Сырьевые материалы видов цемента

Сырьевые материалы видов цемента

Сырьевые смеси для изготовления клинкера подразделяются на следующие, в зависимости от числа входящих в их состав материалов (компонентов): двухкомпонентные, трехкомпонентные, четырехкомпонентные.
Двухкомпонентная смесь составляется из двух исходных материалов: известняка, карбонатной горной породы, и глины.
Трехкомпонентная сырьевая смесь включает три вида сырьевых материалов: известняк, глину и корректирующую добавку. В качестве последней применяют вещества с высоким содержанием одного из окислов, которого оказывается недостаточным при использовании только двух основных компонентов (известняка и глины). Если недостает кремнезема, то применяют трепел, песок и другие вещества с высоким содержанием SiO2; при недостатке глинозема применяют бокситы или глину и другие высокоглиноземистые вещества, например алюминиевые шлаки; недостаток окиси железа компенсируется добавкой железной руды, колчеданных огарков, колошниковой пыли.
Четырехксмпонентная смесь состоит из двух основных сырьевых материалов и двух видов корректирующих добавок. Такую смесь применяют при недостаточном количестве в сырье одновременно двух окислов, например кремнезема и окисла железа. В этом случае шихта составляется из четырех компонентов: например известняка, глины, трепела и руды. Таким образом, независимо от компонентности омеси основными составляющими ее являются карбонатные горные породы и глинистые породы с высоким содержанием кремнезема, а также содержащие глинозем, окислы железа и др.
В отдельных случаях, когда имеется возможность, два основных компонента — известковый и глинистый, заменяют одним — мергелем, представляющим природную смесь глинистых веществ и углекислого кальция.
Наряду с сырьевыми материалами природного происхождения цементная промышленность,все более начинает использовать для своих целей вторичное сырье — отходы промышленности. К этим искусственным сырьевым материалам в первую очередь следует отнести металлургические шлаки, топливные золы, нефелиновый шлам.
В зарубежной практике в качестве известкового компонента используют отходы производства щелочей, сернокислого аммония.
Имеется также опыт использования отходов при получении серной кислоты из сернокислого кальция.
Пригодность сырьевых материалов устанавливается на основании их всестороннего технологического изучения и технико-экономического анализа вопросов, вытекающих из организации цементного производства в данном районе (способ производства, вид топлива, качество цемента).
Карбонатные породы в природе встречаются в виде известняков, мела, известкового туфа, известняка-ракушечника и мрамора. Все приведенные разновидности карбонатных пород находят применение в портландцементном производстве, за исключением мрамора.
Наиболее применимы известняки и мел, представляющие собой осадочные горные породы. Осадочное происхождение известняков и мела обусловливает разнообразие их химического состава и физических свойств.
Химически чистый углекислый кальций содержит 56% СаО и 44% СO2. Но таких известняков в природе нет. Наряду с СаС03 природные известняки содержат кремнезем, глинозем, окиси железа, окись магния и др.
Плотность и прочность карбонатных пород колеблются в значительных пределах, от весьма .плотных известняков с кристаллической структурой, прочностью 1500—2000 кгс/см2, до мягких, рыхлых пород — мела, способного размокать в воде.
Физические свойства карбонатных пород, предназначенных для портландцементного производства, учитываются при выборе схемы приготовления сырьевой смеси (по мокрому или сухому способу). Технические условия на карбонатные породы для производства портландцемента стандартом не установлены. На основании практического опыта карбонатные породы признаются удовлетворительного качества при следующем химическом составе:
СаО — в них должно содержаться не менее 40—43,5%;
MgO — не более 3,2—3,7% при содержании окиси магния в глинистом компоненте не более 1% или из расчета получения клинкера для портландцемента с содержанием MgO не более 5%)- Количество Si02; A1203; Fe203 в сочетании с содержанием их в глинистом компоненте должно обеспечивать получение необходимых значений коэффициента насыщения, кремнеземного и глиноземного .модулей в сырьевой смеси и клинкере. Желательно, чтобы сумма Na2O и К2О не превышала одного процента, а содержание SO3 было не больше 1,5—1,7%.
Глинистые породы для цементного производства используют в виде легкоплавких глин, глинистого мергеля, глинистого сланца, лёсса.
Глины представляют собой тонкоразмельченные горные породы, легко размокающие при затворении их водой. Легкоплавкие глины имеют разнообразный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Нередко глины содержат значительное количество грубых включений обломков горных пород в виде песка, щебня и гальки, что вызывает необходимость их тщательного предварительного обогащения.
Минералогический состав глин представлен водными алюмосиликатами, например каолинитом, и кварцевыми соединениями, преимущественно в виде кварцевого песка. Химический состав легкоплавких глин характеризуется в основном тремя окислами: кремния (55—80%), алюминия (5— 20%) и железа (3—15%). В небольшом количестве могут содержаться в глинах СаО и MgO, хотя в отдельных разновидностях глин содержание окиси кальция может достигать 25%, а окиси магния — 5%.
Присутствуют в глинах и растворимые соли, содержащие SO3, Na2O и К2O. Эти примеси, а также MgO являются нежелательными, и их содержание в глинах, используемых для производства портландцемента, должно быть по возможности минимальным.
Мергели являются переходной горной породой от известняков к глинам и представляют собой природную смесь глинисто-песчаных веществ (20—50%) и мельчайших частиц углекислого кальция (50—80%). В зависимости от содержания Са2С03 и глинисто-песчаного вещества мергели разделяются на песчаные, глинистые и известковистые.
Наиболее ценным сырьем является известковистый мергель, содержащий примерно 75—80% СаСО3 и 20—25% глины. По химическому составу твердых компонентов он близок клинкеру, что значительно упрощает производство из него портландцемента. Мергели, в которых содержание СаСО3 соответствует искусственно составленной портландцементной сырьевой смеси, называются «натуральными».
По физическим свойствам мергели, подобно карбонатным породам, могут резко отличаться один от другого. Одни имеют плотную структуру и прочны, другие, подобны мелу, мягкие, рыхлые. Лёсс представляет собой пористую осадочную горную породу серо-желтого цвета, близкую по своему химическому составу глинистым мергелям, но отличающуюся более грубодисперсными частицами. Лёсс состоит в основном из частиц пыли размером 0,05—0,01 мм; глинистые частицы (меньше 0,01 мм) содержатся в незначительном количестве, но в то же время в лёссе почти отсутствуют частицы песка с зернами крупнее 0,25 мм.
Глинистые сланцы относятся к породам метаморфическим (видоизмененным). Образовались они в результате видоизменения глин под действием большого давления, которое возникает при перемещении верхних слоев земной коры в более глубокие. По химическому составу глинистые сланцы подобны глинам, но отличаются от них физическими свойствами — они обладают высокой плотностью, прочностью и не размокают в воде, подобно глинам.
На глинистое сырье для производства портландцемента нет установленных стандартом технических требований. Однако на основании практического опыта установлены следующие ориентировочные требования к химическому составу глинистых пород, определяющие целесообразность их использования.
Количество СаО не ограничивается. Допустимое содержание MgO зависит от содержания его в известковом компоненте и ограничивается условием получения клинкера для портландцемента с содержанием MgO не более 5%, а для магнезиального портландцемента — не более 10%.

Сырьевые материалы видов цемента

Сырьем для производства портландцемента служат в основном известковые и глинистые материалы, которые берутся в таких пропорциях, чтобы обеспечить определенный химический состав сырьевой смеси, необходимый для правильного обжига. При этом очень важно, чтобы химический состав оставался максимально постоянным, так как даже небольшие отклонения в содержании основных компонентов смеси могут значительно изменить свойства конечного продукта — цемента.

В качестве известковых материалов для производства портландцемента применяются: разновидности известняка, мергель, отходы производства щелочей. Из глинистых материалов используются: глина, глинистый сланец, доменный шлак, зола.

Сырьевые смеси могут состоять из двух и более компонентов. Возможны такие комбинации, как известняк и глина, известняк и «цементный камень», известняк и доменный шлак и др., а также смеси указанных основных компонентов с добавкой кремнезема из песчаника и железной руды, но без известковистых соединений, как, например, волластонит или гранит. В отдельных случаях применяются и смеси с видоизмененным известняком, содержащим известковистые минералы. Эти известняки обычно бывают загрязнены сланцами, глинистыми сланцами, гранитом и другими интрузивными породами, что затрудняет приготовление соответствующей сырьевой омеси для обжига клинкера.

Сырьевые материалы для цементной промышленности иногда содержат нежелательные компоненты.

«Цементный камень» долины Лихай

Главные месторождения «.цементного камня» в США находятся в долине Лихай (Восточная Пенсильвания). Они были открыты в начале нынешнего столетия. «Цементный камень» — это вид глинистого известняка, принадлежащий к так называемой джексонбургской формации и считающийся пригодным для производства хорошего портландцемента без добавки дополнительных материалов. Действительно, по своему химическому составу он вполне подходит для выпуска портландцемента типа I.

«Цементный известняк» долины Лихай

В некоторых районах долины Лихай, где расположены типичные месторождения «цементного камня», находятся залежи и другого вида известняка, тоже джексонбургской формации, который получил название «цементного известняка». Он содержит от 78 до 85% СаС03 и меньше 5% MgC03, т. е. представляет собой идеальное высококальциевое сырье, которое можно смешивать с породой, содержащей сравнительно мало извести. В некоторых карьерах эти два вида цементного сырья залегают близко один от другого, а в ряде мест «цементный известняк» совершенно не встречается.

Химический состав известняковых месторождений долины Лихай и других районов удовлетворял требованиям цементного производства до тех пор, пока выпускался лишь один вид цемента. Но для производства портландцемента типа II пришлось значительно изменить состав сырьевой смеси, что в скором времени привело к истощению многих месторождений высококачественного известняка.

Многие фирмы предпочитают ввозить для своих заводов высококачественный известняк с содержанием СаС03 свыше 90%, чтобы не истощать собственных карьеров, оставляя в них породу с малым содержанием СаС03.

Известняк и глина (или сланец)

На многих цементных заводах применяют сырьевую смесь из известняка и глины (или глинистого сланца). Обычно такие заводы строятся у самых известняковых карьеров и недалеко от месторождений глины или сланца.

Следует иметь в виду, что не всякий известняк пригоден для производства портландцемента. Месторождения известняка, содержащего большие примеси MgC03, обычно не могут быть использованы. Точно так же присутствие включений пирита или гипса может повысить содержание сульфатов в цементе, что нежелательно. Встречаются месторождения мела, засоренного большим количеством кремневой гальки, в связи с чем его трудно использовать для производства цемента.

В тех случаях, когда для составления сырьевой смеси применяется известняк с высоким содержанием извести, его необходимо смешать с глиносодержащими материалами такого химического состава, который мог бы обеспечить получение клинкера заданного состава.

Мергель и глина (или сланец)

Месторождения мергеля, представляющие собой обычно земляные россыпи известняка или мела, смешанные с глиной, сравнительно мало используются цементной промышленностью США. Они эксплуатируются главным образом в штатах Мичиган, Южная Каролина и Миссисипи.

Характер месторождения обычно определяет и способ производства цемента — сухой или мокрый. Типичные мергели способны удерживать от 20 до 34% влаги, поэтому их более выгодно применять при мокром способе производства, смешивая мергель и глину (или сланец) с водой перед помолом. В этом случае для получения однородной сырьевой смеси устанавливают несколько смесительных шламбасоейнов.

Известняк-ракушечник

На заводах, расположенных вдоль Мексиканского залива и на Калифорнийском побережье, в качестве известкового компонента используют известняк-ракушечник. Ракушки добыйаются со дна океана, промываются, просеиваются и смешиваются с глиной или другими материалами для получения сырьевой смеси. Обычно такие заводы работают по мокрому способу, причем шлам иногда характеризуется повышенной водопотреб-ностью, что объясняется наличием морских органических примесей в ракушках.

Доменный шлак

Доменный шлак, отход металлургического производства, состоит в основном из тех же окислов, что и портландцемент: кремнезема, глинозема, окиси железа и извести. Он отличается от портландцемента лишь меньшим содержанием извести.

При изготовлении сырьевой смеси шлак смешивается в расчетных количествах с известняком, измельчается и обжигается в печи как обычно.

Химические отходы

Для замены известняка при производстве портландцемента могут быть использованы отходы производства щелочей или синтетического сернокислого аммония, содержащие осажденную известь или карбонат кальция.

Бетон.ру

Бетон

• Производители и продавцы
• Обзоры рынка
• ГОСТы и СНиПы

Цемент

• Виды цементов
• Цементные заводы России
• Продавцы цемента
• Статистика отгрузки
• Статистика потребления
• Обзоры рынка
• Цементные заводы мира
• Энциклопедия цемента
• ГОСТы и СНиПы

Нерудные материалы

• Отгрузка щебня
• Отгрузка песка
• Потребление щебня
• Потребление песка
• Производители и продавцы
• Обзоры рынка
• ГОСТы и СНиПы

• Добавки и пигменты
• Оборудование
• Перевозки
• Стеновые материалы
• Сухие строительные смеси
• Научные учреждения

Карбонатные породы — из них в цементной промыш­ленности используют известняк, мел, известняк-раку­шечник, мрамор, известковый туф и другие. Эти породы со­стоят в основном из углекислого кальция СаСО₃. Чаще применяют известняки и мел, осадочное происхождение которых обусловливает разнообразие химического со­става и физических свойств. Качество карбонатных по­род зависит от структуры, количества примесей, равно­мерности распределения их в массе сырья.

По величине зерен известняки подразделяют на:

Размеры их зерен соответственно со­ставляют: 2-1; 1-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,01 мм. Мел — скрытокристаллическая слабосцементирован­ная порода белого цвета. Он состоит почти целиком из микрозернистого (менее 0,01 мм) кальцита и мельчай­ших органических остатков. Плотность известняков составляет 2000-2800 кг/м 3 , мела 1600-2400 кг/м 3 , влажность известняков 3-10%, мела 15-25%, прочность на сжатие известня­ков до 100 МПа, мела 0,5-15МПа. Для производ­ства портландцемента пригодны карбонатные породы при содержании 40-43,5% СаО, 3,2-3,7% MgO. Же­лательно, чтобы сумма Na₂O и К₂О не превышала 1%, а содержание SO₃ 1,5-1,7%. Более благоприятны по­роды с постоянным химическим составом и однородной мелкокристаллической структурой. Наиболее реакционноспособны мел и мелкокристаллические известняки. Полезны примеси тонкодисперсного глинистого вещест­ва и аморфного кремнезема при равномерном распреде­лении их в карбонатной породе. Включения же значи­тельных количеств доломитов, имеющих низкую реак­ционную способность, нежелательны. В зависимости от качества сырья меняются температура обжига, про­изводительность печи и свойства продукта. Мраморовидные известняки повышенной плотности обжигаются труднее, чем известняки обычные.

Особым видом карбонатного сырья является мер­гель — осадочного происхождения переходная горная порода от известняков к глинам. Мергель представляет собой природную тонкодисперсную, равномерную смесь глинисто-песчаных веществ (20-50%) и мельчайших частиц углекислого кальция (80-50%). В зависимости от содержания СаСО₃ и глинисто-песчаного вещества мергели подразделяют на песчаные, глинистые и изве­стковые. Наиболее ценное сырье — известковый мергель, содержащий 75-80% СаСО₃ и 20-25% глины. По хи­мическому составу он близок к готовой портландцементной сырьевой смеси, и его использование упрощает технологию производства портландцемента. Такие мер­гели, в которых содержание СаСО₃ соответствует со­ставу портландцементной сырьевой смеси, называют на­туральными. По физическим свойствам мергели могут резко отличаться: одни имеют плотную структуру и вы­сокую прочность, другие-мягкие, рыхлые.

Глинистые породы — второй основной компонент портландцементных сырьевых смесей -представляют собой осадочные землистые породы, сложенные из тон­ких частиц (менее 0,001 мм). Основой глин являются водные алюмосиликатные минералы. Глинистые породы подразделяют на группу каолинитов с преобладанием минерала каолинита А1₂О₃*2SiО₂*2H₂O; группу монтмо­риллонитов, включающую минералы: монтмориллонит А1₂О₃*4SiO_2*Н₂О+nН₂О, бейделит Al₂0₃-3SiO₂-nH₂O, нонтронит (Al,Fe)₂O₃*3SiO₂-nH₂O; группу глинистых гидрослюд-минералов, близких по составу и структу­ре к монтмориллонитам, однако в состав этой группы входят до 4-10% щелочных ионов. Характерный признак кристаллических решеток всех глинистых минералов-слоистое строение. Внутри сло­ев между ионами существует прочная ионная и ковалентная связь, а между ионами пакетов-слабая связь за счет остаточных сил. Это обусловливает способность глин расщепляться на тонкие частицы, самопроизволь­но диспергироваться в воде, набухать, поглощая между пакетами молекулы воды.

Глинистое сырье имеет разнообразный минералоги­ческий и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Химический состав легкоплав­ких глин характеризуется наличием трех оксидов (% по массе): SiO₂ (60-80%), А1₂О₃ (5-20%) и Fe₂O₃ (3-15%). В не­больших количествах в глинах могут содержаться СаО и MgO в виде углекислых солей. Присутствуют и рас­творимые соли, содержащие Na₂O и К₂О. Эти примеси, а также MgO нежелательны. Их содержание в глинах должно быть по возможности минимальным. При обжи­ге труднее всего вступают во взаимодействие крупно­кристаллический кварцевый песок, крупные частицы по­левых шпатов и слюд. В связи с этим количество круп­ных фракций более 0,2 мм не должно превышать 10%. Глинистые породы существенно отличаются по структуре и физическим свойствам. Основная их разно­видность глина — осадочная горная порода, образую­щая с водой пластичное тесто и сохраняющая после •высыхания приданную ему форму. Глина содержит не менее 50 % частиц размером меньше 0,01 мм, в том чис­ле не менее 25-30 % частиц меньше 0,001 мм. Плот­ность глины 1,7-2,1 т/м 3 , естественная влажность 10-30%.

Наряду с глиной в цементной промышленности ис­пользуют суглинки, лесс, глинистый сланец. Суглинки — глинистые породы, содержащие повышенное количество кварца. Они включают 30-40% частиц менее 0,01 мм, в том числе 10-30% частиц менее 0,001 мм. Плотность суглинков 1,7-2,1 т/м 3 , влажность 7-24%. Лесс — зем­листая малопластичная порода, сложенная из слюд, каолинита, полевых шпатов, кальцита, кварца. Она со­стоит из относительно крупных частиц размером 0,05-0,01 мм. Ее плотность 1,4-1,85 т/м 3 , влажность 3-14%. Глинистый сланец — продукт перекристаллизации глин, твердая камнеподобная слоистая глинистая поро­да. Ее плотность 2,1-2,4 т/м 3 , влажность 2-12%. Глинистый сланец в отличие от других глинистых пород в воде не распускается. Различная реакционная способность глинистого сырья обусловлена особенностями дисперсности, строе­ния и наличием примесей. Наиболее реакционноспособны мергели, бентонит; менее активно вступают во взаи­модействие с СаО лесс, сланец.

Пригодность карбонатного и глинистого компонен­тов сырьевой смеси определяется по их химическому составу и физическим свойствам и может быть выявле­на только в их взаимосвязи. Поэтому при анализе при­годности сырьевой базы необходимо иметь конкретную характеристику всех компонентов сырьевой смеси. Тре­бования, разработанные проектными институтами, же­стко нормируют возможное содержание MgO, SO_3, Na₂O+K₂O и P₂О₅ в карбонатных породах в зависимо­сти от наличия соответствующих оксидов в глинистом сырье и содержания СаО в карбонатном компоненте.

Корректирующие добавки. Только при особо благо­приятном химическом составе сырьевых материалов портландцементная сырьевая смесь заданного состава может быть приготовлена из двух компонентов: кар­бонатного и глинистого. В большинстве случаев требуе­мую смесь из двух компонентов получить практически не удается, и поэтому применяют третий или даже чет­вертый компонент — корректирующие добавки, содер­жащие значительное количество одного из оксидов, не­достающих в сырьевой смеси. В качестве железистых добавок обычно используют пиритные огарки с серно­кислотных заводов, реже — колошниковую пыль домен­ных печей. Глиноземистыми добавками являются бога­тые глиноземом маложелезистые глины, боксит. Крем­неземистыми добавками являются кварцевые пески, опока, трепел. Содержание оксидов в корректирующих добавках должно быть: железистых Fe2O₃ не менее 40%; кремнеземистых SiO₂ не менее 70%; глиноземи­стых А1₂О₃ не менее 30%. Железистые добавки приме­няют на большинстве цементных заводов, кремнеземис­тые добавки значительно реже, а глиноземистые-только в единичных случаях при использовании в каче­стве сырьевого компонента белитового шлама.

Побочные продукты и отходы других отраслей про­мышленности, используемые в качестве сырья в цемент­ном производстве. Ряд побочных продуктов других от­раслей промышленности достаточно близок по хими­ческому составу цементной сырьевой смеси. Они могут заменять в ее составе глинистый и частично карбонат­ный компоненты. Как правило, такие побочные продук­ты проходят тепловую обработку в основном производ­стве, не содержат СаСО₃ и могут даже включать ряд клинкерных минералов. Поэтому введение их в состав сырьевых смесей позволяет снизить температуру обжи­га и повысить производительность печей. Наибольшее применение в цементной промышленности нашли домен­ные шлаки, топливные золы, нефелиновый (белитовый) шлам.

Доменные шлаки образуются при полном расплав­лении в домне исходных компонентов шихты: руды и флюса-в восстановительной среде. Выход доменных шлаков составляет 40-60% массы чугуна. Минерало­гический состав доменных шлаков представлен в основ­ном силикатами и алюмосиликатами кальция.

Топливные золы образуются при сжигании топлива. Термическое воздействие на неорганическую (мине­ральную) часть топлива приводит к образованию твер­дых зерен различных соединений. Мелкие и легкие час­тицы с удельной поверхностью 150-300 м 2 /кг уносятся из топки газами. По химическому составу 85-90% зо­лы состоят из оксидов кремния, алюминия, железа, кальция и магния.

Нефелиновый (белитовый) шлам — отход комплекс­ной переработки апатито-нефелиновых пород в глино­зем, соду, поташ. Химический состав шлама (% по мас­се): SiO₂ (26-30%), А1₂О₃ (2,2-6,5%), Fe₂O₃ (2,1-5,5%), СаО (52-59%), MgO (2-2,5%), Na₂O (1-2,5%). Поскольку этот шлам прошел термообработку, он состоит в основном из двух-кальциевого силиката — минерала, входящего в состав цементного клинкера.

Использование в цементной промышленности побоч­ных продуктов и отходов других отраслей — крупный шаг в разработке безотходной технологии, способствую­щий экологической защите и охране окружающей среды. Пригодность промышленных отходов как компонен­та сырьевой смеси в каждом конкретном случае опре­деляется на основании специальных исследований. Их использование связано с рядом сложностей. Молотые шлаки и нефелиновый шлам вызывают загустевание сырьевых цементных шламов, оседание крупных частиц. Повышенное содержание щелочей в нефелиновом шла­ме может вызывать снижение качества цемента.

В конечном счете выбор компонентов сырьевой сме­си и их соотношения определяется заданным составом портландцементного клинкера и содержанием в исход­ном сырье вредных примесей. Требования по ограниче­нию их содержания в сырьевой смеси должны строго соблюдаться. Содержание P₂O₅ в сырьевой смеси не должно превышать 0,3%, ТiO₂ — 1,3%. Содержание MgO, SO₃ и щелочей ограничивается с учетом вида ис­пользуемого топлива. При обжиге на беззольном топ­ливе содержание MgO должно быть не более 3,2%, SO₃ не более 1%, Na₂O + K₂O не более 0,8%, а при обжиге на зольном топливе их содержание должно быть соответственно не более 3,1; 0,8 и 0,7%. Избыток P₂O₅ и TiO₂ вызывает распад алита при высоких тем­пературах. Повышенное содержание щелочей замедляет усвоение СаО в процессе обжига, вызывает образова­ние сваров и колец в печи, снижает стойкость футеров­ки, а при твердении может вызывать разрушение це­ментного камня. Нарушение норм содержания в сырье­вой смеси MgO и SO₃ также может стать причиной воз­никновения напряжений в твердеющем цементном кам­не и его разрушения.

Только при особо благо­приятном химическом составе сырьевых материалов портландцементная сырьевая смесь заданного состава может быть приготовлена из двух компонентов: кар­бонатного и глинистого. В большинстве случаев требуе­мую смесь из двух компонентов получить практически не удается, и поэтому применяют третий или даже чет­вертый компонент — корректирующие добавки, содер­жащие значительное количество одного из оксидов, не­достающих в сырьевой смеси. В качестве железистых добавок обычно используют пиритные огарки с серно­кислотных заводов, реже — колошниковую пыль домен­ных печей. Глиноземистыми добавками являются бога­тые глиноземом маложелезистые глины, боксит. являются кварцевые пески, опока, трепел. Содержание оксидов в корректирующих добавках должно быть: железистых Fe2O

— второй основной компонент портландцементных сырьевых смесей -представляют собой осадочные землистые породы, сложенные из тон­ких частиц (менее 0,001 мм). Основой глин являются водные алюмосиликатные минералы. Глинистые породы подразделяют на группу каолинитов с преобладанием минерала каолинита А.

— из них в цементной промыш­ленности используют известняк, мел, известняк-раку­шечник, мрамор, известковый туф и другие. Эти породы со­стоят в основном из углекислого кальция СаСО — — 1*2H*4SiO0-3SiO-nHO*3SiO-nHO NaO+K — (2,2-6,5%), FeOOO + KO

Технологические исследования сырьевых материалов для производства цемента

Технологические исследования сырьевых материалов для производства цемента включают в себя многочисленные анализы, направленные на выявление различного рода вкраплений и посторонних примесей. Проводить процедуры по исследованию сырья настоятельно рекомендуется в лабораторных условиях с необходимым оборудованием для получения максимально достоверных результатов.

Лаборатория цементов ОАО «НИИЦЕМЕНТ» осуществляет:

1. Технологические исследования природных сырьевых материалов различных месторождений и техногенных материалов (шлаков черной и цветной металлургии, золы-уноса ТЭС, золошлаков и др.) на предмет их пригодности в качестве сырьевого компонента для приготовления сырьевой смеси при получении портландцементного клинкера.

Технологические испытания сырьевых материалов проводятся

• в лабораторных условиях;
• в полузаводских условиях;
• с получением опытных клинкеров и цементов;
• с оценкой качества последних путем стандартных физико-механических испытаний цементов по ГОСТ 310.1- 76 — ГОСТ 310.3- 76, ГОСТ 310.4 — 81 «Цементы. Методы испытаний».

По результатам испытаний делается заключение и даются рекомендации по использованию сырьевых материалов при производстве цемента.

2. Технологические исследования природных и техногенных материалов в качестве активной минеральной добавки в цемент по ГОСТ 25094-94 «Добавки активные минеральные для цементов. Методы испытаний».

3. Определение размолоспособности сырьевых материалов и удельной поверхности технологических порошков.

4. Определение гранулометрического состава глинистых пород ситовым методом и методом по Рутковскому.

5. Определение водопоглощения и объемной массы горных пород.

Реализация данного предложения осуществляется по запросам заказчиков лабораторией цементов. Заведующая лабораторией цементов — Шутова Алла Валентиновна.

Исследование сырья цемента

Исследование сырья цемента совершенно необходимо производству данного типа стройматериала. В связи с предъявляемыми повышенными технологическими требованиями к качеству, а также различными строительными материалами, количество которых на рынке с каждым годом становится все больше, возрастает потребность в качественной проверке всех исходных компонентов, необходимых для изготовления цементных смесей, в том числе и портландцемента.

На основании полученных данных тому или иному продукту выдается заключение о его пригодности к использованию в производстве стройматериала, поэтому проводить исследование цемента крайне важно.

ОАО «НИИЦемент» почти семьдесят лет предоставляет услуги по технологическому исследованию сырья для изготовления цемента. Поэтому качество наших анализов проверено временем. Своим клиентам мы можем предложить:

• высококачественные услуги по технологическому исследованию материала, являющегося сырьевым компонентом для изготовления цемента;
• наличие государственной аккредитации гарантирует, что ваше цементное производство после проверки у нас будет отличаться высочайшим качеством, соответствующим всем государственным нормам;
• индивидуальный подход к каждому клиенту, который обращается к нам с сырьем для проверки;
• проверка проводится на современном оборудовании.

Сырьевые материалы для исследований, как правило, предоставляются перед производством любых видов цементов, как того требует технологический процесс, где применяется еще непроверенное сырье.

Ввиду вышеперечисленных причин указанная процедура является одним из крайне необходимых шагов в производстве действительно качественного материала.

Поэтому исследование сырья цемента является обязательным условием для того, чтобы получился высококачественный строительный материал, который можно было бы без опасений использовать в дальнейшем, свяжитесь с нами по номеру +7 (495) 500-09-71, и наши специалисты ответят на все интересующие вопросы.

© 2007 — 2015 «ОАО НИИЦЕМЕНТ»

Повышение производительности действующего оборудования и качества цемента,
снижение расхода топливно-энергетических ресурсов на производство,
разработка специальных видов продукта,
определение пригодности сырьевых материалов

Телефон: +7 (495) 580-27-00
Тел/Факс:+7 (495) 502-79-04
Е–mail: nii-cement@yandeх.ru
г. Москва, г. Подольск, ул. Плещеевская, д.15

Из чего делают цемент: его состав и свойства

Цемент – распространенный строительный материал, используемый чаще всего в качестве вяжущего в строительных смесях и растворах. Представляет собой мелкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым или другим оттенком. После взаимодействия с водой цемент и продукты на его основе образуют пластичную массу, которая при твердении трансформируется в искусственный камень.

Сырье для изготовления цемента

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%.

Химические составы в процентах некоторых типов цементов

Что такое цементный клинкер?

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.

Технологии производства цемента

Существует несколько технологий производства цемента.

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.

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.

К потребителю цемент поступает навалом или расфасованным в бумажные мешки.

Производство бесклинкерного цемента

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.

Основное оборудование для изготовления цемента

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.

Типы цемента и сферы их использования

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.
• 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.

• Строитель с 20-летним стажем
• Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.