Технология производства портландцемента мокрым способом

Общие сведения

В настоящее время цементная промышленность России насчитывает около 70 цементных заводов, которые производят более 50 млн т цемента в год. Средняя мощность цементного завода более 1500 тыс. т цемента в год. В отрасли насчитывается свыше тысячи сырьевых и цементных мельниц, восемнадцать — шахтных печей, почти четыреста вращающихся печей, из которых только три печи оснащены циклонными теплообменниками и реакторами-декарбонизаторами. Предполагается расширение применения сухого способа производства и доведения его до трети от общего объема производства.

Проектируются и строятся заводы малой мощности от 50 до 300 тыс. т цемента в год. Такие мини-заводы предлагается использовать как предприятия-утилизаторы минеральных отходов промышленности.

Технология производства на современных цементных заводах весьма разнообразна и определяется большим числом факторов: сырьем, климатическими условиями, технологическим и транспортным оборудованием, способом производства и т.п. В настоящее время производство цемента осуществляется мокрым, сухим, а также комбинированным способом. Для примера рассмотрим технологическую схему мокрого способа производства цемента в укрупненном виде (рис. 1). Отметим также, что при сухом способе, кроме трех первых технологических операций, предусматривающих операции измельчения, сепарации, обеспыливания и складирования сырьевой муки (смеси), технологическая схема производства аналогична представленной на рис. 1.

Мокрый способ получил широкое применение в конце ХIХ века после начала внедрения и усовершенствования вращающихся печей, которые пришли на смену малопроизводительным и технически несовершенным шахтным печам. При мокром способе помол и смешение сырья осуществляются в водной среде. При обжиге на ее испарение тратится большое количество теплоты. Поэтому такой способ производства наиболее широкое применение получил в тех странах, которые обладают богатыми источниками топлива (Россия, США, Канада). В этих странах и в настоящее время значительное количество цемента производится мокрым способом.

Рис. 1. Технологическая схема производства цемента мокрым способом

При сухом способе материалы измельчаются и смешиваются в сухом виде. Несмотря на его технико-экономические преимущества по сравнению с мокрым способом, длительное время он имел ограниченное применение из-за пониженного качества получаемого клинкера. Однако в настоящее время успехи в технологии и оборудовании для тонкого измельчения и гомогенизации сухих смесей обеспечили возможность получения высококачественного портландцемента сухим способом.

Выбор оборудования

Если денег в бюджете не так уж и много, то лучше обратить внимание на поддержанную технику, так как новая будет стоить более 120 миллионов рублей. В это же время, б/у оборудование будет стоить около 30 миллионов рублей

Обыкновенный выбор должен включать в себя бункеры для обработки сырья, смесители компонентов, печи для обжига, конусные и роторные мельницы для дробления ископаемых, конвейерные системы, сепараторы, склады для хранения компонентов, оборудование для фасовки.

Самым актуальным оборудованием для производства цемента считается вертикальная шахтная печь для обжига. Они рассчитаны на объем от 50 до 300 тонн переработки в день.

С поиском продавца оборудования могут возникнуть сложности. Вторичный рынок не слишком богат подобной техникой, а новые модели поставляет Китай.

Мокрая технология производства цемента

Производство цемента мокрым методом начинается так же, как и в любом другом случае: с добывания твердого известняка из карьеров, который потом дробят на куски разной величины. Потом куски измельчают в специальных дробильных агрегатах до тех пор, пока фракция известняка не будет равна максимум 8-10 миллиметрам.

Потом на завод доставляют глину из карьера, ее обрабатывают в вальцевых дробилках до тех пор, пока размер кусков не будет равен максимум 100 миллиметрам. Измельченную смесь глины отмачивают в болтушках до момента получения глиняного шлама влажностью в пределах 70%. Потом шлам отправляют в мельницу, где его смешивают и размалывают вместе с известняком.

Далее шлам, влажность которого находится уже на уровне 40%, отправляют в вертикальный бассейн, где осуществляется окончательный процесс корректировки. Данная операция чрезвычайно важна, так как именно тут формируется и обеспечивается правильная химическая формула состава шлама.

После проверки качества шлама его транспортируют для реализации последующих этапов: цементную массу из вертикального бассейна транспортируют в горизонтальный, где смесь хранят до того, как отправить в печь для обжига. Сырье в горизонтальном бассейне постоянно перемешивается механически с использованием сжатого воздуха. Это не позволяет шламу выпадать в осадок и дает возможность полностью гомогенизироваться.

В случае, когда производство цемента предполагает использование сырья с неизменным химическим составом, корректирование состава шлама выполняется в горизонтальном бассейне.

Далее шлам отправляют на обжиг в печь, где он превращается в клинкер. Клинкерная основа, полученная в итоге, отправляется в промышленный холодильник и там охлаждается. Потом клинкер дробят, подают в емкости мельниц, повторно измельчают до состояния порошка.

В случае, когда процесс обжига шлама требует применения твердого топлива, необходимо позаботиться о строительстве дополнительного помещения (где будет храниться, готовиться уголь). Если технологическая схема производства цемента требует применения газообразного/жидкого топлива, процесс обжига клинкера упрощается.

На завершающем этапе производства цемент из бункеров мельниц направляют в специальные помещения, где он хранится. Здесь лаборанты исследуют качество продукции, определяют марку. Только по завершении проверки цемент может отправляться на упаковочные аппараты.

Преимущества

Рассматривая мокрый способ производства цемента, стоит учитывать его плюсы и минусы. Как и любой технологический процесс, данный обладает своими особенностями.

Ключевые достоинства мокрого метода производства цемента:

• Понижение технологических затрат на измельчение сырьевой базы – глина и мел прекрасно намокают в воде в бассейне при первичной обработке, в связи с чем измельчаются легче и проще.
• Транспортировка, усреднение, корректировка шлама осуществляются проще, безопаснее с точки зрения экологии, особенно в сравнении с аналогичными процессами при производстве цемента сухим способом.
• Намного меньше образуется пыли.
• Печи обжига по конструкции простые, надежные, обладают высоким коэффициентом использования пространства (варьируется в пределах 0.89-0.91).
• Есть возможность использовать в производстве компоненты с достаточно «пестрым» (разным) химическим составом, а также обеспечена хорошая гомогенизация шлама.

Недостатки

Недостатков в мокром методе производства цемента мало, но они есть и не учитывать их нельзя.

Основные минусы мокрого метода производства цемента:

1. Высокий удельный расход тепловой энергии в процессе обжига сырья. Сырье, которое поступает для обжига, обладает в среднем влажностью до 45%. И для испарения влаги, правильного прогрева компонентов необходимо до 6800 кДж/кг тепловой энергии либо 35% тепловой мощности печи. В связи с такими расчетами часть обжиговой печи функционирует в качестве сушильного агрегата с последующими сложностями.
2. Высокий уровень материалоемкости печей для обжига наряду с не очень большой производительностью.

Указанные недостатки приводят к достаточно низкой производительности труда, существенным эксплуатационным и технологическим расходам, что обуславливает высокую стоимость всего производства.

Изготовление цемента дома

ВИДЕО ПО ТЕМЕ:

Оборудование для фасовки цемента в мешки (дозатор)

В домашних условиях иногда готовят небольшие объемы смесей, похожих на цемент:

• для заделки щелей на полу – водный раствор извести с золой, полученной из каменного угля;
• для замазки щелей в кирпичной печи – песок, известь, графит, костный уголь в равных частях смешивается с творогом;
• для замазки изделий из железа – 3 части графита, 1,5 частей извести и 4 части белил баритовых разводят лаком, изготовленным из льняного масла.

Но следует учитывать, что это все-таки не цемент, изготовить который дома невозможно из-за высокой температуры обжига клинкера.

Сертификация

От качества цемента в значительной степени зависит безопасность возводимых конструкций и зданий, поэтому он подлежит обязательной сертификации. Данная процедура включает несколько проверок:

1. Технологии – на предмет наличия проверенных измерительных средств, технической документации, контроля качества на входе и приемке, правильной инфраструктуры, квалифицированного персонала.
2. Результатов лабораторных исследований цемента за предыдущий год.
3. Документов компании (уставных, регистрационных, нормативных) и Технических условий (ТУ) на производство.
4. Проб цемента, принятых ОТК завода, в аккредитованной лаборатории (под протокол).

По результатам указанных проверок принимается решение о том, соответствует ли производство, технология и организация предприятия требованиям сертификации. При выявлении каких-либо нарушений выдача сертификата откладывается до момента их устранения.

Сертификация проводится отдельно на каждый вид выпускаемой продукции. В дальнейшем сертифицированный цемент подлежит регулярным проверкам, которые проводятся контролирующим органом 1 раз в 6 месяцев на протяжении всего срока действия сертификата.

Портландцемент.

Портландцемент (ПЦ) — гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем помола портландцементного клинкера с добавкой-регулятором схватывания — гипсовым камнем.

Сравнительная характеристика помола:

• Цементы, полученные в комплексах КИ, обладают более узким зерновым составом по сравнению с цементами, полученными в трубной мельнице. Содержание частиц размером 5-30 мкм после помола исходных материалов в центробежной мельнице может достигать более 60 %, что обеспечивает высокую активность цемента.
• Измельчение клинкера в комплексах КИ обеспечивает получение цементов марок ПЦ400 и ПЦ500 по ГОСТ 10178-85.
• Технология измельчения с использованием комплексов КИ является энергосберегающей по сравнению с традиционной. Экономия общих удельных энергозатрат составляет от 10 до 30% в зависимости от марки и вида получаемого цемента. Низкая температура цемента исключает его ложное схватывание.
• Бетонные смеси на цементах центробежно-ударного измельчения,  имеют меньшую водопотребность, что обеспечивает снижение расхода вяжущего.
• Бетоны на цементах центробежно-ударного измельчения по физико-механическим, деформативным и эксплуатационным свойствам не уступают аналогичным бетонам на товарных цементах.

Физико-механические свойства и состав бетонов

Сравнительные показатели свойств цемента центробежно-ударного измельчения

Сравнительные показатели затрат на измельчение.

Данные таблицы:

Шаровая мельница: 2,6х13 (Q=22 т/ч). 

Комплекс КИ: КИ-1.6 (Q=10 т/ч, затраты в целом по комплексу)

Оборудование

Данный пункт представляет собой основную статью затрат при открытии бизнеса. Оборудование для производства цемента, прежде всего, включает промышленные дробилки (если в качестве сырья используется известняк), или мельницы-мешалки, или, как их еще называют, болтушки (если материал производится на основе глины). Стоимость данного оборудования может достигать 200 тысяч рублей.

Также для производства цемента потребуются трубные шаровые мельницы, в которых перемешиваются и тонко измельчаются известняк или шлам из глины с различными добавками. Данное оборудование обойдется в сумму около 3,3 миллиона рублей.

После того как состав будет откорректирован, шлам отправляется на обжиг во вращающуюся печь, где он превращается в горячий клинкер, который потом остужают с помощью промышленного холодильника. Стоимость этого оборудования составляет порядка 170 тысяч рублей.

Линия по производству цемента включает дополнительное оборудование для упаковки готового продукта в мешки и его отгрузки.

В целом же количество оборудования, так же, как и персонала, находится в прямой зависимости от планируемых объемов производства. Не последнюю роль играют и финансовые возможности бизнесмена. Расходы на закупку необходимого оборудования составят в среднем 2 миллиона рублей. Сумма немалая, однако данные вложения обязательно окупятся в ходе работы.

Способы и схемы производства цемента

Перерабатываемое в цементной промышленности сырье отличается как составом, так и физико-техническими свойствами. Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов с минимальными энергетическими затратами.

В зависимости от способа подготовки сырьевых смесей различают мокрый, сухой и комбинированные способы производства клинкера. При сухом способе шихту готовят в виде тонкоизмельченного порошка, поэтому перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают. Комбинированный способ производства может базироваться как на мокром, так и на сухом способе приготовления шихты. Во втором случае сырьевую смесь готовят по сухому способу, а затем гранулируют с добавкой Принципиальная технологическая схема получения портландцемента сухим способом представлена на рисунке 1.

В природе сырья с такой влажностью практически нет. Желательно совмещать процесс сушки с размолом сырьевых компонентов. Это эффективное решение нашло применение на большинстве новых заводах, работающих по сухому способу производства.

В шаровой мельнице совмещены процессы сушки, тонкого измельчения и перемешивания компонентов сырьевой смеси. Из мельницы сырьевая смесь выходит в виде тонкодисперсного порошка — сырьевой муки. Сырьевая мука поступает в железобетонные силосы, где производится корректирование ее состава до заданных параметров и гомогенизация путем перемешивания при помощи сжатого воздуха. Готовая сырьевая мука поступает на обжиг во вращающиеся печи с запечными теплообменниками и т.

Поступающий с карьера известняк подвергают двух- или трех- ступенчатому дроблению до зерен размером 8…10 мм, а затем направляют в мельницу. Его можно разделить на следующие подгруппы:.

Целесообразность собственного производства

Поскольку производство цемента производится разными способами, и сырье используется разное, оборудование на заводах так же может быть разным. В последнее время большой популярностью пользуются частные мини заводы по производству цемента. Иногда его даже изготавливают в домашних условиях, но об этом мы поговорим позже. Линия по производству цемента. Все дело в том, что оборудование для таких заводов стоит не очень дорого, устанавливаться они могут на относительно небольших площадях, а окупают себя поразительно быстро.

К тому же сборка, разборка и транспортировка производственной линии не вызывает трудностей. Поэтому устанавливать частный завод можно на любом неперспективном сырьевом месторождении, а, выработав его, перевозить в другое место. Такой вариант освободит производителя от задачи транспортировать сырье, что позволит значительно экономить. В некоторых случаях, когда нужно делать бетонную стяжку, а за цементом ехать далеко, народные умельцы берутся изготавливать цемент в домашних условиях.

Основные этапы

Отметим сразу, что процесс изготовления цемента в домашних условиях — процесс очень трудоемкий и требует серьезного оборудования и навыков. Обжиговая печь для производства цемента в домашних условиях.

Книги по строительству и ремонту. Портландцемент и его разновидности являются основным вяжущим материалом в современном строительстве. Портландцемент — продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого обжигом до спекания, т. Для регулирования схватывания и некоторых других свойств при помоле клинкера в цемент добавляют небольшое количество гипса 1,

Не надейтесь, что качественный продукт получится у вас с первого раза. До получения настоящего цемента вам придется испортить не один десяток килограммов материала. Обязательным так же является наличие специального оборудования.

Сухая технология производства

Сухой способ производства цемента использует другую технологическую схему. Известняк и глина, которые добывают из карьера, дробятся и отправляются в сепараторную мельницу. Тут они смалываются, смешиваются, сушатся. Полученную смесь доставляют в смесительные аппараты, окончательно перемешивают с использованием сжатого воздуха. Сейчас же корректируется и химический состав цемента.

При применении глинистого компонента сырье подают для смешивания в шнеки, где частично увлажняют водой. Создаются прочные гранулы со влажностью максимум 14%, потом они поступают для обжига в печь.

Обжиг сырья при сухом методе может осуществляться в разных печах – в данном случае особое внимание обращают на приготовление сырья. А дальнейшие этапы производства сходны с мокрым методом

Плюсы технологии

В сравнении с мокрым, сухой метод обладает некоторыми преимуществами, которые обязательно нужно учитывать при расчетах (когда планируется организовать бизнес по производству цемента, к примеру).

Главные достоинства сухого метода:Сравнительно невысокий удельный расход энергии тепла на обжиг клинкера – в пределах 2900-3700 кДж/кг.Объем печных газов меньше на 30-40%, их можно вторично применять для сушки сырья и значительно снизить энергозатраты на создание клинкера, уменьшить затраты на обеспыливание.Значительно меньшая металлоемкость печей для обжига при повышенной производительности в сравнении с мокрой технологией. Мощность печей при «сухом» методе составляет 3000-5000 тонн в сутки, что больше в 1-2 раза аналогичного оборудования мокрого метода.Нет необходимости в мощных источниках воды.

Минусы технологии

Несмотря на явные преимущества, есть у технологии и свои минусы.

Какие недостатки есть у сухого метода производства цемента:Значительно больше выделяется пыли, что усложняет соблюдение санитарных норм, правил охраны окружающего пространства.Сложность конструкции печей для обжига и их требовательность в плане колебаний химического состава сырья, его степени влажности, дисперсности.Сравнительно низкий коэффициент использования печей – где-то 0.7-0.8.

Сертификация

От качества цемента в значительной степени зависит безопасность возводимых конструкций и зданий, поэтому он подлежит обязательной сертификации. Данная процедура включает несколько проверок:

1. Технологии – на предмет наличия проверенных измерительных средств, технической документации, контроля качества на входе и приемке, правильной инфраструктуры, квалифицированного персонала.
2. Результатов лабораторных исследований цемента за предыдущий год.
3. Документов компании (уставных, регистрационных, нормативных) и Технических условий (ТУ) на производство.
4. Проб цемента, принятых ОТК завода, в аккредитованной лаборатории (под протокол).

По результатам указанных проверок принимается решение о том, соответствует ли производство, технология и организация предприятия требованиям сертификации. При выявлении каких-либо нарушений выдача сертификата откладывается до момента их устранения.

Сертификация проводится отдельно на каждый вид выпускаемой продукции. В дальнейшем сертифицированный цемент подлежит регулярным проверкам, которые проводятся контролирующим органом 1 раз в 6 месяцев на протяжении всего срока действия сертификата.

Производство цемента, основные этапы изготовления

Сухой способ производства п/ц.

Процесс изготовления цемента состоит из двух основных этапов: производство клинкера и его перемалывание до вида мелкого порошка. Рассмотрим, как делают непосредственно цемент.

В первую очередь добывают сырье (глина и известняк), доставляют его до места переработки, измельчают и смесь обжигают под воздействием высоких температур.

С целью сокращения затрат на транспортировку, заводы по изготовлению цемента чаще строят недалеко от места добычи сырья.

Существует три способа изготовления цемента:

1. Сухой.
2. Мокрый.
3. Комбинированный.

Сухой способ используется в основном зарубежными странами, тогда как в России производят цемент в основном по мокрому. Сырьем для мокрого выступает мягкая глина и сухой твердый известняк. В начале производства материалы тщательно измельчают (сначала дроблением, а затем помолом). Известняк дробят до частиц размером 8-10 мм. Глину измельчают до размера кусков не более 10 мм в вальцевых дробилках и вымачивают в болтушках, где она достигает влажности 70%.

Измельченная глина попадает в мельницу, где к ней добавляют известняк. Компоненты перемешивают и размалывают. В результате получают шлам влажностью 40%, который погружают в вертикальный бассейн. На этом этапе происходит корректировка состава с помощью добавок и оценка качества шлама. Одобренная смесь перекладывается в горизонтальные накопители, где она ожидает обжига.

В печи для обжига под действием высоких температур шлам расплавляется в клинкер. После охлаждения, его отправляют в дробилки, а затем в мельницы. Туда же досыпают гипс и добавки. Готовый цемент проходит оценку качества, упаковывается и поступает в продажу, или отправляется навалом.

В сухом методе все исходные компоненты – мергель, мел, известняк, глину, уголь – пропускают сквозь сушильный барабан и загружают в мельницу. Измельченные и перемешанные составляющие проходят оценку, и происходит корректировка состава смеси. Далее она поступает в шнеки с целью увлажнения и образования гранул. После этого смесь поступает в печь для изготовления клинкера. Дальше процесс такой же, как и у мокрого метода.

В комбинированном способе сырье подготавливается также, как в мокром. Затем шлам в специальном фильтре обезвоживается до влажности 12-15%. После смесь обжигают в печи, и дальше процесс повторяет мокрый способ.

Теперь известно, как производят этот материал, что входит в его состав. Останется только вычислить, сколько же потребуется цемента по формуле или через специальные онлайн калькуляторы, и можно приступать к необходимым работам.

Из чего делают бетон — состав и пропорции

Технология изготовления газобетонных блоков своими руками

Виды асфальтобетонных смесей и их описание

Технология применения глиноземистого цемента