Исторические сведения

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO2 (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al2O3 (глинозём), оксид железа Fe2O3 — и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнезёмом.

Растворосмеситель для подземных бетонных работ

После этого начался вековой период усиленного экспериментирования. При этом основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка 1450 °С, 1700 K) для достижения прочного соединения извести с оксидами.

Сырье для изготовления цемента

Экономически привлекательным направлением для ведения бизнеса является строительство, а особенно производство строительных материалов. Эта отрасль отличается высокой рентабельностью и доходностью. Среди других строительных материалов, производство цемента занимает, пожалуй, центральное место – это один из основных материалов, применяемых в строительстве.

Здесь мы поговорим про производство цемента, оборудование для него и технологию изготовления.

Состояние рынка

В последнее время появилось много заводов и цехов по производству новых «модных» материалов, таких как металлопластик, профнастил, МДФ, различные виды черепицы и других.

В силу своей новизны и небольших капиталовложений, эти направления приобрели большую популярность и, как следствие, получили высокую конкуренцию, и для дальнейшего развития им приходиться снижать уровень рентабельности. На этом фоне, производство цемента не выглядит столь привлекательно, но это только на первый взгляд.

На самом деле, цемент, являясь традиционным строительным материалом, также продолжает использоваться в строительстве, несмотря на большое обилие новых инновационных материалов.

Обратите внимание

Производство цемента имеет постоянный уровень рентабельности, что позволяет получать производителю соответствующую прибыль.

Конкуренция в этом сегменте имеет место, но ее влияние не столь значительно, так все возрастающие темпы строительства требуют все больше цемента, а в таком случае перенасытить рынок достаточно сложно.

Поэтому, производство цемента, несмотря на то, что оно является высокотехнологическим и сложным, всегда остается привлекательным с точки зрения ведения бизнеса.

Технология производства цемента состоит их двух основных этапов. На первом этапе получается промежуточный продукт – клинкер, гранулы, нагретые до 1500° С, полученные из извести и глины. Это основа для будущего цемента. На втором этапе производства, клинкер измельчается вместе с гипсом или другими добавками и в результате получается портландцемент.

В себестоимости готовой продукции затраты на первый этап производства доходят до 80%.

В производстве цемента обязательно следует учитывать состав сырья по химико-минералогическим показателям: однородность, твердость.

Кроме того, сырье может отличаться и по таким параметрам как влажность и чистота, и зависит от условий добычи, способов транспортировки и хранения сырья. И в результате этого, должен быть выбран способ производства цемента.

Всего существует три способа: «мокрый», «сухой» и комбинированный.

  1. «Мокрый» способ получения цемента представляет собой процесс, при котором измельчение подготовленной сырьевой массы происходит в воде, в результате получается шихта из смешанных ингредиентов, представленной в виде суспензии, шлама, и с влажностью от 30 до 50%.
  2. При «сухом» способе производства цемента, как видно из его названия вода не применяется, шихта в этом случае представляет собой мелкоизмельченный порошок, ингредиенты которого перед применением, специально проходят сушку.
  3. При комбинированном способе производства цемента на выходе получается смесь с влажностью до 20%. Основой для данного способа выбирается или «сухой» способ, или «мокрый». При базовом «сухом» – процесс выглядит следующим образом: подготовленную сырьевую смесь гранулируют, добавляя в нее 10-14% воды. Если базовый способ «мокрый» — на выходе, полученный шлам, принудительно, специальными фильтрами, высушивают до влажности в 16-18%. В результате использования комбинированного метода, клинкер на обжиг попадает в виде гранул, размером 10-15 мм или пастообразной массы.

Безусловно, что для каждого способа применяется разное оборудование.

Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом

В производстве цемента сначала необходимо подготовить сырье. Для измельчения известняка используются специальные промышленные дробилки, стоимость их от 200 000 рублей за единицу, для глины нужны мельницы-мешалки, в которых ее измельчают с помощью воды, стоимость их от 250 000 рублей.

Дальнейший процесс смешивания и измельчения для получения однородной массы проводиться в шаровых трубных мельницах, стоимость которых начинается от 3 300 000 рублей.

Затем проводиться корректировка состава и шлам попадает во вращающуюся печь для обжига, где происходит завершение химических реакций, и на выходе получается клинкер. Следующий этап – охлаждение клинкера.

Важно

Для быстрого охлаждения горячего клинкера, выходящего из печи с температурой 1200-1500°С необходимы специальные промышленные холодильники. В цементном производстве используются рекуператорные, барабанные и колосниковые холодильники.

Барабанные холодильники имеют большие размеры и, при этом, слабую степень охлаждения, всего от 100 до 200°С , средняя производительность у рекуператорных холодильниках – охлаждают до 100-150°С, самые эффективные колосниковые, способны охлаждать до 80-120°С.

В производстве цемента часто применяются вращающееся печи в комплекте с рекуператорным холодильником, их стоимость от 140 000 рублей.

Дальнейшее совместное измельчение клинкера, гипса и различных минеральных добавок происходит в шаровой трубной мельнице.

Для производства цемента необходимы и производственные площади с цехами. Высота потолков в помещении должна быть не ниже четырех метров, а необходимая минимальная площадь от 450 кв.м.

Идеальный момент для ведения такого бизнеса – собственный или арендуемый карьер, для добычи глины и известняка.

В таком варианте себестоимость цементной продукции существенно снизится, что обеспечит выгодные конкурентные условия на рынке.

Для полноценного производства цемента понадобятся и специальные линии по упаковке готовой продукции в мешки, автопогрузчики для складирования и отгрузки.

Совет

Необходимое количество единиц оборудования для производства цемента зависит от планируемого объема выпуска продукции, который скован, пожалуй, только финансовыми вложениями в бизнес.

Цемент можно производить в больших количествах, так как строительный рынок способен поглотить очень большое его количество.

Штат работников, занятых на таком производстве цемента, зависит от количества и технологичности применяемого оборудования.

Сырьем для производства цемента являются горные породы, добываемые открытым способом:

  • Карбонатные – мел, известняки, известняки-ракушечники, доломит, мергель, туф. В промышленном производстве используются в основном известняки. Точное количество компонента зависит от его свойств и минерального состава. Чем больше в составе породы веществ с кристаллической структурой, тем выше температура плавления.
  • Глинистые – глина, глинистые сланцы, лесс, суглинки, монтмориллонит. Этот компонент осадочного происхождения разбухает при контакте с водой. Цель применения глинистых веществ – повышение пластичности смесей и растворов на базе цементного вяжущего.
  • Добавки. Их перечень определяется в зависимости от свойств, которые необходимо получить. Обычно добавки содержать глинозем, железо, кремний. Для их изготовления используют различные производственные отходы – доменную пыль и другие.

Единой формулы химического состава цемента не существует, так как производители предлагают большое количество разновидностей этого строительного материала с различными эксплуатационными характеристиками.

Наиболее распространен в строительстве портландцемент – без минеральных добавок и с минеральными добавками.

Существуют определенные ограничения по минимально допустимым ических соединений, из которых состоит портландцемент:

  • CaO – 62%;
  • SiO2 – 20%;
  • Al2O3– 4%;
  • Fe2O3 – 2%;
  • MgO – 1%.

При производстве вяжущего используются следующие основные виды оборудования:

  • техника для добычи сырья и его транспортировки к месту изготовления;
  • линия дробления сырья;
  • печи для высокотемпературной обработки;
  • линия дробления полученного клинкера, дозирования и смешивания молотого клинкера с добавками;
  • оборудование для фасовки готового продукта в бумажные мешки.

Основные характеристики цемента

Показатели плотности цемента: насыпная — 900-1100 кг/м³, с уплотнением — 1400-1700. Значения истинного удельного веса достигают 3 т/м³. Существует несколько технических характеристик, по которым судят о качестве вяжущего порошка:

  1. Тонина помола — определяет активность цемента: чем меньше частички, тем большую поверхность в один слой они покрывают. Контрольные замеры выполняют рассеиванием на сите с ячейкой 80 мкм.
  2. Водопотребность — количество влаги, необходимой для гидратации цемента и придания тесту пластичности. Излишняя вода в растворе приводит к образованию пор и трещин, снижению прочности.
  3. Морозостойкость — способность изделий на основе цементного порошка выдерживать многократные заморозки и оттаивания без разрушения. Необходимого показателя добиваются специальными добавками при замешивании раствора.
  4. Время схватывания — в зависимости от густоты замеса находится в диапазоне 0,7-10 часов. Показатель зависит и от количества гипса, добавляемого в клинкер при размоле.
  5. Прочность определяется по разрушению образца, изготовленного из цемента от каждой партии выпущенного раствора. Возраст кубиков устанавливается стандартом — 28 дней.

Основные характеристики.

На все отгружаемые цементным заводом объемы заполняют паспорта качества, в которые вносят перечисленные характеристики. Потребители самостоятельно проводят входной контроль, чтобы подтвердить добросовестность поставщика.

Как мы говорили ранее, существует несколько способов изготовить цемент в условиях промышленного предприятия. Три основных метода:

  • сухой;
  • мокрый;
  • комбинированный.

Сухой способ

В зависимости от свойств исходного сырья выбирают схему производства. Сухой способ делится на следующие этапы:

  • дробление сырья;
  • просушка до определённой влажности;
  • помол компонентов после их соединения до получения муки;
  • обжиг муки во вращающейся печи;
  • охлаждение и отправка на склад.

Так выглядит вращающаяся печь цементного завода

Такой способ производства считается наиболее выгодным и менее энергозатратным.

Мокрый способ

Данный метод предполагает измельчение компонентов и добавление к ним воды. В итоге получается не мука, а сырьевой шлам. Он попадает в печь на обжиг, а затем − в холодильник. Охлаждённый клинкер перемалывается, и при необходимости вносятся добавки.

Предлагаем ознакомиться  Для чего используют облепиховое масло

Отличия сухого и мокрого способов

В данном случае сначала мокрым способом получают сырьевой шлам, затем он обезвоживается, и получаются гранулы. Они проходят печь, используемую при сухом способе производства. Как правило, целесообразность данного способа исходит из качества исходного сырья и снижения себестоимости конечного продукта.

Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом

Любой из методов требует максимально тщательного смешивания сырья и тончайшего помола. Продукт должен получиться однородным. Готовая продукция складируется в цементных силосах, которые представляют собой башни. В них цемент аэрируется, что позволяет ему не слёживаться. Пакуется продукция в бумажные пакеты или не упаковывается, а отправляется навалом.

Цементные силосы ELKON

Состояние рынка

Строительные материалы, в том числе и цемент, чаще всего проверяют на соответствие следующим характеристикам:

  • Прочность. Для проверки данной характеристики потребуется изготовить бетонный цилиндр, который впоследствии подвергают испытаниям на сжатие. Длительность воздействия на образец {amp}amp;mdsah; не менее 28 дней. Именно этот срок требуется для полного набора прочности материалу. После проверки и сравнения показателей в МПа, можно установить марку данного цемента, которые обозначаются: М200, М300, М400, М500, М600;
  • Стойкость материала к воздействию коррозии. Находясь во влажной среде, бетонные конструкции, не обработанные специальными составами, подвергаются коррозии. Для устранения этого процесса рекомендуется использовать специальные добавки при формировании раствора для бетонирования. Тоже касается защиты от воздействия активных веществ и различной бытовой химии. Для работы в агрессивных средах и при повышенной влажности разработана специальная марка – пуццолановый цемент;
  • Морозоустойчивость. Данная характеристика определяется в циклах заморозки и разморозки материала, при которых он способен сохранять свои изначальные свойства. При замерзании влаги в порах и микротрещинах бетонного основания происходит расширение, что влияет на качество бетона и приводит к его разрушению. Для усиления структуры бетона, необходимо использовать специальные присадки, которые позволяют бетону выдерживать резкие температурные перепады. Также присадки используются для организации работы в зимнее время;
  • Водопотребность. Выражается в процентах по отношению к общему объему раствора требуемой пластичности. Максимальное значение водопотребности в портландцементе составляет 28%. Следует понимать, что смесь, которой требуется минимальное количество воды, дает более прочный и надежный бетон, а раствор, насыщенный водой, дает пористую структуру бетона, что характеризуется более низкой прочностью;
  • Срок схватывания. Данный показатель важен для организации работ. Он не должен быть слишком длительным или коротким, чтобы не нарушать процесс выполнения заливки основания или кладки. Данная характеристика регулируется количеством гипса в сухой смеси. Если объем гипса выше – схватывание происходит быстрее, если ниже – медленнее. Оптимально процесс вставания цемента происходит в течение 10 часов, а начало схватывания находится в пределах 40-50 минут.

Состав цемента

В вопросе, из чего сделан цемент, принципиальных изменений не было уже давно, состав сохранился с прошлых столетий. Основу всегда составлял клинкер, также в состав входят минеральные добавки с оптимальным содержанием 15-20 %. В такой концентрации минералы оказывают малозначимое влияние на эксплуатационные и технические характеристики. Если концентрация добавок свыше 20 %, свойства сильно изменятся, состав называют пуццолановый цемент.

Химический состав цемента:

  • алит (Са3SiO5) – увеличивает скорость взаимодействия с водой. Компонент важен на этапе приобретения прочности. В составе клинкера количество трёхкальциевого силита составляет 50–70 %;
  • белит (Ca2SiO4) – обеспечивает набор прочности на поздних этапах застывания. Изначально слабо реагирует на воду, увеличение прочности за счёт двухкальциевого силиката вначале практически не происходит. В клинкере содержится 15–30 %;

Цемент – вяжущая субстанция, которая имеет свойство твердеть в воде и на открытом воздухе

  • алюминатная фаза (Са3Al2O6) – при смешивании с водой провоцирует быструю реакцию, обеспечивает начальное схватывание. Для контроля за процессом застывания в состав добавляют гипс и подобные вещества. Трёхкальциевого алюмината содержится 5–10 %;
  • ферритная фаза (Са3Al2O6). Вступает в активную фазу реакции между циклами алита и белита. Количество четырёхкальциевого алюмоферрита составляет 5–15 %;
  • остальные компоненты – сульфаты щелочного типа, оксид кальция – до 3 %.
Химический состав, % Характеристика
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 Другие оксиды
Портландцемент
63…66 21…24 4…8 2…4 3…5 Нормально твердеющий
Глиноземистый цемент
35…43 5…10 39…47 2…15 1,5…2,5 Быстро твердеющий

Что такое цементный клинкер?

Для приготовления цементного раствора потребуется сам цемент, вода и заполнитель (для штукатурных и кладочных растворов используется речной или карьерный песок).

Соотношение ингредиентов в растворе зависит от применения данного материала, но в большинстве случаев рекомендуется использовать формулу: 3 части песка на 1 часть цемента. Вода добавляется исходя из потребности в получении более пластичного или вязкого раствора.

При желании получить конструкцию с более высокими прочностными характеристиками, увеличивают долю цемента. Правильно начинать приготовление раствора со смешивания сухих фракций, и только после получения однородной массы начинают заливать воду небольшими порциями, постепенно добиваясь требуемой консистенции.

Основной компонент производства цемента – клинкер. Это промежуточный полуфабрикат, получаемый обжигом смеси известняка (мела, мергеля или других пород) в количестве 75% и 25% глины. Сырьевые компоненты плавятся с образованием гранул. Клинкер перемалывают и соединяют с молотыми добавками.

Весь процесс изготовления цементного вяжущего можно условно разделить на 3 этапа:

  • изготовление клинкера обжигом – основной процесс, наиболее затратный и трудоемкий;
  • помол клинкера до образования тонкодисперсного порошка;
  • смешивание клинкерного порошка с порошкообразными добавками.

Изготовление клинкера делится на следующие этапы:

  • доставка сырья для клинкера на цементный завод;
  • измельчение сырьевых компонентов;
  • смешивание компонентов в пропорциях, указанных в техдокументации, для последующего обжига.

Сырьем для бесклинкерного цемента являются доменный или гидравлические шлаки, активаторы и другие дополнительные компоненты. Смесь из подготовленных и взятых в нужных пропорциях компонентов, дробят и перемалывают до мелкодисперсного со стояния. Для бесклинкерного цемента характерны:

  • устойчивость к различным воздействиям окружающей среды;
  • экономичность производства, благодаря невысоким энергозатратам;
  • утилизация отходов металлургических и других производств, что положительно влияет на состояние окружающей среды;
  • различные цвета и свойства конечного продукта, которые можно получать без изменения основных этапов технологического процесса и привлечения дополнительного оборудования.

Мировое производство цемента

Состояние рынка

автор Росцемент Росцемент

Прежде чем ответить на вопрос: «Как делают цемент?», необходимо разобраться с его составом. Вяжущий стройматериал, используемый во множестве строительных сфер, получают методом…

Прежде чем ответить на вопрос: «Как делают цемент?», необходимо разобраться с его составом.

Вяжущий стройматериал, используемый во множестве строительных сфер, получают методом продолжительного измельчения клинкера с гипсом.

Клинкер представляет собой материал, получаемый путем обжига до состояния спекшейся однородной массы, которая состоит из глины с преобладающим количеством кальция и известняка.

Процесс дробления клинкера происходит с добавлением следующих компонентов:

  • гипса, который регулирует период схватывания;
  • примерно 15 процентов минеральных добавок в виде бокситов, песка, колошниковой пыли и других, позволяющих повысить определенные свойства вяжущего и сократить его себестоимость.

Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом

Современные заводы-изготовители используют 3 метода изготовления цемента:

  1. Сухой
  2. Мокрый
  3. Комбинированный

Характеризуется отсутствием необходимости в применении воды. Исходное сырье (известняки и глина) измельчается механизированным способом при помощи специализированного оборудования.

Далее следует этап сушки и перемалывания компонентов до состояния мелкодисперсного порошка. Затем идет пневматическое перемешивание сырья с последующим обжигом.

Данная технология способствует снижению себестоимости производства, но ее сложность заключается в том, чтобы добиться однородности первоначального сырья. Такая методика изготовления цемента причисляется к экологически безопасным.

Позволяет точно подобрать состав исходных компонентов, невзирая на высокий уровень их неоднородности.

В качестве исходно сырья выступает шлам. Он представляет собой жидкое вещество с 40% содержанием воды.

Обратите внимание

Перед производством цементного вяжущего производится корректировка состава шлама. Для этого применяются специальные бассейны. Сырье, прошедшее этап выдержки в бассейне, подвергается обжигу в печах вращающегося типа, после чего подготовленный материал тщательно измельчается.

Из-за значительного расхода энергии, которая идет на сушку сырья, мокрый способ изготовления цемента является более дорогостоящим. Однако стоит отметить существенное преимущество: в готовом продукте исключен риск проявления неоднородности клинкера, как при сухой технологии.

Базируется на мокром способе добычи связующего. Промежуточная субстанция подвергается обезвоживанию, после чего клинкер с добавлением жидкости гранулируется, обжигается и перемалывается до необходимой марки вяжущего.

К основным преимуществам этой методики относят:

  • значительный выход годного;
  • возможность применения отходов производства в металлургии.

Здесь будет уместным подчеркнуть, что сухая методика используется преимущественного иностранными заводами (китайские, египетские, турецкие), а мокрую внедряют на своих производствах отечественные изготовители.

Цемент является одним из самых востребованных строительных материалов, объемы поставок исчисляются миллиардами тонн. Производство цемента как бизнес: технология, способы, материалы и необходимое оборудование для начала своего дела.

Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом

Цемент — это порошкообразный искусственный строительный материал, приобретающий вяжущие свойства при взаимодействии с жидкостями. Используется для производства бетона и растворов.

В зависимости от состава, цемент бывает:

  1. Портландцемент.
  2. Глиноземистый.
  3. Магнезиальный.
  4. Кислотоупорный.
  5. Биоцемент.
  6. Романцемент.

Основную массу в производстве составляет портландцемент, обычно его подразумевают, когда говорят о цементе.

По прочности сжатия цемент подразделяют на марки и классы. Для маркировки измеряют давление на тестовый образец, в килограммах на кубический сантиметр. Стандартом предусмотрены марки от М100 (наименее прочная) до М700 (наиболее прочная). Промежуточные значения маркируются с приростом 50 или 100.

Класс прочности определяют в мПа по прошествии 28 дней после изготовления образца. Значения могут быть от 22,5 до 62,5 с шагом 10.

Кроме этого, аббревиатура названия продукции может содержать различные указания на состав цемента и его характеристики:

  • ШПЦ — шлакопортландцемент с более чем 20% добавок;
  • Н — нормированный;
  • ГФ — гидрофобный с повышенной влагоустойчивостью;
  • Б — быстродействующий с коротким сроком отвердевания;
  • СС — сульфатостойкий;
  • ВРЦ — водонепроницаемый расширяющийся цемент;
  • Д с цифровым индексом — содержание добавок.
Предлагаем ознакомиться  Когда сеять шпинат в открытый грунт, можно ли сеять шпинат под зиму

Стандарты могут изменяться, в последних версиях фигурируют обозначения ЦЕМ1, ЦЕМ2 32,5Б.

Технология

Основные составляющие цемента — это известь и глина, обработанные при очень высоких температурах. Полученный в результате материал называется клинкер, который измельчают и вводят добавки.

Схема производства цемента состоит из нескольких этапов:

  1. Добыча или закупка сырья.
  2. Измельчение материалов.
  3. Подготовка смеси.
  4. Обжиг смеси в печи.
  5. Измельчение клинкера в порошок.
  6. Измельчение гипса.
  7. Сушка прочих составляющих.
  8. Смешение всех ингредиентов.
  9. Разделение по маркам.
  10. Расфасовка цемента.

Технология производства цемента является сырьезависимой, поэтому заводы располагают поблизости от известковых и глиняных карьеров.

Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом

В зависимости от качества исходного сырья и производственных мощностей завода, применяют различные способы производства портландцемента:

  • Мокрый – достаточно сложный и энергозатратный метод, но в результате получают высококачественный цемент, так как точно выдерживаются пропорции составляющих компонентов. Известняк и глина измельчаются в отдельных дробилках с добавлением жидкости. Затем смешиваются и перемалываются в мельнице. Полученную мокрую шихту доводят до нужного технологического состояния и обжигают в печи. Клинкер поступает в следующую мельницу, где смешивается с гипсом и перемалывается в порошок.
  • Сухой – менее затратный способ с укороченным циклом, используют при наличии качественного сырья. Все компоненты предварительно измельчаются и высушиваются. Затем смешиваются и перемалываются в мельнице, полученная масса обжигается и проходит последний мелкий помол.
  • Комбинированный – за базу берется мокрый или сухой способ, в зависимости от этого выполняются дальнейшие этапы производства, либо сухой шлам увлажняют перед обжигом, либо влажный высушивают.

Существует еще один способ цементного производства, с использованием в качестве сырья отходов металлургических комбинатов. В этом случае не образуется клинкер, а шлак смешивают с добавками и перемалывают в порошок. Этот метод имеет много преимуществ:

  1. Отсутствие фазы обжига существенно экономит ресурсы.
  2. Цемент обладает повышенной прочностью.
  3. Вторичное использование в производстве промышленных отходов благоприятно для окружающей среды.

Применять безклинкерный способ выгодно в регионе с развитой металлургией.

Оборудование

Конкретный перечень оборудования для производства цемента зависит от выбранной технологии изготовления. Технология определяется типом и качеством сырья, но основные этапы идентичны во всех случаях, как и оборудование:

  • машины для транспортировки;
  • измельчители сырья и клинкера;
  • печь;
  • смесители;
  • фасовочное оборудование.

Перечень станков и приспособлений, из чего состоит производственная линия при сухом способе изготовления цемента:

  1. Дробилка крупного помола для известняка.
  2. Мельницы-мешалки для глины.
  3. Сито вибрационного типа.
  4. Транспортерная лента.
  5. Сортировальный станок.
  6. Молотилка.
  7. Мельница.
  8. Миксер для шлама.
  9. Вращающаяся печь для обжига.
  10. Сушилка.
  11. Охладитель.
  12. Мельница для клинкера.
  13. Вертикальный транспортер.
  14. Силосы для хранения цемента.
  15. Упаковочная линия.

Для перемещения сырья и готовой продукции необходимы погрузчики и тяжелая транспортная техника.

Материалы

Производство цемента начинается в карьерах по добыче сырья — известняка, мела, глины, гипса. Для улучшения свойств продукции добавляют различные компоненты и пластификаторы, которые:

  • уменьшают степень воздействия неблагоприятных условий эксплуатации;
  • повышают термоустойчивость;
  • повышают прочность;
  • повышают степень упругости;
  • улучшают гидропроницаемость.

химический состав цемента

В качестве добавок обычно используются следующие материалы для производства цемента:

  1. Апатиты.
  2. Глиноземы.
  3. Кремнеземы.
  4. Плавиковый шпат.
Наименование компонента Процентное содержание
1 Известь 60
2 Глина 25
3 Гипс 10
4 Алюминат 5

На каждом заводе видоизменяют рецептуру в соответствии с характеристиками использовавшихся материалов и производимых марок продукции.

Цемент представляет собой искусственный строительный материал. Основными его составляющими компонентами являются клинкер и гипс.

При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями он образует пластичную массу, через некоторое время завертывающуюся и превращающуюся в камневидное тело.

Является гидравлическим вяжущим, обладающим способностью набирать свою прочность во влажных условиях, что принципиально его отличает от некоторых других минеральных вяжущих.

Производственная линия состоит из следующих установок: барабанная печь, прибор для предварительного нагрева сырья, мельница, охладитель, вальцы, сушилка, пылеуловитель, сепаратор, оборудование для проведения предварительной гомогенизации, дробилка и транспортер с машиной для упаковки.

Перечисленные аппараты представляют собой обязательные элементы линии производства.

Производители также предлагают разнообразные модификации данного оборудования, и дополнительное оснащение, позволяющее повысить производительность и безопасность, снизить затраты и себестоимость получаемой продукции.

Современные технологии и материалы позволяют производить различные типы цемента. Некоторые уже практически перестали производиться, другие только приобретают известность. Также существуют смеси, предназначенные для выполнения узкоспециализированных задач.

  • Портландцемент. Представляет собой один из самых известных марок. В его состав входит клинкер с гипсом, различные добавки, смесь идет мелкого помола. Активно проявляет свои свойства при контакте с водой. Название было дано в честь горной породы на территории Англии Portland, по причине аналогичного цвета после застывания.
  • Белый цемент – смесь из мелкомолотого клинкера, максимально очищенного от окислов железа, что повышает скорость реакции. Используется в основном в декоративных целях.
  • Шлаковый. Состоит из измельченного доменного шлака с активаторами и добавок – отсюда и название. Характеризуется повышенными показателями прочности, что и определяет основную сферу его применения – подземные и подводные несущие конструкции.
  • Расширяющийся – в процессе отвердевания строительная смесь расширяется. Благодаря приобретенному позже свойству водонепроницаемости используется в подводных конструкциях, когда идет постоянное давление воды.
  • Безусадочный. Обладает свойством сохранять свой объем в процессе отвердения. Используется при проведении гидроизоляционных работ, когда требуется сохранение объема цементной массы.
  • Быстротвердеющий. Характеризуется максимально коротким временем для отвердевания по сравнению с другими марками цементов.
  • Гидрофобный. Представляет собой модификацию портландцемента со специальными добавками, придающие стойкость цементу к процессам замерзания и оттаивания.
  • Тампонажный. Используется для укрепления скважин в нефтегазовой промышленности.
  • Глиноземистый. Обладает целым рядом свойств, которые позволяют его использовать вместо нескольких марок цемента в строительных работах в холодное время года и при возведении жаропрочных конструкций.
  • Пуццолановый – вид, производимый из портландцемента путем добавления соединений вулканического происхождения, что позволяет использовать его при возведении водяных емкостей.

Мокрый способ

Как сделать цемент в домашних условиях

этапы производства цемента
Этапы производства цемента.

В природе имеется клинкер в чистом виде — мергель, но из-за небольших запасов этого минерала, использовать его в промышленных масштабах не получается, поэтому отечественные и зарубежные производители готовят клинкер из традиционных материалов.

мергель
Мергель.

Производство цемента разбито на следующие этапы:

  • Для подготовки клинкера необходимо тщательно смешать ингредиенты в специальных барабанах большой емкости.
  • На следующем этапе подготовленная масса поступает в печь, где происходит обжиг в течение 3-4 часов при температуре близкой к полутора тысячам градусов. В результате образуется клинкер в виде небольших фракций (до 5 см в диаметре).
обжиг шлама
Обжиг шлама.
  • Далее, полученные зерна клинкера измельчают в барабанах с использованием шаровых грохотов. В процессе обработки материала необходимо добиться порошкообразного состояния смеси.
  • На заключительном этапе в готовый цемент добавляют необходимые присадки и отправляют на расфасовку по мешкам или хопрам.

Существует три способа изготовления цемента. Они различаются приемами обработки клинкера.

  1. Мокрый способ. Выработка клинкера производится с использованием воды, мела и глины. В результате смешивания веществ в барабане образуется влажная масса – шихта. Ее отправляют на обжиг, после чего полученные гранулы измельчают и смешивают с необходимыми добавками. Данный метод считается довольно затратным, поэтому в настоящее время чаще используют другие способы.
  2. Сухой способ. Позволяет сократить этап смешивания готовой смеси с добавками, так как весь процесс сводится к подготовке, дроблению и смешиванию уже готовых ингредиентов. Данная технология становится все более популярной, так как позволяет существенно сократить затраты на производство и конечную цену продукта.
  3. Комбинированный способ. В данной технологии используются различные формы производства клинкера, сочетающие в себе этапы производства, применяемые при сухом и мокром способах.

Прежде всего стоит сразу уяснить, что качественного продукта в домашних или гаражных условиях получить не удастся. Мало знать, как самому сделать цемент, ведь кроме этого потребуется приобрести специальное оборудование, ну или приложить максимальные мускульные усилия, что в конечном итоге оказывается довольно затратным и утомительным. Гораздо легче приобрести готовое изделие в магазине.

Наиболее простым способом получить в домашних условиях раствор, пригодный для цементирования мелких трещин, является приготовление смеси на основе следующих ингредиентов: воды, водной извести и каменной золы. Эти вещества перемешивают до получения однородной, вязкой массы, которую необходимо сразу же использовать, так как срок хранения этого раствора составляет не более двух часов.

Прочие варианты самостоятельного изготовления цемента предусматривают наличие печи для обжига материала и мельницы для размалывания клинкера в порошок.

Конкретный вид производства определяется тем, из чего делают цемент:

  • Мокрый. Клинкер изготавливается из мела, глины и воды. К измельченным компонентам добавляют воду. Влажную смесь (шлам) отправляют на обжиг. Полученный после обжига продукт транспортируют в холодильник. После охлаждения его измельчают, смешивают с добавками для получения необходимых свойств вяжущего. Эта технология требует финансовых затрат, поэтому производители в основном применяют другие. Но при необходимости получения цемента с прекрасными эксплуатационными свойствами применяют именно этот способ, позволяющий тонко корректировать состав сырья. Корректировка состава осуществляется в специальных бассейнах при температуре 1000°C.
  • Сухой. Все компоненты – известняк, глина, добавки дробятся в сухом виде. Готовые порошки смешиваются в закрытых боксах с помощью подачи воздуха. Эта методика часто используется производителями, благодаря простоте реализации и относительно невысоким затратам. При производстве нет водяных испарений. Такой способ требует небольших затрат энергоносителей. Он оптимален для однородных сырьевых компонентов.
  • Комбинированный. Эта технология сочетает элементы сухого и мокрого способов. Одна из этих технологий является основной, а вторая дополнительной. Если основной является мокрая методика, то сначала изготавливают сырьевой шлам, корректируют его состав, затем его обезвоживают и обжигают в печи, предназначенной для сухой технологии.

добавки в цемент

Цемент, независимо от того, из чего он состоит и каким способом приготовлен, складируется в специальных башнях – силосах, в которых, благодаря проветриванию, материал не слеживается, сохраняя рабочие характеристики.

Предлагаем ознакомиться  Обрезка ствола яблони

К потребителю цемент поступает навалом или расфасованным в бумажные мешки.

Главная|Цемент|Из чего и как делают цемент?

Технология

При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4·2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре 1450… 1480 °C в течение 2—4 часов в длинных вращающихся печах (3,6×127 м, 4×150 м и 4,5×170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь условно можно поделить на зоны:

  • подогрева ( 200… 650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al2O3·2SiO2·2H2O → Al2O3·2SiO2 2H2O; далее при температурах 600… 1000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.
  • декарбонизации ( 900… 1200 °C) происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО3 → СаО СО2, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al2O3, SiO2) в этой же зоне начинаются процессы твёрдофазового синтеза новых соединений (СаО·Al2O3 — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С3А), протекающих ступенчато;
  • экзотермических реакций ( 1200… 1350 °C) завершается процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С3А, С4АF (F — Fe2O3) и C2S (S — SiO2) — 3 из 4 основных минералов клинкера;
  • спекания ( 1300 → 1480 → 1300 °C) частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C2S, который, взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО, образует минерал алит (С3S — твёрдый раствор трёхкальциевого силиката и небольшого количества (2—4 %) MgO, Al2O3, P2O5, Cr2О3 и других);
  • охлаждения ( 1300… 1000 °C) температура понижается медленно. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.

Технология производства белого цемента незначительно отличается от технологии производства обычного «серого» материала. Как и обычный «серый» материал, белый цемент выпускают сухим и мокрым способом. Основное отличие технологии – обжиг исходного сырья при высокой температуре и резкое охлаждение в воде.

Клинкер белого цемента характеризуется как «маложелезистый» и содержит в своем составе: минеральные добавки, известняк, гипс, соли и другие компоненты. В качестве исходного сырья для клинкера используются карбонатная и глинистая порода (известняк, каолиновая глина, отходы обогащения, кварцевый песок).

В Российской Федерации белый цемент производится только на одном предприятии – ООО «Холсим (Рус) СМ» (до 2012 года ОАО «Щуровский цемент»). Большинство белого цемента поставляется на рынок России из-за рубежа следующими компаниями: «Холсим» (Словакия), «Cimsa иAdana» (Турция), «AalborgWhite»(Дания) и «AalborgWhite» (Египет).

Основное достоинство белого цемента его уникальная характеристика – белоснежность, а основной недостаток в разы большая стоимость по сравнению с обычным «серым» материалом.

Проектная мощность заводов по итогам 2014 года (млн тонн в год):

  1. «Евроцемент груп» — 33,1
  2. «Мордовцемент» — 7,2
  3. «Новоросцемент» — 6,9
  4. «Сибирский цемент» — 6,7
  5. Heidelberg Cement — 4,9
  6. Holcim — 4,6
  7. «Востокцемент» — 4,3
  8. Dyckerhoff — 3,7
  9. «Себряковцемент» — 3,4
  10. «Базэлцемент» — 3,2

Мокрый способ

Корректирующие добавки

Цементный состав делают из минерального сырья с применением специальных пластификаторов, добавляемых при производстве.

Если увеличить количество добавок до 20%, то свойства цемента будут несколько изменены

Технология предусматривает использование добавок на базе ископаемых, содержащих:

  • Глинозем.
  • Кремнезем.
  • Глину.
  • Плавиковый шпат.
  • Апатиты.

Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом

Введение корректирующих добавок, с помощью которых делают цемент и улучшают его характеристики, предусмотрено технологией. Пластификаторы позволяют улучшить следующие свойства цементного состава:

  • стойкость к воздействию коррозионных процессов;
  • устойчивость к воздействию перепадов температуры, глубоким циклам замораживания;
  • прочностные характеристики;
  • продолжительность твердения;
  • подвижность цементного раствора, его эластичность;
  • степень проницаемости водой.

Типы продукции по сфере использования

Для проведения различных видов работ требуются определенные качества раствора. Широкое применение получил портландцемент, который может использоваться для производства большинства видов работ. Но для специальных условий требуются другие марки:

  • Белый портландцемент. Данный материал отличает более тонкий помол и повышенное содержание гипса. Его применяют для оборудования наливных полов, так как белый цемент позволяет достичь высокого качества основания и привлекательного внешнего вида. При необходимости в состав цемента могут добавляться различные пигменты, что позволяет получать цветной раствор.
  • Сульфатостойкий портландцемент. Предназначен для сооружения конструкций, подвергающихся многократным воздействиям агрессивной и влажной среды. Этот материал используют при изготовлении свай и быков для мостов.
  • Шлаковый цемент. Используется для отливки конструкций и элементов, предназначенных для работы под водой или в земле.
  • Пуццолановый цемент. Характеризуется отличным сопротивлением к воздействию пресных вод и используется для монтажа гидротехнических конструкций.
  • Глиноземистый цемент. Данный материал применяется для возведения конструкций, работающих в морской воде, а также для производства ремонтных работ при отрицательных температурах.

Выпускается множество разновидностей вяжущего с разными эксплуатационными и декоративными характеристиками. Основные виды:

  • Портландцемент. Этот тонкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым оттенком является наиболее распространенным строительным материалом, широко используемым в индивидуальном, масштабном жилищном и промышленном строительстве. Отдельно не применяется. Выступает компонентом строительных смесей и растворов. В сочетании с песком и щебнем используется при производстве бетонных смесей. Из цемента и песка изготавливают сухие строительные смеси, поступающие в продажу фасованными в мешки, или пластичные цементно-песчаные растворы, доставляемые на строительную площадку в виде, готовом к применению. Пластифицирующие добавки регулируют время схватывания раствора и другие характеристики конечного продукта. Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом
  • Сульфатостойкий. Устойчив к химически активным средам. Применяется для бетонирования подземных и подводных конструкций.
  • Глиноземный. В состав добавляют гипс и глиноземистый шлак, благодаря котором вяжущее быстро схватывается и приобретает марочную прочность. Глиноземный цемент используется при строительстве конструкций, работающих в условиях высокой влажности.
  • Кислотоупорный. При его производстве используются кварцевый песок и кремнефтористый натрий. В качестве жидкости для затворения используется не вода, а жидкое стекло.
  • Шлакопортландцемент. В состав этого вяжущего добавляют гранулы шлака (примерно 25%). Материал применяется в крупномасштабном строительстве.

Маркировка цемента

Маркировка

Приведенные обозначения прочностных показателей портландцемента — это только небольшая часть зашифрованной в полной маркировке информации о свойствах изготовленного цемента.

В условиях одновременного использования стандартов с прежними обозначениями и от 2003 г. многие коды несут идентичные сведения.

Производители цементов стараются донести информацию о качестве и свойствах продукции, применяя термины обоих стандартов.

Как производят строительный цемент - Работаем с Кирпичом

Помимо основных компонентов, в состав вяжущего минерального вещества вводятся присадки, позволяющие применять цемент в бетонах специального назначения. Информация об особых свойствах закладывается в маркировку продукции. Буквами шифруются порошок и добавки:

  • ПЦ — портландцемент без улучшающих присадок;
  • ШПЦ — при размоле клинкера добавлен шлак в количестве ≥20%, продукт называется шлакопортландцементом;
  • ППЦ — пуццолановый цемент, используется при бетонировании в обводненных условиях (пуццоланы — это продукты деятельности вулканов: пепел, туфы, пемза);
  • СПЦ, ССПЦ, ССШПЦ — сульфатостойкие вяжущие, противокоррозионные;
  • Б — быстротвердеющий порошок;
  • БЦ — белый цемент; клинкер для его производства изготавливают из каолина и светлых сортов известняка;
  • Г — быстросхватывающийся глиноземистый порошок, сырьевыми составляющими для обжига являются карбонатные породы и бокситы;
  • ГФ — гидрофобный цемент для бетонных изделий в воде;
  • ПЛ — пластифицированный, обеспечивает удобство укладки раствора даже при низких температурах;
  • ВРЦ — влагонепроницаемый расширяющийся цемент, твердеет в любой среде.

Маркировка по виду добавок.

В маркировке ГОСТ 10178-85 количество добавок обозначается буквой и числом процентов: Д0, Д5, Д20. В конце шифра указывается стандарт, по которому изготовлен продукт. Пример: ПЦ 400-Д20-Б-ПЛ ГОСТ 10178-85 — портландцемент прочностью 400 кг/см² с добавками в количестве 20%, быстротвердеющий, пластифицированный.

Кодирование информации о продукции по ГОСТ 31108-2003 основано на разделении видов цемента на 5 групп, обозначаемых римскими цифрами. Первые 3 буквы взяты из названия порошка — ЦЕМ.

У каждого объединения есть признаки, указывающие на особенности изготовления:

  • I — портландцемент бездобавочный, состоит на 95-100% из цементного клинкера;
  • II — эта группа подразделяется на подклассы А с добавками 6-20% и В — 21-35%. Здесь же находятся пуццолановые цементы, содержащие {amp}lt;20% пуццолана, и композитные, в которых присадки суммарно не превышают того же значения;
  • III — шлакопортландцемент при содержании шлаков 36-65%;
  • IV — пуццолановый цемент с добавкой 21-35%;
  • V — композиционный порошок, включающий в состав 11-30% шлака и в тех же пределах пуццолан.

У каждой из присадок в обозначении своя буква: И — известняк, З — зола уноса, МК — микрокремнезем, К — композитная добавка, Г — глиеж, Ш — шлак, П — пуццолан. После следует цифра класса прочности, за ней буквы: Н — нормальное время твердения, Б — быстрое схватывание. Пример: шлакопортландцемент ЦЕМ III/А 32,5Н ГОСТ 31108-2003. Расшифровывается так: прочность цемента 32,5 МПа, он нормально-твердеющий, содержит 36-65% шлака.

Марки цемента и их применение

Используются портландцементы в соответствии с маркировкой, которая прямо указывает на особые условия, если они имеются. Для строительных работ при выборе марки обращают внимание на показатель класса прочности или марки цемента.

Действия по обустройству в зависимости от твердости вяжущего порошка:

  • М200 — цемент предназначен для штукатурных работ, изготовления бетона М100;
  • М300 — соответствует монолиту М200, применяется для бетонирования подстилающих поверхностей под фундаменты, заливки оснований под малоэтажные строения;
  • М400 — строительство железобетонных сооружений прочностью М300, дорожных покрытий, тротуарной плитки, бордюрных камней, опорных конструкций;
  • М500 — все виды наружных бетонных работ, изготовление аэродромных плит и гидротехнических сооружений из монолита М400.

Составы растворов могут различаться и задаются под условия возводимого объекта. Рецептура смесей определяется проектом.