Из чего и как делают цемент

0

1

0

Цемент — один из наиболее востребованных стройматериалов, который применяется буквально на каждом этапе создания различных конструкций, возведения зданий и сооружений. Производители используют три основных метода изготовления вяжущего компонента, определяемые способом подготовки сырья к дальнейшему обжигу.

Технология изготовления портландцемента включает ряд последовательных этапов — механический, термообработка, помол и смешивание ингредиентов. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Добыча и подготовка сырья

Цемент изготавливается на основе компонентов естественного происхождения — известняка, глины, мела. Чтобы исключить лишние затраты производственные мощности размещаются поблизости от мест их добычи. С целью поддержания необходимого качества химического состава применяются дополнительные сырьевые ингредиенты. Отдельно закупаются недостающее вспомогательное сырье — зола, гипс, пирит и другие.

Компоненты портландцемента делятся на четыре группы оксидов:

1. кремния — мелкофракционное сырье осадочного происхождения (шлак, сланец, песок);
2. алюминия — бокситовые руды;
3. кальция — глинисто-карбонатные компоненты (мергель, известняк, мел);

Подготовка сырья

Разработка известняковых месторождений выполняется открытым способом. Выбор технологии добычи определяется видом породы, техническим оснащением карьера. Применимо к горным породам применяют взрывной метод, также сырье добывается с помощью комбайнов и экскаваторов.

В карьере организуется помол известняка посредством стационарного дробильного оборудования. Измельченный материал попадает на длинный ленточный конвейер, по которому доставляется до производственного узла. Здесь он кладется штабелями в различных направлениях. Чтобы точно знать химический состав сырья используется размещаемый над конвейером анализатор РФА. При необходимости состав изменяется. Для точного измерения массы каждого компонента на современных предприятиях применяются дозаторы.

Если производство организовано менее технологично увеличиваются издержки. Доставка карьерного сырья до мест изготовления портландцемента выполняется автотранспортом или по железной дороге. Конвейеры ленточного типа заменяются менее производительными грейферными кранами из-за чего растут трудозатраты и увеличивается время изготовления стройматериала.

Подготовка компонентов включает этап помола, который бывает нескольких видов:

1. Сухой. Для этого используются мельницы повышенной мощности. Нижний сегмент установок перемалывает известняк, в верхней компонент делится на фракции. Грубая часть отделяется для повторного помола, мелкофракционная мука направляется на новую стадию. При измельчении выполняется сушка сырья до достижения показателя влажности 0,5%. До момента термообработки компоненты находятся на складском хранении, куда постоянно нагнетается сжатый воздух через аэрационные люки.
2. Мокрый. Компоненты готовят в виде шлама, который увлажняется до 40%. Помол выполняется в самоизмельчаемых мельницах. Известняк укладывается внутрь барабанной камеры и перемалывается под воздействием вращательной силы, заставляющей фракции соприкасаться друг с другом. В результате шлам одновременно дробится и измельчается. Доведение сырья до заданной формулы производится в шламовых бассейнах, где оно усредняется посредством нагнетания сжатого воздуха.
3. Комбинированный. Метод, аналогичный мокрому, только он предполагает перед термообработкой пропуск сырьевой муки через пресс-фильтр для усушки.
4. Для получения высококачественного клинкера необходимы первосортные компоненты. Определить свойства сырья помогает анализ насыщения известью кремнезема, степени однородности смеси и других характеристик.

Термическая обработка

При обжиге используются вращающиеся печи для мокрого или сухого метода. Второй способ более технологичный, так как затрачивается до 40% меньше энергии, за счет отсутствия необходимости удаления воды. Оборудование включает сегменты с разной температурой:

• сушка — около +200°С;
• подогрев — до +650°С, идет дегидратация, выгорание органических компонентов, из глины удаляется влага;
• декарбонизация — до +1000°С, из сырья удаляется углерод;
• спекание массы — до +1450°С, под влиянием активного перемещения молекул образуются минералы, определяющие конечные характеристики портландцемента.

Затем клинкер проходит стадию охлаждения и направляется в закрытые хранилища в ожидании последующей переработки.

Помол и добавление присадок

Выполняется в открытых или закрытых мельницах. Обогащенный присадками материал перемещается по конвейерной ленте из мест хранения в мельничную установку. Измельченная масса попадает в разгрузочную цапфу и направляется в элеватор. Здесь она проходит сито с размером ячеек 0,08 мм, доля непросеянных франций не должна превышать 15%.

На следующем этапе сырьевая масса подается в сепаратор для выделения крупы и муки. Первую возвращают на повторное измельчение, вторая готова для применения.

С помощью пневмонасосов готовый продукт через специальный трубопровод доставляется на склад. Отдельные производства не используют сепарационное оборудование, что ухудшает качество цемента. Перед отгрузкой потребителям стройматериал находится на силосном складе из металла или железобетона, имеющем конусообразную конструкцию.

Процесс производства цемента известен человечеству уже на протяжении веков, и его совершенствование позволило достичь высоких результатов в строительной индустрии. Цемент является одним из основных компонентов для создания прочного и долговечного бетона, используемого в различных строительных проектах.

Процесс производства цемента включает в себя несколько этапов: извлечение сырья, его предварительную обработку, обжиг и измельчение. На каждом этапе применяются современные технологии и инновационные подходы, направленные на повышение качества и энергоэффективности процесса.