твердого известняка, который впоследствии дробится на куски различного размера. Затем куски измельчаются в дробильных агрегатах, пока размеры частей известняка не будут превышать 8-10 мм.

Затем на мини-завод транспортируют глину из карьера и обрабатывают ее в вальцевых дробилках до той степени, пока размер кусочков будет достигать от 0 до 100 мм.

Далее измельченную смесь отмачивают в болтушках. В результате получается шлам из глины, влажность которого составляет до 70 %.

Затем он поступает в мельницу, где происходит процесс смешивания и размалывания с известняковой массой.

После этого шлам влажностью около 40 % направляется в вертикальный бассейн, в котором выполняется окончательный процесс корректировки. Эта операция имеет исключительное значение, так как на этом этапе обеспечивается химическая формула состава произведенного шлама.

Только после того как шлам пройдет контроль качества, он допускается к последующим этапам. Далее цементная масса транспортируется из вертикального оборудования (бассейна) в горизонтальный, в котором происходит хранение смеси перед поступлением в печь обжига. В горизонтальном бассейне сырьевая масса постоянно помешивается механическим путем с применением сжатого воздуха. Благодаря этому шлам не выпадает в осадок и полностью гомогенизируется. Если в процессе изготовления цемента применяются сырьевые компоненты, что имеют неизменный химический состав, то корректировка химического состава шлама осуществляется в горизонтальном бассейне.

Затем шлам направляется в печь для обжига, в которой он превращается в клинкер. Полученная клинкерная основа цемента поступает в промышленный холодильник для охлаждения. После этого клинкер подвергается дроблению и подается в бункеры мельниц. Там клинкерная масса повторно измельчается.

Если для процесса обжига шлама используется твердое топливо, то возникает необходимость в строительстве дополнительного помещения для хранения и подготовки угля. Когда в производственном процессе применяется жидкое или газообразное топливо, то схема обжига клинкерной смеси имеет упрощенный вид.

В завершение цемент перенаправляется из бункеров мельниц в специальные помещения для хранения. На этом производственном этапе лаборанты осуществляют контроль качества продукции и определяют марку цемента. Только после этого продукция направляется в упаковочные аппараты.

Сухой способ производства цемента

Схема изготовления цемента сухим методом представлена на рисунке ниже.

Во время производства цемента сухим методом используется другая технологическая схема. Глина и известняк, добытые из карьера, после дробления направляются в сепараторную мельницу, где осуществляется помол, смешивание и сушка сырьевых компонентов. Полученная смесь направляется к смесительным аппаратам, где выполняется окончательное смешивание с применением сжатого воздуха. На данном этапе осуществляется корректировка химического состава цементной смеси.

Если применяется глинистый компонент, то сырьевая смесь подается для смешивания в шнеки, в которых происходит частичное увлажнение водой. На этом этапе образуются прочные гранулы, что имеют влажность не более 14 % — далее они поступают в печь для обжига.

При сухом методе производства процесс обжига сырья может выполняться в различных печах, здесь особое внимание уделяется приготовлению сырьевой массы. Дальнейшие этапы технологического процесса осуществляются так же, как и при мокром методе производства.

Особенности полусухого способа производства

Схема изготовления цемента полусухим методом представлена на следующем рисунке.

Полусухой метод производства цемента очень похож на сухой, но отличия все же есть.

Размер муки, что проходит стадию гранулирования, составляет 10-20 мм, а влажность 11-16 %. Сырье обжигается в печах Леполь и после этого образовавшиеся гранулы направляются на конвейерный кальцинатор.

Из печки выделяются газы, что проходят сквозь гранулы на решетке. В результате этого происходит их нагрев до 900 ºС и они полностью высушиваются. Во время такой термообработки выполняется декарбонизация смеси на 22-30 %, что важно для производства. По завершению этих процессов сырье направляется в печь, где и завершается процесс изготовления цемента. Обжиг гранулированного цемента может происходить в шахтных печах. При этом гранулирование выполняется с частицами угля, после этого цемент направляется на хранение.

Комбинированный метод производства цемента

Схема изготовления цемента комбинированным методом отображена на рисунке ниже.

Этот метод основывается на подготовке сырьевых компонентов по мокрому способу, а их обжиге – по схеме полусухого способа. Полученный в сырьевой мельнице шлам влажностью 30-45 % поступает в специальный фильтр, в котором он обезвоживается до влажности 15-20 %. Далее сырьевая смесь смешивается с пылью, что снижает влажность до 12-14 %.

Затем смесь поступает на обжиг, который выполняется в печах полусухого метода изготовления цемента. Остальные операции комбинированного метода не отличаются от этапов мокрого способа производства.

Методы производства выбирают исходя из технико-экономических и технологических факторов: свойств сырьевых компонентов, однородности и влажности смеси, наличия мощной топливной базы и других.

Полезное и важное по теме:

Поделитесь статьей с друзьями:

Цементный Процесс производства

*

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland острова (Мальвинские) Фарерские острова, Фиджи, Финляндия, Югославская Республика Македония, Франция, Французская Гвиана, Французская Полинезия, Южные французские территории, Габон, Гамбия, Грузия, Германия, Гана, Гибралтар, Греция, Гренландия, Гренада, Гуаделупа, Гуам GuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская АравияСенег alSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Арабские EmiratesUnited KingdomUruguayUS Малые отдаленные IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U.S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара ЙеменЮгославия Замбия Зимбабве

Производство цемента — обзор

6.5 Использование дополнительных вяжущих материалов для сокращения выбросов CO

2 сокращение и секвестрация

Производство цемента является одним из крупнейших источников выбросов CO 2 . SCM частично или полностью использовались в качестве замены цемента или мелкозернистых заполнителей в строительстве, чтобы снизить потребность в цементе и соответствующие выбросы CO 2 (Al-Harthy et al., 2003; Бабу и Кумар, 2000; Бондарь и Коакли, 2014; Cheng et al., 2005; Цзя, 2012; Хан и Сиддик, 2011 г .; Кунал и др., 2012; Лимбахия и Робертс, 2004; Lothenbach et al., 2011; Маслехуддин и др., 2009; Наджим и др., 2014; Ночая и др., 2010; Сиддик, 2011; Сиддик и Беннасер, 2012; Toutanji et al., 2004). Некоторыми из установленных SCM являются летучая зола, микрокремнезем, доменный шлак, стальной шлак и т. Д. Пуццолановые материалы, такие как летучая зола, стальной шлак и цементная пыль (CKD), при использовании в качестве замены цемента, улучшают долговечность Срок действия бетона, так как пуццолановая реакция требует времени.Но прочность SCM в раннем возрасте вызывает беспокойство, поскольку уменьшение содержания цемента вызывает меньшую гидратацию и, как следствие, меньшее образование геля CSH (Lothenbach et al., 2011). Проблема низкой ранней прочности SCM может быть решена путем отверждения карбонизацией в раннем возрасте.

Помимо секвестрации CO 2 , карбонизирующее отверждение также действует как механизм активации SCM (Monkman et al., 2018). Многие исследования пытались оценить влияние ACC на использование SCM (Monkman and Shao, 2006; Sharma and Goyal, 2018; Zhan et al., 2016; Zhang et al., 2016; Чжан и Шао, 2018). ACC не только увеличивает степень гидратации альтернативных вяжущих материалов, но также улучшает характеристики бетона в раннем возрасте. Монкман и Шао (2006) оценили карбонизацию доменного шлака, летучей золы, шлака электродуговой печи (ЭДП) и извести. Все четыре материала реагировали по-разному при отверждении карбонизацией в течение 2 часов. Летучая зола и известь показали самую высокую степень карбонизации, за ней следовали шлак из ДСП, тогда как измельченный гранулированный доменный шлак (GGBS) показал наименьшую реакционную способность по отношению к CO 2 .Кальцит был основным продуктом реакции летучей золы, извести и шлака EAF, тогда как арагонит был получен карбонизацией GGBS. Sharma и Goyal (2018) изучали влияние ACC на цементные растворы, изготовленные с использованием CKD в качестве замены цемента. Было обнаружено, что ACC улучшает прочность цементных растворов в раннем возрасте на 20%, даже для растворов с более высоким содержанием CKD. В нескольких исследованиях была предпринята попытка оценить способность стальных вяжущих для шлака улавливать CO 2 (Bonenfant et al., 2008; He et al., 2013; Huijgen et al., 2005; Huijgen and Comans, 2006; Ukwattage et al., 2017). Присутствие компонента C 2 S в стальном шлаке делает его потенциально вяжущим материалом, который может действовать как поглотитель углерода для связывания CO 2 (Johnson et al., 2003).

Zhang et al. (2016) в своем исследовании обнаружили, что бетон из летучей золы более реактивен к CO 2 по сравнению с бетоном из OPC. С уменьшением содержания ОРС образовалась пористая микроструктура из-за недостаточной реакции гидратации.Увеличенное расстояние между зернами цемента способствовало более высокой вероятности реакции с CO 2 и, следовательно, более высокой степени связывания CO 2 . Характеристики SCM, подвергнутых отверждению карбонизацией, в значительной степени зависят от тонкости материала и посткарбонизации от содержания воды. Более мелкий размер частиц SCM обеспечивает более высокую удельную площадь для эффективной реакции карбонизации. В связи с этим во многих исследованиях было замечено, что бетон, изготовленный с использованием SCM, имел лучшую реактивность по отношению к CO 2 , чем OPC (Monkman and Shao, 2006).Посткарбонизация содержания воды также играет доминирующую роль в определении производительности SCM. Посткарбонизация с достаточным содержанием воды необходима для полной гидратации и пуццолановой реакции SCM (Monkman and Shao, 2006).

цемент | Определение, состав, производство, история и факты

Цемент, в общем, клейкие вещества всех видов, но в более узком смысле связующие материалы, используемые в строительстве и гражданском строительстве. Цементы этого типа представляют собой мелкоизмельченные порошки, которые при смешивании с водой затвердевают.Отверждение и затвердевание являются результатом гидратации, которая представляет собой химическую комбинацию цементных смесей с водой, которая дает субмикроскопические кристаллы или гелеобразный материал с большой площадью поверхности. Из-за их гидратирующих свойств строительные цементы, которые схватываются и затвердевают даже под водой, часто называют гидравлическими цементами. Самый важный из них — портландцемент.

процесс производства цемента

Процесс производства цемента, от дробления и измельчения сырья до обжига измельченных и смешанных ингредиентов, до окончательного охлаждения и хранения готового продукта.

Encyclopædia Britannica, Inc.

В этой статье рассматривается историческое развитие цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также проверка этих свойств. Основное внимание уделяется портландцементу, но также уделяется внимание другим типам, таким как шлакосодержащий цемент и высокоглиноземистый цемент. Строительный цемент имеет общие химические составляющие и технологии обработки с керамическими изделиями, такими как кирпич и плитка, абразивные материалы и огнеупоры.Подробное описание одного из основных применений цемента см. В статье «Строительство зданий».

Применение цемента

Цемент может использоваться сам по себе (т.е. «в чистом виде» в качестве материала для затирки), но обычно используется в растворе и бетоне, в которых цемент смешивается с инертным материалом, известным как заполнитель. Строительный раствор представляет собой цемент, смешанный с песком или щебнем, размер которого должен быть менее примерно 5 мм (0,2 дюйма). Бетон представляет собой смесь цемента, песка или другого мелкого заполнителя и крупного заполнителя, который для большинства целей составляет от 19 до 25 мм (0.От 75 до 1 дюйма), но крупный заполнитель также может достигать 150 мм (6 дюймов), когда бетон помещается в большие массы, такие как дамбы. Растворы используются для связывания кирпичей, блоков и камня в стенах или для визуализации поверхностей. Бетон используется для самых разных строительных целей. Смеси грунта и портландцемента используются в качестве основы для дорог. Портландцемент также используется при производстве кирпича, черепицы, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий.Продукция собирается на фабриках и поставляется готовой к установке.

бетон

Заливка бетона в фундамент дома.

Karlien du Plessis / Shutterstock.com

Производство цемента чрезвычайно широко, так как бетон сегодня является наиболее широко используемым строительным материалом в мире.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Производство цемента | Центр и сеть климатических технологий

Цемент — это глобальный товар, производимый на тысячах заводов.Отрасль консолидируется во всем мире, но на долю крупных международных компаний приходится лишь 30% мирового рынка. Основным и наиболее заметным рынком цемента является строительная промышленность, где он используется в различных областях, где он смешивается с водой для изготовления бетона. В большинстве современных проектов гражданского строительства, офисных зданий, квартир и жилых домов используется бетон, часто в сочетании с системами стальной арматуры. По данным UNEPTIE, во многих развитых странах рост рынка очень медленный, и цемент в больших объемах используется в основном для строительства инфраструктуры.На рынках развивающихся стран (например, Китая) темпы роста более высокие. Поскольку цементная промышленность носит одновременно глобальный и локальный характер, она сталкивается с уникальным набором проблем, которые привлекают внимание как на местном, так и на международном уровне.

На цемент приходится 83% общего потребления энергии при производстве неметаллических полезных ископаемых и 94% выбросов CO2. Энергия составляет от 20% до 40% общей стоимости производства цемента. Производство цементного клинкера из известняка и мела путем нагревания известняка до температур выше 950 ° C является основным энергоемким процессом.Портландцемент, наиболее широко используемый тип цемента, содержит 95% цементного клинкера. Большое количество электроэнергии используется для измельчения сырья и готового цемента.

В процессе производства клинкера также выделяется CO2 в качестве побочного продукта при кальцинировании известняка. Эти технологические выбросы не связаны с использованием энергии и составляют около 3,5% выбросов CO2 во всем мире и 57% общих выбросов CO2 от производства цемента. Выбросы при кальцинировании известняка нельзя уменьшить за счет мер по повышению энергоэффективности или замены топлива, но их можно уменьшить за счет производства смешанного цемента и выбора сырья.

Введение

Цемент — глобальный товар, производимый на тысячах заводов. Промышленность консолидируется во всем мире, но на крупные международные фирмы приходится лишь 30% мирового рынка (European Commission, 1997). Основным и наиболее заметным рынком цемента является строительная промышленность, где он используется в различных областях, где он смешивается с водой для изготовления бетона. На обрабатывающую промышленность в целом приходится треть мирового потребления энергии. Прямые выбросы промышленной энергии и технологического СО2 составляют 6.7 гигатонн (Гт), около 25% от общих мировых выбросов, из которых 30% приходится на металлургическую промышленность, 27% — на неметаллические полезные ископаемые (в основном цемент) и 16% — на производство химикатов и нефтехимии (IEA, 2008) . Производство цемента включает нагрев, кальцинирование и спекание смешанных и измельченных материалов для образования кликера. В результате производство цемента является третьей по величине причиной антропогенных выбросов CO2 из-за производства извести, ключевого ингредиента цемента. Следовательно, экономия энергии при производстве цемента может привести к снижению воздействия на окружающую среду.В цементно-бетонной промышленности повышение энергоэффективности и сокращение выбросов CO2 может быть достигнуто в основном с помощью двух процедур: (i) путем изменения производственных процессов и (ii) путем корректировки химического состава цемента. Производство и производственные процессы можно улучшить, изменив управление энергопотреблением и вложив средства в новое оборудование и / или модернизацию. Было продемонстрировано, что изменения в химическом составе цемента способствуют экономии энергии и сокращению выбросов CO2, но их широкому распространению пока препятствует тот факт, что разработка нового промышленного стандарта сложна и требует времени.Это, в частности, относится к цементной промышленности, которая является высоко капиталоемким и конкурентоспособным сектором с длительным экономическим сроком службы существующих предприятий, так что изменения в существующем капитале не могут быть легко внесены.

Наибольшие возможности для повышения энергоэффективности и сокращения выбросов CO2 могут быть достигнуты за счет улучшения процесса производства цемента. В цементной промышленности пиропроцессинг (переработка сырья в цемент при высокой температуре, например, выше 8000 ° C) является очень распространенной технологической процедурой, на которую приходится 74% потребления энергии в мировой цементной / бетонной промышленности. Поскольку термический КПД за счет использования этой традиционной технологии пиропроцессинга в среднем немного превышает 30% (Mersmann, 2007), существуют значительные возможности для улучшений. На измельчение и помол приходится 5,8% энергопотребления цемента / бетона (Choate, 2003). Эти операции имеют энергоэффективность от 6 до 25%, а также предоставляют большие возможности для экономии энергии.На следующем рисунке представлен процесс производства цемента.

Потенциальные возможности для повышения энергоэффективности и снижения выбросов CO2 при производстве сырья и производстве бетона меньше, чем при производстве цемента. Например, выбросы CO2 во время транспортировки можно уменьшить, заменив дизельное топливо биодизелем. Обычно повышение энергоэффективности пропорционально сокращает выбросы CO2, образующегося при сжигании ископаемого топлива и производстве электроэнергии.Однако следует отметить, что сокращение выбросов CO2 от производства цемента на процент, пропорциональный повышению энергоэффективности, невозможно. Более половины выбросов CO2, связанных с цементом / бетоном, являются результатом химических реакций, необходимых для преобразования сырья, а не результатом энергии, необходимой для этих реакций. Например, если топливо с почти нулевым выбросом CO2 (например, ядерная энергия, биомасса) использовалось для всех нужд пиропроцессинга в энергии, то выбросы CO2 можно было бы сократить на 54%.

Еще один способ сократить выбросы — заменить ископаемое топливо отходами или биомассой. Цементные печи хорошо подходят для сжигания отходов из-за их высокой температуры процесса, а также из-за того, что клинкерный продукт и известняковое сырье действуют как газоочистители. Использованные шины, древесина, пластмассы, химикаты и другие виды отходов сжигаются в цементных печах в больших количествах. Заводы в Бельгии, Франции, Германии, Нидерландах и Швейцарии достигли среднего уровня замещения от 35% до более 70%.Некоторые отдельные заводы даже достигли 100% -ной замены с использованием соответствующих отходов. Однако очень высокие показатели замещения могут быть достигнуты только при наличии специальной системы предварительной обработки и наблюдения. Например, твердые бытовые отходы необходимо предварительно обработать для получения однородной теплотворной способности и характеристик корма. Цементная промышленность в Соединенных Штатах сжигает 53 миллиона изношенных шин в год, что составляет 41% от всех сгоревших шин, что эквивалентно 0,39 Мт или 15 ПДж.Около 50 миллионов шин, или 20% от общего количества, по-прежнему используются на свалках. Еще один потенциальный источник энергии — ковры: около 100 ПДж в год выбрасываются на свалки — вместо этого их можно сжигать в цементных печах. Хотя эти альтернативные материалы широко используются, их использование все еще вызывает споры, поскольку цементные печи не подлежат такому же жесткому контролю выбросов, как установки для сжигания отходов. Согласно статистике МЭА, цементная промышленность в странах ОЭСР в 2005 году использовала 1,6 млн тнэ горючих возобновляемых источников энергии и отходов, половина из которых — промышленные отходы, а половина — древесные отходы (Taylor, 2006).Во всем мире сектор потребил 2,7 Мтнэ биомассы и 0,8 Мтнэ отходов. Это составляет менее 2% от общего расхода топлива в этом секторе. С технической точки зрения использование альтернативных видов топлива может быть увеличено с 24 до 48 Мтнэ, хотя между регионами будут различия из-за разной доступности таких видов топлива. Это приведет к сокращению выбросов CO2 в диапазоне от 100 до 200 млн тонн в год.

Еще один способ снизить энергетические и технологические выбросы при производстве цемента — это смешивание цементов с увеличенными долями альтернативного (не клинкерного) сырья, такого как вулканический пепел, гранулированный доменный шлак от производства чугуна или летучая зола от сжигания угля. выработка энергии.Использование таких смешанных цементов широко варьируется от страны к стране. Он высокий в континентальной Европе, но низкий в США и Великобритании. В США и Китае другие заменители клинкера добавляют непосредственно на стадии изготовления бетона. В долгосрочной перспективе цементу не хватает жизнеспособной безуглеродной альтернативы, и сценарии МЭА предполагают сильную зависимость от цементных печей для улавливания и хранения углерода (CCS) с кислородным топливом (IEA, 2008).

Осуществимость технологий и производственные потребности

В процессе пиропроцессинга цемента важно помнить, что отходы горят и горят при разных температурах и в разных условиях.Следовательно, твердые топливные отходы необходимо вводить в печь таким образом, чтобы они не влияли существенно на температурный профиль и химические реакции в процессе пиропроцессинга в целом. Иногда необходимо добавлять твердые отходы через люк или клапан в кожухе печи, что представляет собой техническую проблему и частично компенсирует повышение эффективности и сокращение выбросов CO2. Наконец, получение и обращение с альтернативным или отработанным топливом может вызвать техническую ответственность и политические проблемы.Компании-производители цемента не хотят, чтобы их называли обработчиками опасных отходов, и окружающие сообщества могут беспокоиться о транспортировке и обращении с опасными отходами на ближайшем цементном заводе.

Кроме того, смешанные цементы открывают большие возможности для энергосбережения и сокращения выбросов, но их использование во многих случаях потребует пересмотра строительных стандартов, кодексов и практик.

Из этапов цепочки производства цемента операции измельчения и помола достаточно энергоэффективны.Как упоминалось ранее, типичные системы обычно работают с энергоэффективностью на месте от 6 до 25% (Министерство энергетики США, 2003). Повышение энергоэффективности измельчения и измельчения можно повысить за счет использования современных систем мельниц, которые включают несколько единиц технологического оборудования с двухвалковыми прессами высокого давления, трубными мельницами, шаровыми мельницами и обычными или высокоэффективными сепараторами (IEA, 2009).

Состояние технологии и ее будущий рыночный потенциал

Основной потенциал в сокращении энергопотребления и выбросов CO2 при производстве цемента / бетона заключается в улучшении пиропроцессинга цемента.Пиропереработка превращает сырую смесь в клинкер. В настоящее время около 78% производства цемента в Европе приходится на сухие печи, еще 16% производства приходится на полусухие и полумокрые печи, а оставшаяся часть европейского производства, около 6%, приходится на мокрые. технологические печи. Как правило, ожидается, что при обновлении печи мокрого процесса, работающие в Европе, будут преобразованы в системы обжига сухого процесса, как и системы печей полусухого и полумокрого процесса. В среднем системы пиропереработки в ЕС и США работают с термическим КПД ниже 35%, что довольно мало.В развивающихся странах этот процент еще ниже (Карстенсен, без даты). Эти улучшения процесса будут происходить за счет лучшего управления энергопотреблением, модернизации существующего оборудования (например, замена мокрых печей, модернизация до подогревателей и прекальцинаторов), внедрения новых технологий пиропроцессинга (например, систем с псевдоожиженным слоем) и, в более долгосрочной перспективе, выполнения НИОКР, необходимых для разработки новых концепции процессов производства цемента.

Япония является ведущей страной в области энергоэффективности в цементном секторе.Европа (в среднем 4,1 ГДж / т цемента) не могла конкурировать с Японией (3,1 ГДж / т), но многие другие части мира демонстрируют гораздо более высокие модели энергопотребления, например средний уровень энергопотребления в США (5,3 ГДж / т) или в Китае намного выше, чем в среднем по Европе (Worrell et al., 2004).

Типичные балансы энергии для основных систем пиропроцессинга показаны ниже. Эти балансы показывают, где происходят потери энергии и, таким образом, представляют возможность для повышения энергоэффективности и снижения выбросов CO2 на основе топлива.В частности, таблица показывает, что можно добиться значительных улучшений, если перейти от мокрого цементирования к сухому. Отдельные области использования энергии (например, разгрузка клинкера, оболочка печи и т. Д.) В таблице показывают площадь и величину возможностей, доступных для управления потерями энергии путем улучшения конкретного оборудования или методов.

Посредством энергетических аудитов, включая тестирование производительности печной системы и расчет баланса массы и тепла, можно определить конкретные возможности повышения энергоэффективности и снижения выбросов CO2.Энергетический аудит производства цемента должен как минимум рассматривать использование энергии и рекомендовать возможные действия, такие как:

  • Нижние потери газа на выходе из печи
    • установить устройства, обеспечивающие лучшую кондуктивную теплопередачу от газов к материалам, например цепи печи
    • работают при оптимальном уровне кислорода (контроль подачи воздуха для горения)
    • Оптимизация формы пламени и температуры горелки
    • увеличить или увеличить мощность подогревателя
  • Более низкие возможности поглощения влаги для сырьевой муки и топлива: устранение необходимости испарения адсорбированной воды
  • Снижение содержания пыли в выхлопных газах за счет минимизации турбулентности газа: пыль уносит энергию от печи, где она улавливается пылесборниками; пыль перерабатывается в сырьевую муку и подается в печь, где она повторно нагревается
  • Более низкая температура на выходе клинкера, сохранение большего количества тепла в системе пиропереработки
  • Нижняя температура дымовой трубы охладителя клинкера
    • рециркуляция избытка охлаждающего воздуха
    • регенерировать более холодный воздух, используя его для сушки сырья и топлива или подогрева топлива или воздуха
  • Снижение потерь на излучение в печи за счет использования правильной смеси и более энергоэффективных огнеупоров для контроля температурных зон печи
    • Нижняя утечка холодного воздуха
    • закрыть ненужные отверстия
    • обеспечивают более энергоэффективные уплотнения
    • работают с максимально высокой температурой первичного воздуха
  • Оптимизируйте работу печи, чтобы избежать сбоев.

Производство цемента мокрым способом включает смешивание сырья (известняк и глина или суглинок) с водой с целью получения суспензии. Далее в процессе из гомогенизированной смеси испаряется вода, и этот этап производства требует значительного количества энергии. Сырьевая мука (высушенный шлам) подвергается воздействию высоких температур во вращающейся печи, где происходит реакция прокаливания (ее конечными продуктами являются известь и CO2). На известь также влияют температуры от 1400 до 1450 ° C.Эта реакция, называемая спеканием, приводит к образованию клинкера. Заключительный этап производства цемента — тонкое измельчение клинкера и смешивание вещества с минеральными компонентами, такими как шлак, летучая зола или гипс.

В случае производства сухого цемента сырье смешивается без воды, поэтому процесс испарения можно не проводить. Последняя технология может снизить потребление энергии от «мокрого» до «сухого» процесса более чем на 50%.

Существующие технологии в цементной промышленности можно модернизировать несколькими способами.В Таблице 26-3 показано, основанное на данных цементных заводов США, влияние возможных мер по модернизации, таких как переход от мокрых процессов к сухим и в рамках последней категории, влияние использования технологий подогревателя и прекальцинатора. Таблица показывает, что, если все заводы в США модернизируют свою пиропроцессинг до уровня лучших заводов США (т.е. система сухого процесса с подогревателем с технологией прекальцинатора), промышленность снизит потребление энергии на 30% до примерно 3 407 650 Джоулей / тонну цементировать и сократить выбросы CO2 на 13% до 75.3 млн т / год.

Что касается новых технологий в цементном секторе, несколько технологий проходят испытания и демонстрируются, например, печи с псевдоожиженным слоем. С середины 1990-х годов было разработано несколько опытных образцов крупномасштабных печей с псевдоожиженным слоем (200 т / день), которые продемонстрировали значительную экономию энергии. Например, по оценкам, полномасштабная система с псевдоожиженным слоем (3000 т / день) будет столь же эффективна, как самая передовая обжиговая печь в США, использующая подогреватель и прекальцинатор, и на 37% эффективнее, чем средняя установка в США.Для систем с псевдоожиженным слоем требуемые капитальные затраты примерно на 12% ниже, чем у современного цементного завода, а их эксплуатационные расходы составляют около 75% от эксплуатационных расходов современного цементного завода (Министерство энергетики США, 2003). Однако по сравнению с более старыми, полностью капитализированными установками на базе печей, системы с псевдоожиженным слоем относительно дороги, так что они, вероятно, будут рассматриваться только для будущего расширения мощности. Еще одним препятствием для внедрения систем с псевдоожиженным слоем является нежелание вкладывать средства в такие большие капитальные затраты, поскольку системы были продемонстрированы только на небольших предприятиях.

Цементные заводы, учитывая их крупномасштабный спрос на промышленную тепловую энергию, предлагают возможности для комбинированного производства электроэнергии и / или пара, особенно если система когенерации является частью первоначального проекта завода. Это может значительно повысить общую энергоэффективность некоторых производственных операций. В настоящее время пять цементных заводов вырабатывают электроэнергию на месте за счет когенерации (Министерство энергетики США, 2003 г.). Более того, использование отработанного тепла в системах теплообмена подогревателя обычно более энергоэффективно, чем когенерация электроэнергии с присущей ему низкой эффективностью преобразования тепловой энергии в электрическую (обычно для производства 1 кВтч требуется около 10 481 Джоулей).Хотя совместное производство пара на цементном заводе возможно, цементные заводы обычно требуют небольшого количества пара и расположены в изолированных районах, где рынки для избыточного производства пара часто недоступны.

Вклад технологий в экономическое развитие (включая поддержку энергетического рынка)

Важным преимуществом повышения энергоэффективности в цементной промышленности могло бы стать снижение затрат на электроэнергию. Вообще говоря, в цементной промышленности ЕС расходы на электроэнергию составляют около 40% от общих производственных затрат, в то время как европейские технологии производства цемента являются одними из самых энергоэффективных в мире.С 1970-х годов в Европе энергия, необходимая для производства цемента, упала примерно на 30%, а возможности для дальнейших улучшений стали довольно небольшими. Однако в других частях мира по-прежнему возможна более значительная экономия на энергозатратах.

В производстве цемента рентабельное повышение эффективности от 10% до 20% уже возможно при использовании коммерчески доступных технологий. Энергоемкость большинства промышленных процессов как минимум на 50% выше теоретического минимума, определяемого основными законами термодинамики.Энергоэффективность обычно ниже в регионах с низкими ценами на энергию. Комплексные технологии для двигателей и паровых систем позволят повысить эффективность во всех отраслях промышленности с типичной экономией энергии в диапазоне от 15% до 30%. Срок окупаемости может составлять всего два года, а в лучшем случае финансовая экономия в течение срока службы улучшенных систем может достигать 30–50%. В тех процессах, где эффективность близка к практическому максимуму, инновации в материалах и процессах позволят добиться еще большего выигрыша (IEA, 2008).

Климат

При производстве цемента выделяется CO2, так как для сжигания сырья и придания клинкеру уникальных свойств требуются очень высокие температуры. CO2 образуется из трех независимых источников: декарбонизация известняка в печи (около 525 кг CO2 на тонну клинкера), сжигание топлива в печи (около 335 кг CO2 на тонну цемента) и использование электроэнергии (около 50 кг). кг CO2 на тонну цемента). Существует три основных меры, с помощью которых цементная промышленность может сократить прямые выбросы CO2 в ближайшем будущем:

  • Повышение энергоэффективности (все еще возможно максимум 2%),
    • Снижение соотношения клинкер / цемент (введение полезных промышленных побочных продуктов), и
    • Увеличение использования отходов в качестве альтернативного топлива (национальные инициативы, адекватное национальное выполнение определенных директив, касающихся конкретных отходов).

На основании анализа IEA (2008) для смешанных цементов, в целом потенциал экономии в этом случае составляет от 300 до 450 млн тонн CO2 к 2050 году.

  • Доменный шлак, охлажденный не воздухом, а водой. Около половины всего доменного шлака уже используется для производства цемента, где шлак охлаждается водой и где расстояния транспортировки и затраты приемлемы. Если бы был использован весь доменный шлак, это привело бы к сокращению выбросов CO2 примерно на 100 млн тонн CO2.
  • Зола уноса угольных электростанций. Но содержание углерода в летучей золе может повлиять на время схватывания бетона, которое определяет качество цемента. Для использования в качестве заменителя клинкера летучая зола с высоким содержанием углерода должна быть улучшена. Технологии для этого только появляются. Специальные методы измельчения также изучаются как способ увеличения скорости реакции летучей золы, позволяя повысить содержание летучей золы в цементе до 70% по сравнению с максимальным значением 30% в настоящее время (Justnes et al., 2005). Китай и Индия могут значительно увеличить использование летучей золы.Если бы 50% всей летучей золы, которая в настоящее время отправляется на свалки, можно было бы использовать, это привело бы к сокращению выбросов CO2 примерно на 75 млн. Т.
  • Стальной шлак. Процесс CemStar, который использует 15% -ную загрузку стального шлака с воздушным охлаждением в смеси сырья вращающейся печи, был разработан и успешно применяется в Соединенных Штатах, что привело к снижению выбросов CO2 примерно на 0,47 т / т добавленного стального шлака ( Yates et al., 2004). В Китае насчитывается около 30 сталелитейных цементных заводов с совокупной годовой производительностью 4.8 млн т. Однако качество стального шлака варьируется, и его трудно перерабатывать, что ограничивает его использование. Если бы общий мировой ресурс сталеплавильного шлака конвертерных печей и ЭДП в размере от 100 до 200 млн тонн в год был использован таким образом, потенциал сокращения выбросов CO2 составил бы от 50 до 100 млн тонн в год. Для подтверждения жизнеспособности этого варианта необходим дальнейший анализ. Другие материалы, которые могут быть использованы в большей степени в качестве заменителей клинкера, включают вулканический пепел, молотый известняк и битое стекло. Такие подходы могли бы облегчить проблемы доступности заменителей клинкера и, возможно, проложить путь к 50% сокращению энергопотребления и выбросов CO2.В долгосрочной перспективе могут быть разработаны новые типы цемента, в которых известняк не используется в качестве основного ресурса. Эти новые виды называются синтетическими пуццоланами. Технологическая осуществимость, экономичность и энергетический эффект таких альтернативных цементов остаются спекулятивными.
  • Смешанные цементы предоставляют большие возможности для энергосбережения и сокращения выбросов, но их использование во многих случаях потребует пересмотра строительных стандартов, норм и правил. В целом потенциал экономии для смешанных цементов составляет от 300 до 450 млн тонн CO2 к 2050 году.Скорость обучения для цементных печей CCS при текущей стоимости 200 долларов США за тонну CO2 составляет около 5%, в то время как целевой показатель затрат на коммерциализацию в долларах США составляет 75 долларов США.

Для расчета этих сокращений выбросов парниковых газов рекомендуется применять утвержденные методологии для консолидированной методологии увеличения состава смеси в производстве цемента, методологии сокращения выбросов парниковых газов за счет рекуперации отходящего тепла и использования для выработки электроэнергии на цементных заводах, перехода на ископаемое топливо, мер по энергоэффективности и смене вида топлива для промышленных объектов, сокращение выбросов за счет частичной замены ископаемых видов топлива с альтернативными видами топлива или менее углеродоемкими видами топлива в проекте по производству цемента (крупномасштабные мероприятия), который был разработан в рамках Механизма чистого развития Киотского протокола РКИК ООН (МЧР).Эта методология помогает определить базовый уровень выбросов парниковых газов в отсутствие проекта (т. Е. При обычном ведении бизнеса), как можно рассчитать сокращения выбросов ниже этого базового уровня и как можно отслеживать эти сокращения. Общую информацию о том, как применять методологии CDM для учета парниковых газов, можно найти здесь.

Финансовые потребности и затраты

Прогнозируется, что мировой спрос на цемент будет расти на 4,7% ежегодно до 2,8 млрд метрических тонн в 2010 году. Китай, который уже является крупнейшим рынком цемента в мире, продемонстрирует наибольший рост общего объема проданного цемента.Другие развивающиеся части Азиатско-Тихоокеанского региона и Восточной Европы, а также ряд стран в регионах Африки / Ближнего Востока и Латинской Америки также продемонстрируют прирост рынка цемента выше среднего, чему способствуют хорошие перспективы строительства. Ожидается, что Вьетнам, Таиланд, Украина, Турция и Индонезия также продемонстрируют значительный рост в процентном отношении. Рыночный рост будет менее устойчивым в развитых регионах США, Японии и Западной Европы, при этом основная часть роста спроса на цемент до 2010 года будет приходиться на ремонтно-эксплуатационное строительство.Однако увеличение расходов на строительство в Германии и Японии после продолжительного периода спада поможет поддержать общий рост развитых мировых рынков.

Цементная промышленность приложила значительные усилия для внедрения инновационных технологий в производство цемента. В последние годы были потрачены значительные ресурсы на изучение новых и, надеюсь, не вызывающих споров и экологически чистых технологий. К сожалению, многие такие технологии обладают низкой производительностью (некоторые все еще находятся в стадии разработки), технически сложны и в настоящее время недоступны для многих развивающихся стран.Сравнивая современные технологии с точки зрения устойчивости, пригодности, производительности, надежности, рентабельности, патентных ограничений (доступности) и требований к компетентности, можно сделать вывод, что по крайней мере в краткосрочной перспективе цементная промышленность будет базироваться на на мельницах пиропроцессинга и помола.

Как описано выше, наиболее традиционный способ производства цемента — в печах. Хотя в развитом мире это стандартная процедура, в развивающемся мире мы можем столкнуться с финансовыми требованиями, которые нелегко удовлетворить.Высокотемпературные печи для обжига цемента широко распространены и доступны в большинстве развивающихся стран и могут представлять собой доступную, экологически безопасную и устойчивую альтернативу обработке. Выбор мельницы будет варьироваться на разных предприятиях из-за ряда факторов. Хотя потребление энергии (и, следовательно, затраты на энергию) на трубных станах выше, они имеют более низкие эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание, чем другие типы станов. Инвестиционные затраты трудно сравнивать в общих чертах, потому что ограничения, характерные для конкретного объекта, играют важную роль.Факторы, не связанные с затратами, которые влияют на инвестиционные решения, включают содержание влаги в сырье, вертикальные валковые мельницы могут как сушить, так и измельчать материалы, и поэтому они наиболее подходят для сырья с более высоким содержанием влаги, в то время как валковые прессы и горизонтальные валковые мельницы могут потребовать отдельная сушилка.

В 1999 году десять ведущих цементных компаний, представляющих примерно одну треть мирового производства цемента, добровольно приступили к реализации того, что стало Инициативой устойчивого развития цемента (CSI), программой под руководством членов Всемирного совета предпринимателей по устойчивому развитию (WBCSD). ).Его цель — найти для отрасли новые способы уменьшения воздействия на окружающую среду, понять потенциал ее социального вклада и расширить взаимодействие с заинтересованными сторонами.

Список литературы

  • Американская ассоциация угольной золы (ACAA), 2001. Обзор продуктов сжигания угля.
  • Чоат, W., 2003. Энергия и возможности сокращения выбросов в цементной промышленности. Министерство энергетики США.
  • Европейская комиссия, 1997. 4-я рамочная программа исследований и технологического развития (RTD), проект ATLAS.
  • МЭА, 2008. Перспективы энергетических технологий — сценарии и стратегии до 2050 года. Международное энергетическое агентство.
  • МЭА, WBSCD, 2009. Дорожная карта цементных технологий на 2009 год — Сокращение выбросов углерода до 2050 года. Международное энергетическое агентство.
  • Джастнес, Х., Эльфгрен, Л. и Ронин, В., 2005. Механизм эффективности энергетически модифицированного цемента по сравнению с соответствующими смесями цемента, цемента и бетона, исследования, 35 (2), стр. 315-323.
  • Karstensen, K.H. (без даты).Звуковое уничтожение устаревших пестицидов в цементных печах в развивающихся странах, Фонд научных и промышленных исследований (SINTEF).
  • Мерсманн, М., 2007. Технология пиропроцесса. Отчет о технической конференции по цементной промышленности, IEEE, стр. 90-102.
  • Перри, Курт Э., 1986. Энергия и возможности сокращения выбросов для цементной промышленности — Вращающаяся цементная печь, Chemical Publishing Co., Inc., Нью-Йорк, стр. 107
  • Scalon, J., 1992. Добавка минералов, сборник ACI 22.
  • Тейлор, М. 2006. Энергоэффективность и выбросы CO2 в мировой цементной промышленности. Документ подготовлен для семинара IEA-WBCSD, Международное энергетическое агентство.
  • Министерство энергетики США, 2003 г. Энергетика и возможности сокращения выбросов для цементной промышленности, Вашингтон, округ Колумбия, США.
  • Уоррелл, Э., Прайс, Л. и Галицкий, С., 2004. Новые энергоэффективные технологии в промышленности: тематические исследования избранных технологий, Nr. LBNL-54828: Департамент энергетического анализа, Отдел экологических энергетических технологий, Национальная лаборатория Эрнеста Орландо Лоуренса в Беркли, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния 94720.
  • Йейтс, Дж. Р., Перкинс, Д. и Шанкаранараян, Р., 2004. Процесс и технология Cemstar для снижения парниковых газов и других выбросов при увеличении производства цемента, Хэтч, Канада.

Производство цемента | Американское литейное общество

Что такое портландцемент?

Многие путают термины «цемент» и «бетон». Портландцемент — это промышленный продукт, который входит в состав различных бетонных изделий. Портландцемент продается в виде мелкодисперсного порошка, который смешивают с водой и заполнителями, чтобы получить портландцементный бетон (PCC).Портландцемент состоит из силикатов кальция, алюминатов кальция, алюмоферритов кальция и, как правило, небольшого количества гипса. Когда в цемент добавляется вода, минералы кальция гидратируются и образуют гель. Этот гель скрепляет заполнитель в бетоне.

Существует восемь типов портландцементов, каждый из которых имеет особые свойства и химические требования. Однако производственный процесс по сути тот же и является продуктом работы печи. Производство цемента — это двухэтапный процесс.Такие материалы, как известняк, содержащий оксид кальция, смешиваются с кремнеземом и глиноземными материалами, такими как песок, сланец или глина. Сырье обычно сушат и измельчают, а затем смесь нагревают во вращающейся печи с образованием клинкера. Затем клинкер смешивают с гипсом и другими материалами и измельчают до мелкого порошка (сито 200 меш), известного как портландцемент.

Как литейный песок используется при производстве портландцемента?

Литейный песок считается «альтернативным материалом», который может заменить первичное сырье.Сырье, используемое при производстве портландцемента, должно содержать соответствующие пропорции оксида кальция, кремнезема, глинозема и оксида железа. Смеси портландцемента обычно содержат 10-12 мас.% Кремнезема и оксиды алюминия и железа (2-5 мас.%). Эти минеральные компоненты являются важными компонентами большинства формовочных песков, поэтому они могут заменять первичные минералы. Согласно исследованию, проведенному в 2008 году Портлендской цементной ассоциацией, 13 из цементных печей страны получали формовочный песок. Измельченный ваграночный шлак также может быть использован в качестве сырья для производства цемента.

Как портландцемент работает с литейным песком?

Портландцемент

, изготовленный из формовочного песка, соответствует всем требованиям к качеству и характеристикам портландцемента, изготовленного исключительно из первичных материалов. Исследование Американского литейного общества показало, что портландцемент, изготовленный из формовочного песка, может иметь более высокую прочность на сжатие, чем портландцемент, изготовленный из обычного сырья.

Литейный песок используется в качестве исходного сырья при производстве портландцемента.Различные типы портландцемента имеют разные химические и физические требования из-за различного использования цемента. Стандарт ASTM C-150, Стандартные спецификации для портландцемента, обозначает различные типы портландцемента.

Какие технические проблемы связаны с литейным песком при производстве портландцемента?

Химическая консистенция формовочных песков более важна, чем физические характеристики при определении пригодности для производства портландцемента.Содержание кремнезема в формовочном песке превышает минимальное 80% -ное содержание кремнезема, которое требуется для обжига портландцемента, и наличие других элементов, таких как железо и алюминий, является преимуществом. Содержание глины в формовочном песке может быть проблемой, если она создает проблемы с сыпучестью в цементных печах с процессами смешивания влажного сырья.

Хотя формовочный песок может быть отличным сырьем для производства портландцемента, расстояния транспортировки могут быть препятствием для поиска большего количества формовочного песка для печей для обжига портландцемента.В Соединенных Штатах всего 118 цементных печей, некоторые из которых владеют соседними карьерами, где известняк и другие первичные заполнители перерабатываются для производства цемента.

Существуют ли какие-либо конкретные проблемы обеспечения / контроля качества, о которых необходимо знать поставщикам и / или конечным пользователям?

Просеянный формовочный песок может быть желательным сырьем для производства цемента, если расстояния транспортировки не препятствуют его использованию. Системы подачи печи предназначены для работы с крупнозернистыми материалами, а просеянный формовочный песок уже является мелким заполнителем.Это означает, что использование формовочного песка позволяет избежать затрат и воздействия на окружающую среду, связанных с измельчением другого сырья.

Литейный песок, предназначенный для цементной печи, должен быть просеян, чтобы на нем не было мусора, стыков керна, постороннего металла и посторонних материалов. В частности, посторонний металл может повредить системы подачи печи. Стыки керна можно измельчать и смешивать с другими песчаными потоками, если сохраняется химическая консистенция. Следует избегать использования формовочного песка из силиката натрия, поскольку этот конкретный тип связующего изменяет химический состав цемента.Самым большим препятствием для увеличения использования формовочного песка в производстве цемента является получение необходимого количества просеянного песка на постоянной основе.

Существуют ли какие-либо особые экологические проблемы, связанные с использованием литейного песка в портландцементе?

Ассоциация портландцемента разработала программу по повышению устойчивости производства и использования портландцемента. Использование формовочного песка в процессе производства портландцемента помогает создать более экологичный продукт.Для удовлетворения спроса на портландцемент требуется огромное количество сырья, содержащего известь, кремнезем, глинозем и оксид железа. Производство цемента — это очень энергоемкая промышленная деятельность. В дополнение к сокращению использования первичного материала, использование формовочного песка позволяет экономить энергию за счет исключения добычи, дробления и измельчения первичного сырья до размера зерна.

Щелкните по ссылкам ниже, чтобы получить дополнительные ресурсы и информацию о цементе.

Портлендская цементная ассоциация
http: // www.цемент.org/manufacture/

Как производят цемент и бетон

Цемент — важнейший ингредиент бетона. Это мелкий порошок, который действует как клей, скрепляющий бетон при смешивании с водой, песком и заполнителями.

Цемент производится путем нагревания точной смеси тонкоизмельченного известняка, глины и песка во вращающейся печи до температуры, достигающей 1450ºC. Это приводит к производству цементного клинкера, промежуточного продукта при производстве цемента.Цементный клинкер выходит из печи, охлаждается, а затем тонко измельчается для получения порошка, известного как цемент. На топливо, сжигаемое для обогрева печи, приходится около 40% выбросов при производстве цемента. Остальные 60% — это «технологические выбросы», т.е. когда известняк перегрет, он высвобождает свои углеродные атомы и образует в печи CO 2 , которые практически невозможно восстановить. Канадская цементная и бетонная промышленность применяет ряд инновационных мер для дальнейшего сокращения выбросов углекислого газа.

Цемент составляет лишь небольшую часть рецептуры бетона, обычно составляя от 7% до 10% бетонной смеси. Другими основными компонентами бетона являются песок, гравий (мелкий и крупный заполнитель) и вода.

Химические вещества, называемые добавками, иногда добавляют на стадии производства бетона для улавливания воздуха, удаления воды, изменения вязкости и изменения других эксплуатационных свойств. Производители улучшают процесс склеивания цемента на стадии производства бетона с помощью дополнительных вяжущих материалов (SCM), которые поступают из потоков промышленных отходов.

Основные ингредиенты цемента (известняк, песок и глина) и бетона (цемент, смешанный с песком, гравием и водой) являются одними из наиболее широко доступных сырьевых материалов на Земле.

Цементный порошок Основные ингредиенты бетона: (цемент, смешанный с песком, гравием и водой) Доля различных ингредиентов в типичной бетонной смеси

Описание технологии производства цемента

В зависимости от физического состояния сырьевой смеси производство портландцементного клинкера классифицируется по следующим технологиям:
— Если сырьевую смесь готовят в виде суспензии сырьевой смеси в воде — шламе — используется технология мокрого производства;
— При приготовлении сырьевой смеси в виде отвальных гранул — используется полумокая или полусухая технология;
— При приготовлении сырьевой смеси в виде сухого порошка используется сухая технология.- Если сырьевая смесь готовится в виде сухого порошка — применяется технология сухого метода.

С 1952 года цемент на предприятии производится мокрым способом. Десять лет назад Компания решила сделать первый решительный шаг — установить новую линию по производству сухого клинкера, введенную в эксплуатацию в августе 2014 года.

Известняк, используемый для производства цемента, добывается в соседнем карьере Карпенай и измельчается с помощью щековой и молотковой дробилок. Известняк из дробильного отделения конвейерами поступает на склад сырья, куда также подается глиняный щебень.В хранилище емкостью 36 000 т хранится известняко-глинистая смесь, а также известняковый щебень для корректировки сырьевой смеси.

Смесь известняка и глины и регулирующие добавки — песок и железная руда — транспортируются по соответствующим бункерам. После этого дозированное сырье транспортерами подается в дробилку и мельницу сырья, где материал измельчается до необходимой крупности и сушится.