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 цемента.
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.
Производство цемента: материалы
Основой для изготовления цемента является клинкер. Это обожженная смесь из глины и пород карбонатного происхождения. К первым относится три материала:
- Глина содержит минералы, при смачивании массы которые придают ей эластичность и объем. Если в составе присутствуют песок и пыль, то материал называют суглинком.
- Глинистый сланец отличается твердостью и повышенной плотностью. В природе сырье встречается в виде тонких пластин с низким водопоглощением.
- 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.
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.
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.
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.
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:
- Евроцемент Групп. 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.
- Акционерное общество Новоросцемент. По мощности это четвертое место, но среди отечественных изготовителей — второе. Здесь в составе всего 3 цементных завода.
- 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!
