Способы производства цемента

Способы производства цемента

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:

Какие существуют способы получения цемента?

На данный момент времени известны и применяются следующие способы получения цемента: мокрый, сухой, полусухой и комбинированный. Рассмотрим особенности каждого способа подробнее.

• Мокрый способ
• Сухой способ
• Полусухой способ
• Комбинированный способ

Мы уже рассматривали тему о том, как делают цемент. Теперь пришло время поговорить о способах получения этого строительного материала.

Мокрый способ

• Добыча известняка карьерным способом. Транспортировка на дробление до фракции размерами 8-10 мм;
• Добыча глины карьерным способом. Транспортировка на обработку в вальцевых дробилках и последующую «отмочку» в болтушке. В результате отмочки получается шлам глины, имеющий влажность около 70%;
• Смешивание и размалывание глины и известняка в специальной мельнице;
• Образовавшийся шлам влажностью порядка 40% поступает в вертикальный резервуар с водой, в котором производится финишная корректировка исходного сырья. Очень важный этап – обеспечивается заданная химическая формула сырья для производства цемента;
• Контроль качества;
• Транспортировка сырья в горизонтальный резервуар. Хранение с помешиванием перед транспортировкой в обжиговую печь. Корректировка химической формулы (при необходимости);
• Транспортировка шлама в обжиговую печь. Обжиг – образование клинкера. Транспортировка в холодильник. Охлаждение;
• Дробление в мельницах-грохотах. Образование порошка цемента;
• Контроль качества и определение марки;
• Упаковка в тару.

Сухой способ

• Карьерная добыча глины и известняка;
• Одновременное сепарирование, помол и сушка глины и известняка в специальных мельницах;
• Окончательное перемешивание с помощью сжатого воздуха. Корректировка химической формулы сырья;
• Смесь транспортируется в шнековую машину. Происходит частичное увлажнение сырьевой массы и образование гранулята влажностью 14%;
• Обжиг гранулята;
• Помол, контроль качества, определение марки цемента, упаковка.

Полусухой способ

Этот метод производства це5мента похож на сухую технологии, но имеет свои особенности:

• Фракция частиц поступающих на этап образования гранулята составляет 10-20 мм. Важность частиц – от 11 до 16%;
• Обжиг гранулята в специальных вращающихся печах с кальцинатором – печах Леполь. В процессе обжига происходит нагрев гранулята до 900 градусов Цельсия, полное высушивание и декарбонизация до 25-30%;
• Окончательный обжиг в шахтной печи.
• Последующие этапы аналогичны сухому способу производства цемента.

Комбинированный способ

Комбинированный метод производства основан на технологии подготовки сырья «мокрым» способом и технологии обжига по цепочке полусухого способа производства цемента. При этом сырье влажностью 35-45% подается в обезвоживающие фильтры, понижающие его влажность до 20%. Далее происходит смешивание с пылью, которая понижает влажность до 12%. Обжиг по «полусухой» технологии. Последующие этапы аналогично «мокрому» методу.

Вариант технологии производства выбирается исходя из следующих исходных: наличия сырьевой базы, свойств сырья, однородности и влажности сырья, наличия энергоносителей. Сухой способ, является менее энергозатратным по отношению к мокрому, поэтому более перспективным.

Промышленное производство цемента мокрым способом

Классическое производство цемента заключается в следующих технологических операциях: добыча сырья, изготовление сырьевой смеси, ее обжиг и получение клинкера, помол клинкера и специальных добавок до состояния мелкодисперсного порошка.

По способу подготовки сырья различают мокрый, сухой и комбинированный методы производства клинкера. Способ производства выбирается в зависимости от технических, экономических и технологических факторов, к которым относятся свойства сырья, его влажность и однородность, наличие необходимой топливной базы и некоторые другие аспекты.

Мокрый способ изготовления цементного вяжущего используют в том случае, когда свойства компонентов не позволяют применить сухой способ (более экономный и рациональный). Мокрый метод заключается в измельчении и перемешивании сырьевых материалов, усреднении и корректировании смеси при воздействии некоторого количества воды.

Этот способ производства цемента предполагает измельчение сырья и смешивание сырьевой смеси с водой. В результате образуется достаточно густая масса, называемая сырьевым шламом, которая содержит от 32 до 45% воды.

В зависимости от различных факторов (например, берутся в расчет физические свойства исходных материалов) при мокром способе производства цемента могут применяться различные схемы, несколько отличающиеся способом приготовления смеси.

Цементные заводы, применяющие мокрый способ производства, используют для производства цементного клинкера твердый известняковый и мягкий глинистый компоненты.

Первоначальная технологическая процедура получения клинкера представляет собой измельчение сырья. Если известковым компонентом является мел, его подвергают дроблению в мельнице или болтушках. Твердый известняк измельчают щековыми дробилками. Похожий процесс измельчения известняка используется при производстве минерального порошка.

Глиняный шлам и известняк в определенных пропорциях (в зависимости от требуемого химического состава клинкера) помещаются в сырьевую мельницу. Для получения сырьевого шлама определенного химического состава проводят его корректировку в потоке либо бассейнах.

Густая масса сырьевого шлама, выходящая из мельниц, подается насосами в расходные бачки, из которых равномерно сливается в печи цеха для последующего обжига. В мокром производстве цемента используются для обжига клинкера вращающиеся длинные печи, в которые встроены теплообменные устройства. Похожие печи, только меньшего размера используются для сушки песка при производстве сухих строительных смесей.

Обожженный клинкер из печей отправляется в холодильные камеры, где подвергается обработке холодным воздухом. После охлаждения клинкер отправляется на склад (иногда прямо из холодильных камер он идет сразу в цементные мельницы для помола). Перед помолкой клинкер дробят, а помол производят совместно с добавками и гипсом.

После помола клинкер отправляют на склады силосного типа. Отгрузка потребителю осуществляется либо в бумажных мешках, либо в цементовозах, либо в специально оборудованных железнодорожных вагонах.

Как и из чего делают цемент: все о процессе производства

Все о компонентах и способах производства цемента

Из чего состоит цемент

Материал используется очень широко. Его применяют как самостоятельный продукт и вводят в растворы. Все это благодаря свойству сухой смеси — она может становиться пластичной при добавлении воды и через некоторое время отвердевать, превращаясь в подобие камня. Ее характеристики несколько варьируются в зависимости от состава, поэтому важно знать, из чего делают цемент.

В его составе всегда пять основных ингредиентов. Разберем их на примере портландцемента, одной из самых востребованных разновидностей:

• окись кальция — не меньше 61%;
• кремния диоксид — не менее 20%;
• глинозем около 4%;
• окись железа — не меньше 2%;
• окись магния — не менее 1 %.

В смесь вводятся добавки, улучшающие определенные характеристики материала. В качестве сырья могут использоваться разные породы. Производство обычно размещают в непосредственной близости от месторождений.

Необходимые минералы добывают открытым способом, это:

• Карбонатные породы: доломит, мергель, ракушечник, мел и другие известняки.
• Глинистые породы: лесс, суглинки, сланцы.

В качестве добавок используются апатиты, плавиковый шпат, кремнезем, глинозем и т.д.

Разновидности материала

В продажу поступает множество разновидностей цемента. Они отличаются друг от друга по целому ряду характеристик:

• Прочность. Важнейший показатель, который указывается на маркировке. Она выполняется в виде буквы М и цифры. Последняя и обозначает прочность. Ее определяют в результате проведения технических испытаний.
• Фракция. Определяется помолом смеси. Чем он тоньше, тем более качественной считается продукция. Идеальным считается состав из крупных и мелких частиц, поскольку только тонкий помол требует слишком большого количества воды при замесе.
• Скорость отвердевания. Варьируется путем введения в смесь гипса. В зависимости от назначения продукта может существенно различаться.
• Морозоустойчивость. Определяется реакцией на цикл замораживание и размораживание. Материал характеризуется количеством таких циклов, которые он выдерживает без изменения своих свойств.

Потребность в воде при замесе раствора зависит от плотности материала, поэтому количество воды для замеса разных марок разнится. Избыток жидкости уменьшает прочность цемента.

В зависимости от области применения выделяется несколько типов цементных смесей.

Портландцемент

Отвердевает на воздухе и в воде. Минеральные добавки отсутствуют. Широко используется для возведения разноплановых монолитных конструкций.

Сульфатостойкий

Его особенность — повышенная устойчивость к химическим агрессивным средам. Характеризуется невысоким коэффициентом насыщения. Это позволяет применять сульфатостойкий цемент для строительства гидротехнических, подземных сооружений и т.п.

Пуццолановый

Может считаться разновидностью сульфатостойкого, но с добавлением активных минералов. Медленно отвердевает, имеет высокую водостойкость. Используется для гидротехнического строительства.

Глиноземистый

Повышено содержание окиси кальция и глинозема. Это позволяет смеси быстро отвердевать. Применяется для изготовления быстро твердеющих жаростойких и строительных растворов, которые находят применение при ремонтных работах, скоростном строительстве, зимнем бетонировании и т.д.

Кислотоупорный

В состав входит кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Замешивается не водой, а жидким стеклом. Используется для получения кислотостойких покрытий. Не выдерживает постоянного воздействия воды.

Пластифицированный

Изготавливается со специальными добавками, придающими морозостойкость и повышенную подвижность приготовленным на этом цементе растворам. Они приобретают большую прочность, лучше сопротивляются коррозионным воздействиям и отличаются повышенной водонепроницаемостью.

Шлакоцемент

В его рецепт включается шлак, процент содержания которого может варьироваться от 20% до 80% от массы продукта. Это удешевляет материал, замедляет скорость его отвердевания и увеличивает жаростойкость. Применяется для возведения наземных, подводных и подземных объектов.

Как показывает практика, самым востребованным вариантом является портландцемент. Именно его имеют в виду, когда речь идет о цементе.

Как делают цемент

Технология изготовления заключается в получении и последующем измельчении клинкера. Так называются гранулы, которые являются промежуточным продуктом производства. Их состав всегда неизменен. Это известняк и глина, смешанные в пропорции 3:1. В природе существует минерал, полностью идентичный по составу клинкеру. Он называется мергель. Однако его запасы ограничены и не могут обеспечить потребность производства.

Поэтому на заводах используется искусственный аналог мергеля. Для его получения необходимые ингредиенты тщательно смешиваются в больших емкостях специальными барабанами. Подготовленная таким образом масса подается в печи, где обжигается около четырех часов. Температура процесса составляет порядка 1500 о С. В таких условиях порошок начинает спекаться в небольшие гранулы. После остывания клинкерные зерна направляются на помол. Их измельчают в больших барабанах с шаровыми ситами грохотами. На этом этапе важно размолоть гранулы и получить порошкообразный продукт определенных размеров. Помол определяется размерами ячеек сита. Полученный порошок смешивается с необходимыми добавками, которые определяют марку и свойства продукта.

Готовые цементные материалы поступают на хранение или на участок расфасовки, где распределяются в тару различной вместимости либо загружаются в специальные автомобили-цементовозы.

Несмотря на общую технологию, для производства состава в зависимости от свойств сырья могут использоваться три способа.

Сухой способ

Этот метод позволяет значительно сократить время и затраты на изготовление цементной смеси. Он предполагает несколько этапов:

1. Сырье дробится до получения зерен мелкой фракции.
2. Подготовленные гранулы сушатся до достижения нужной влажности. Это делается, чтобы облегчить последующие операции.
3. Ингредиенты смешивают в определенных пропорциях. После чего измельчают, получая муку.
4. Порошок подается во вращающуюся печь, где обжигается, но не спекается в гранулы.

После остывания готовый продукт направляется на склад или на участок фасовки.

Сухой способ считается наименее энергозатратным, а потому очень выгоден для производителей. К сожалению, он применим не для всех категорий сырья.

Мокрый способ

В некоторых случаях необходимо увлажнение подготовленного к производству материала. В таких случаях используется мокрый способ. Для приготовления клинкера, который состоит из известняка и глины, замешивается смесь из основных компонентов с добавлением воды. В результате получается вязкая масса, которую называют шламом.

Ее закладывают в печь, где происходит обжиг. В этом процессе из шлама формируются гранулы, которые после остывания отправляются на измельчение.

Полученный из клинкера порошок смешивается с размолотыми добавками. Только после этого продукт готов к расфасовке и складированию. Произведенный по такой технологии состав имеют самую высокую себестоимость.

Комбинированный способ

Применяется для снижения стоимости готовой продукции. Представляет собой своеобразный симбиоз сухой и мокрой технологии. Изначально замешивается шлам, который впоследствии обезвоживается. Таким образом делают клинкер. Он поступает в печь, работающую по «сухой» технологии. Далее при необходимости проводится смешивание с наполнителями, и продукт готов. Более подробно процесс показан на видео.

Качество цемента во многом зависит от сырья, из которого он произведен, и точности соблюдения всех технологических этапов. Учитывая, что характеристики изготовленных из него строительных материалов определяются качеством смеси, стоит обратить на нее самое пристальное внимание.