Производство цемента: методы и технологии получения

Цементный порошок применяется в качестве вяжущего компонента для приготовления строительных смесей и растворов. По мере высыхания рабочая масса затвердевает. Сухой остаток по свойствам становится близким к природному камню. Конкретные характеристики зависят от технологической схемы производства выбранного цемента.

Производство цемента: методы и технологии получения

Сырье для производства цемента

В качестве сырья для производства цемента используются минералы природного происхождения. Часть идет на формирование клинкерной основы. Другая нужна для корректировки тех или иных характеристик конечного продукта.

Базовый набор минералов

Основой для изготовления цемента является клинкер. Это обожженная смесь из глины и пород карбонатного происхождения. К первым относится три материала:

  1. Глина содержит минералы, при смачивании массы которые придают ей эластичность и объем. Если в составе присутствуют песок и пыль, то материал называют суглинком.
  2. Глинистый сланец отличается твердостью и повышенной плотностью. В природе сырье встречается в виде тонких пластин с низким водопоглощением.
  3. Лесс – это хрупкий композит, основой которого является кварц, полевой шпат. Материал имеет пористую структуру и обладает малой пластичностью. С содержанием глины выделяют также лессовидный суглинок.

Карбонаты включают известняк, доломиты, мел и мергель. Вторая пара компонентов имеет аморфную структуру. Это положительно сказывается на взаимодействии составных частей во время обжига.

Мел относится к группе известняков с мажущей способностью. Осадочная порода легко поддается обработке. Мергель со схожей природой обладает также свойствами глины. Это объяснимо ее содержанием в твердом или рыхлом материале с различной влажностью.

Добавки

Дополнительные материалы (содержание не более 15 % от общей массы) позволяют придавать конечному продукту усиленные свойства. Это могут быть стойкость к влаге или механической нагрузке, повышение плотности или создание ячеистой структуры. Например, в смесь молотого клинкера добавляют небольшое количество гипса (до 5 %) для ускорения затвердевания раствора.

Производство цемента: методы и технологии получения

Также первичное или вторичное сырье применяется для изготовления отдельных видов цементного вяжущего:

  • белый с высокими показателями прочности актуален для создания декоративных растворов;
  • гидрофобный обладает минимальным водопоглощением и стойкостью к морозам;
  • глиноземистый быстро набирает прочность (до 50 % в первые сутки);
  • пуццолановый при высыхании практически не выделяет тепло, что снижает риск неравномерной осадки монолита;
  • расширяющийся по мере высыхания увеличивается в объеме.

Самый востребованный вид – портландцемент. На 80 % материал представлен силикатом кальция. Глиноземистый характеризуется быстрым схватыванием. Основой магнезиального цемента является оксид магния. Этот продукт проявляет слабую устойчивость к ржавчине, но обладает хорошей адгезией к дереву. Кислотоупорный вид вяжущего изготавливают с гидросульфитом натрия.

Технология изготовления

Различают два способа производства цемента. Выбор метода связан со спросом на тот или иной материал и географическим расположением завода. Суть технологий сводится к приготовлению (добыча, дробление, измельчение ингредиентов) и обжигу смеси глины с известняком при температуре около +1450 градусов по Цельсию.

Производство цемента: методы и технологии получения

Полученный клинкер подвергают измельчению в специальных мельницах, смешиванию с гипсом и функциональными добавками. От фракции заготовок зависит качество конечного продукта (чем мельче, тем выше).

Сухой метод

Сухой способ производства цемента популярен за рубежом (Турция, Египет, Китай). Он направлен на ускорение и удешевление процесса. Здесь совмещено перемалывание и сушка компонентов под воздействием нагретого газа. В итоге получают однородную муку (шихту), готовую для изготовления клинкера.

Производство цемента: методы и технологии получения

Минусом считается экологическая сторона и сложность отслеживания “чистоты” исходного сырья.

Методика с добавлением воды (мокрый)

Мокрый способ производства цемента подразумевает замену известняка мелом. Также процесс измельчения компонентов сопровождается добавлением воды в мельницу. Здесь в результате получают шлам с влажностью до 40-50 %. Перед подачей рабочей массы на обжиг ее выдерживают в специальном бассейне, чтобы скорректировать состав.

Минусом технологии считается затратность на дополнительную очистку и сушку ингредиентов.

Комбинированный способ

Существует третья технология, которая совмещает принципы сухого и мокрого способа. Здесь заготовка для создания клинкера содержит около 10-18 % влаги. Получают такую шихту либо в мельницах, либо путем отдельного увлажнения сухой смеси. При этом обжигают состав после сушки, что позволяет снизить энергозатраты.

Главными плюсами такого подхода являются возможность использования вторичного сырья (металлургические отходы) и низкий процент отбракованного конечного продукта.

Изготовление белого цемента

Производство белого цемента незначительно отличается от методов изготовления серого аналога. Подготовка сырьевой базы и заготовок под обжиг происходит идентичным способ. Разница заключается в работе с клинкером. Здесь его резко охлаждают при выходе из печи. Здесь температура снижена до +300 градусов по Цельсию, отсутствует кислород, но используется вода.

Производство цемента: методы и технологии получения

Обзор изготовителей цемента в России

Изготовление цемента в России началось официально с 1825 года после получения патента на вяжущий компонент русским ученым. Сегодня отечественными заводами налажено производство различного цемента по любой технологии (доминирует мокрый способ, до 90 %). После закрытия более половины предприятий после распада СССР были организованы объединения, которые действуют по сей день.

Среди ведущих компаний можно выделить 3 лидеров:

  1. Евроцемент Груп. Включает 13 крупнейших заводов по всей территории страны, всего их 16 в России и 3 в Украине и Узбекистане. На мировом рынке производитель входит в первую пятерку.
  2. Акционерное общество Новоросцемент. По мощности это четвертое место, но среди отечественных изготовителей – второе. Здесь в составе всего 3 цементных завода.
  3. Холдинг Сибирский цемент. На трех предприятиях этого поставщика производят не на много меньше цемента, чем у второго лидера. Здесь имеются свои базы по добыче и переработке сырья, сервисные компании.

Группа Востокцемент представлена тремя заводами полного цикла. Они расположены на Дальнем Востоке. Еще имеется 4 предприятия по изготовлению нерудных материалов. Холдинг Базэлцемент. Объединяет компания несколько крупных заводов и предприятий по производству цемента, ЖБИ и строительных материалов.

Заключение

Востребованный минеральный вяжущий компонент для строительных смесей изготавливают на основе глины с известняком. Процесс производства цемента предполагает обжиг базовых ингредиентов, измельчение и смешивание полученной муки с гипсом и добавками. В России имеется своя база для добычи и подготовки сырья, получения готовых продуктов. Технология чаще применяется по мокрому методу.

Рекомендуем посмотреть старый научный ролик про производство цемента – очень познавательно и интересно!

Бетон, цемент, ЖБИ
Добавить комментарий