Технологический процесс изготовления цемента

Технологический процесс изготовления цемента

Технологический процесс производства цемента осуществляется по мокрому способу с использованием газообразного топлива и слагается из основных операций, приведенных в технологической схеме.

Добыча сырья в карьерах

Известняк, глинистые компоненты (сланец, глина, ракушечник), конгломерат вулканомиктовый на основе туффоалевролита добываются на карьерах Ляганского, Кызыл-Кийского, Ляган-Окташского, Карынкурсайского, Таш-Булак, Чал-Таш, Джил-жиганского месторождений путем открытой разработки карьеров с применением взрывных работ. Добытое сырье экскаваторами загружается на автотранспорт и вывозится на площадку для сырья дробильного производства.

Дробление сырья

С площадки для сырья сырьевые компоненты подаются в щековую дробилку, где производится их дробление. С щековой дробилки сырье по транспортной ленте поступает в молотковую дробилку, где происходит вторичное дробление. После чего сырье по ленточному транспортеру доставляется на объединенный склад сырья.

Складирование сырья

Дробленное сырье (известняк, глинистые компоненты (сланец, глина, ракушечник), конгломерат вулканомиктовый на основе туффоалевролита) раздельно складируются на сырьевом складе. Железосодержащие добавки доставляются на цементное производство автомобильным или железнодорожным транспортом и раздельно складируются на складе сырья.

Дозирование сырья

На сырьевом складе с помощью грейферного крана дробленные сырьевые компоненты загружаются в бункера и по реверсивному транспортеру подаются на весовые дозаторы типа ДВНД-100, с помощью которых сырье поступает в сырьевые мельницы мокрого помола.

Помол сырьевого шлама

В сырьевые мельницы совместно с компонентами сырьевой смеси подается технологическая вода для измельчения материала по мокрому способу с получением сырьевого шлама.

Хранение сырьевого шлама

Смолотый шлам с помощью насосов закачивается в вертикальные шлам бассейны для хранения и перемешивания. В шламе определяется титр, влажность, растекаемость и тонкость помола.

Корректировка и хранение кондиционного сырьевого шлама

После определения технологических характеристик шлама, хранившегося в вертикальных бассейнах, производится слив шлама в горизонтальный шлам бассейн для окончательной корректировки.

В горизонтальном шлам бассейне кондиционный шлам в процессе хранения подвергается механическому и пневматическому перемешиванию во избежание расслаивания.

Обжиг кондиционного сырьевого шлама

Из горизонтального шлам бассейна кондиционный шлам транспортируется на холодный конец печи и через шлам питатели подается в печь.

Обжиг сырьевого шлама на клинкер производится во вращающихся печах. В процессе прохождения по печи сырьевой шлам проходит стадии сушки, декарбонизации и обжига с образованием клинкера заданного химического и минералогического состава. После обжига клинкер поступает в рекуператорный холодильник для резкого охлаждения. Охлажденный клинкер транспортируется на склад.

Обеспыливание отходящих газов

Во вращающихся печах обжиг шлама производится по принципу противотока печных газов и обжигаемого материала. Отходящие газы, обогащенные влагой и тонкодисперсными полупродуктами обжига, выносятся из печи и обеспыливаются в запечных устройствах (пыльная камера и электрофильтр). В пыльной камере осаждается грубодисперсная часть запечной пыли. Тонкодисперсная часть улавливается электрофильтром.

Отбор запечной пыли

Запечная пыль, уловленная в обеспыливающих устройствах, накапливается и возвращается в технологический процесс.

Возврат запечной пыли

Возврат запечной пыли в технологический процесс производится с горячего конца печей через пылевые форсунки с помощью фуллернасосов.

Хранение добавок

Активные минеральные добавки и гипсовый камень доставляются на производство автомобильным или железнодорожным транспортом и хранятся на специальной площадке.

Дробление добавок

С площадки для хранения активные минеральные добавки и гипсовый камень загружаются в молотковую дробилку для дробления. Дробление каждого компонента проводится раздельно. После дробления сырье с помощью транспортеров доставляется на объединенный склад клинкера и добавок.

Складирование клинкера и добавок

Обожженный клинкер при помощи ковшевого транспортера поступает на объединенный склад клинкера и добавок для хранения и дальнейшего использования в технологическом процессе.

Активные минеральные добавки и гипсовый камень после дробления также складируются на объединенном складе.

Дозирование клинкера и добавок

Клинкер, минеральные добавки и гипсовый камень с объединенного склада грейферным краном загружаются в накопительные бункера цементных мельниц и посредством весовых дозаторов типа ДВНД – 32 подаются в цементные мельницы. В зависимости от ассортимента продукции варьируется вид добавок, а также массовая доля добавок и гипсового камня.

Помол клинкера с добавками

Совместный помол клинкера и добавок производится в цементных мельницах непрерывного действия. Тонкость измельчения полученного цемента регламентируется нормативными документами на номенклатуру продукции. Готовый цемент выгружается из мельниц и с помощью церранасосов транспортируется в цементные силоса.

Хранение цемента

Хранение и складирование цемента производится в вертикальных цементных силосах предотвращающих увлажнение и засорение продукции.

Цементы складируются раздельно в зависимости от номенклатуры продукции.

Отгрузка цемента

Из цементных силосов с помощью разгрузочных устройств, расположенных в нижней части силосов производится отгрузка цемента навалом в специально оборудованные железнодорожные или автотранспортные средства для доставки потребителям.

Производство цемента

В этой статье рассмотрено производство, пожалуй, самого популярного строительного материала — производство цемента. Именно этот материал применяется в абсолютнои большинстве строительных работ и, конечно, при производстве бетона на бетонных заводах.

Промышленный процесс изготовления цемента подразумевает две разновидности сырья – известняк, который добывают на глубинах до 10 метров, а также глиноземистое сырье. Дозируя определенный сырьевой материал в утвержденных пропорциях, получают конкретную марку цемента с определенными свойствами, посредством добавления различных добавок и присадок.

Цементом принято называть определенную порошкообразную группу веществ, параллельно обладающих вязкостью и способностью в условиях смешивания с водным раствором, а в редких случаях с водным раствором солей, создавать пластичную консистенцию, а впоследствии при высыхании – превращаться в камневидный материал. Нужно отметить, что данный процесс не имеет обратного хода. Цемент используют при производстве иных стройматериалов в качестве составляющей (бетон, железобетон, стройсмеси и т.д.). Определяющая характеристика цемента – прочность, не поддающаяся воздействию времени.

Что касается количества видов цемента – список велик. Более всего популярен портландцемент, в котором на долю силикатов кальция приходится 70-80% от общей массы. Данная разновидность цемента получила название от одноименного английского острова Portland, поскольку его окрас схож с камнем, добываемым на этом острове. Визуально Portland цемент – это порошкообразное вещество зеленовато-серого цвета, существенно не отличающееся от стандартного цемента.

Фаворит мирового рынка по производству цемента – Китай. На сегодняшний день в условиях отечественного рынка небольшие предприятия останавливаются, а полноценными игроками рынка становятся крупные компании, способные использовать энергосберегающие технологии, снижая при этом затраты на производство больших объемов.

Сырье, предназначенное для производства цемента, подвергается высокотехнологической обработке при очень высоких температурах – первоначальное сырье достигает полной или частичной стадии плавления. Подобный продукт, полученный в результате обжига — принято называть клинкером (перевод – застывшая лава). В состав клинкера входят четыре минерала: алит (3-хкальциевый силикат); белит (2-хкальциевый силикат); 4-хкальциевый алюмоферрит; 3-хкальциевый алюминат. Все клинкерные минералы обладают своими индивидуальными свойствами, влияющими на характеристики финишного продукта – присутствие алита увеличивает прочность и быстроту твердения массы (цемента). 3-хкальциевый силикат образует высокомарочный портландцемент. Зная минералогический состав Portland- цементного клинкера и учитывая свойства составляющих минералов, можно уже предварительно точно иметь представление об основных характеристиках Portland цемента и нюансах процесса твердения в различных ситуациях.

Стадии производства цемента

Процесс производства цемента включает ряд технологических стадий:

• процесс производства клинкера
• дробление клинкера в сочетании с гипсом и прочими добавками – в результате – цемент.

Процедура обжига исходного материала (шихты) и финишное создание клинкера состоит из большого количества стадий. Главные из них:

• Процесс сушки исходного материала.
• Процесс распада компонентов исходного сырья. В условиях высоких температур известняк разлагается на углекислый газ и известняки. Глина же разлагается на алюминий оксид кремния
• Процесс экзотермических реакций. Для этих процессов характерно выделение тепла – происходит дополнительный прогрев массы, в которой происходят реакции
• Процесс спекания массы. Эта стадия очень важна в связи с тем, что в момент связывания на этой стадии происходит формирование будущей структуры клинкера. Одновременно на данной стадии происходит связывание свободной извести
• Процедура охлаждения. Этот процесс необходимо осуществлять резко

Во все применяемые технологии производства цемента обязательно включены вышеперечисленные стадии – разница возможна лишь в способах приготовления шихты.

В случае использования мокрого сырья или неоднородного по составу, рекомендуется применение мокрого способа создания клинкера – исходное сырье разбавляется водой до консистенции сметаны, измельчают и далее идет подача на обжиг. Данный способ требует использовать большие энергозатраты, поскольку введенная в шихту вода должна быть удалена путем испарения. На сегодняшний день на отечественном рынке в производстве цемента преобладает мокрый метод (87%), но начинается широкое применение в цементном производстве сухого метода. В случае, если исходное сырье сухое и однородное по своему составу, рациональнее применить сухой метод – процесс сушки и доработки происходит в сухом виде. В данном случае энергозатраты значительно меньшие, нежели при мокром способе, но встает вопрос кондиционности исходного сырья. При стремительном росте цен на энергоносители сухой метод стал теснить мокрый, в силу его оптимальности.

В определенных ситуациях сухая сырьевая смесь гранулируется с добавлением воды. Подобный способ именуют полусухим.

Комбинируемый метод основывается и на сухом и на мокром. В случае применения сухого метода, сырьевая смесь готовится по сухому, затем гранулируется с помощью добавления воды. Далее подают на обжиг. При мокром способе – смесь готовится по мокрому методу в качестве шлама, далее обезвоживают, а уже затем наполовину сухую смесь — на обжиг.

Для глиноземистого цемента характерно большое вхождение алюминатов кальция. Главный – однокалиевый алюминат. Для получения стандартного качества глиноземистого цемента используются бокситы, а для производства чистого ВГЦ применяется чистая окись алюминия. Наряду с бокситами возможно использование бокситовых железных руд с добавлением известняка, а также возможен железный лом.

Получение клинкера при производстве цемента

Процесс спекания очень напоминает технологию производства Portland-цементного клинкера, только применяемые температуры ниже. Получение высококачественного клинкера возможно лишь с применением способа плавления — затраты на способ спекания ниже. Хотя оба способа имеют свои плюсы и минусы, поэтому в каждом отдельном случае необходимо анализировать достоинства и недостатки. На мировой арене предпочтение отдают способу плавления. Технология производства глиноземистого цемента сложна, поэтому его производит небольшое количество предприятий: Россия — «Пашийский металлургическо-цементный завод», Уралцемент.

Помимо традиционных способов, связанных с рядом недостатков, существует альтернативная технология создания бесклинкерного цемента. При этом способе из технологического процесса вычленяется этап прокалки клинкера при высокой температуре, которая реализуется в очень дорогих барабанных печах, что сопровождается огромными финансовыми расходами. Альтернативный способ в значительной степени сокращает энергозатраты – практически в 33 раза снижается себестоимость продукции.

Производство бесклинкерного цемента

Производство бесклинкерного цемента на базе гидравлического шлака имеет 3 стадии:

• процесс плавления исходного сырья для получения шлака
• процесс охлаждения и помол

При резком охлаждении получают шлак с высочайшей потенциальной способностью реакции. Изготавливают цемент смешивая три компонента: сухой и гранулированный шлак; дополнительный материал в виде порошка; активизатор в малом количестве (2-5% от массы).

Бесклинкерный цемент получают еще перерабатывая гранулированные доменные шлаки, являющиеся отходами металлургического производства. Главными этапами при производстве цемента из шлаков являются: помол шлака, процесс добавления щелочной субстанции. На предприятиях страны накапливаются большие запасы металлургических шлаков. Одним словом – существуют многочисленные источники сырья для альтернативного производства.

Бесклинкерный цемент производят на базе нефелинового шлама. Данный цемент – продукт переработки элеолитовых (нефелиновых) концентратов. Нефелиновый цемент характеризуется небольшим тепловыделением, медленным увеличением прочности.

Процесс производства цемента

При изготовлении большинства строительных материалов основная часть затрат падает на сырье и топливо. На производство строительных материалов и конструкций ежегодно расходуется около 50 млн. т условного топлива. Самая большая доля затрат на топливо характерна для себестоимости металлов, цемента, пористых заполнителей, керамических стеновых материалов, стекла.

Экономия топлива достигается интенсификацией тепловых процессов и совершенствованием тепловых агрегатов, снижением влажности сырьевых материалов, применением вторичного сырья, промышленных отходов и других технологических приемов.

В процессе производства цемента снижение затрат топлива достигается обжигом клинкера по сухому способу, получением многокомпонентных цементов, применением минерализаторов при обжиге клинкера и различных типов теплообменных устройств, обезвоживанием шлама, низкотемпературной технологией, полной или частичной заменой глины такими промышленными отходами, как золы, шлаки и др. В результате полной замены глины промышленными отходами получаем производство шлако щелочных цементов.

Традиционные технологии производства цемента включают стадию получения клинкера — гранулированной смеси исходных размолотых известняка и глины, прокаленной при температуре 1400°С (портландцемент).

Основными недостатками данной технологии выступают:
— высокая энергоемкость;
— высокая капиталоемкость;
— длительные сроки окупаемости;
— негативное влияние на окружающую среду (неэкологичность).

Частично устранить или сократить все негативные моменты, связанные с традиционным процессом производства цемента, призвана альтернативная технология производства так называемого бесклинкерного цемента.

Бесклинкерный цемент — шлако щелочный цемент, который может использоваться в тех же сферах применения, что и традиционный цемент. Физико-химические свойства шлако-щелочного цемента аналогичны свойствам традиционного цемента. А строительный раствор и бетон из такого цемента отличаются высокой износостойкостью даже в агрессивной среде, такой как морская вода, а также обладает низкой температурой гидратации.

На рынке цемента новости прогнозируют наличие дефицита цемента отечественного производства. Согласно последним новостям на рынке цемента его производство увеличивается с каждым годом, но из-за устаревших и низкоэффективных методов рост производства на фоне спроса на эту продукцию не ощущается, поэтому в скором будущем дефицит этой продукции неизбежен.

В связи с такими прогнозами многие крупные цементные заводы страны, такие как ОАО Катавский цемент, ОАО Цемент Галуха и ОАО Сухоложский цементный завод претерпели реорганизацию производства с целью внедрения новых технологий для увеличения объема производимой продукции.

ОАО Катавский цемент вошло в состав крупного международного холдинга «ЕВРОЦЕМЕНТ груп», который объединяет 16 предприятий цементной промышленности России, Украины и Узбекистана, а также заводы по производству бетона, ЖБИ и карьеры по добыче нерудных материалов, что позволило компания занять восьмое место в мире по производству цемента.

ОАО Сухоложский цементный завод — предприятие, некогда считающиеся банкротом, получила инвестиции и на данный момент выпускает качественный цемент, который отличается более низким тепловыделением при твердении и поэтому незаменим при строительстве подземных сооружений: свай, элементов фундаментов, подпорных стенок и т.п. ОАО Цемент Галуха внедрило новейшие итальянские технологии производства, что позволило значительно увеличить качество и объем производимой продукции.

Также все современные производственные предприятия имеют представительства в глобальной сети Интернет. Так, например, ОАО НОВОРОСЦЕМЕНТ на сайте представило весь ассортимент выпускаемой продукции, кроме того, ОАО НОВОРОСЦЕМЕНТ на сайте указало контакты, по которым можно связаться с представителями и оговорить покупку и перевозку пакетированного цемента.

Нарастающая нехватка цемента обуславливает условия импорта этой продукции в страну. По последним данным в России преобладает импорт индонезийского цемента. Официальные дилеры предприятий по производству индонезийского цемента организовывают поставки и перевозки пакетированного цемента. Доставка нефасованного цемента осуществляется, если купить цемент с услугами автотранспорта. Как правило, покупают цемент с автотранспортными услугами при строительстве больших объектов. Доставки таких партий осуществляются бетоновозами, тоннаж которых определяется объемом заказа.

Как видно, в результате модернизации и выполнения ряда организационно-технических мероприятий на отечественных предприятиях по производству цемента был повышен уровень использования основного технологического оборудования, снижен уровень энергозатрат, обеспечен контроль на каждом этапе производства, а также улучшены условия труда.

Москалев Александр

Смесители сухих смесей, оборудование для производства ССС,
Станции растаривания, Пневмокамерные и пневмошлюзовые насосы, Телескопические загрузчики, Весовые бункера-дозаторы
Тел.: +7 909 261-13-29
info@stroymehanika.ru
Skype: A.Moskalev_SM

Лабазин Илья

Вопросы дилерского сотрудничества, Фасовочные станции, Станции затаривания, Дозаторы малых добавок
Тел.: +7 962 272-62-77
info@stroymehanika.ru
Skype: stroymehanika71

Лозовский Михаил

Ленточные конвейеры и элеваторы, Винтовые конвейеры АРМАТА, Силосы цемента, Дробильно-сортировочное и помольное оборудование, Виброгрохоты и вибросита
Тел.: +7 960 616-30-22
info@stroymehanika.ru

Технология производства цемента (процесс изготовления): сырье, основные способы, оборудование

Для проведения строительных или ремонтных работ используют различные материалы, в том числе цемент разных видов и марок. Его используют для подготовки бетонных, кладочных, штукатурных растворов, для производства железобетонных изделий. Но при этом редко кто знаком с технологией производства цемента.

Состав цемента

Цементная смесь получается в результате смешивания ряда компонентов:

Клинкера. Вещество основано на глине и известняке, используется для определения прочности материала. Производится путем обжига глины и известняка. Под воздействием высоких температур плавится, преображаясь в гранулированную фракцию с высоким содержанием кремнезема. Затем обжигается повторно.
Гипса. Используется для регулирования процесса твердения цемента. Вводится в состав в количестве не более 5%.
Активных минеральных добавок. Они способствуют улучшению свойств цементного состава и расширению области его использования.

При изготовлении продукции могут быть использованы другие добавки, например, окислы кальция, магния, фосфора, соли. Но они используются в небольших количествах. Их вносят для того, чтобы получить установленные характеристики — жаропрочность, кислотоустойчивость и пр.

Если технологический процесс позволяет, то в состав могут быть введены пластификаторы.

Их использование помогает получить следующие эксплуатационные характеристики:

Препятствовать проникновению влаги в конструкцию.
Уменьшение времени затвердевания.
Увеличение прочности.
Стойкость к колебаниям температур, влиянию агрессивных сред.

В зависимости от количества добавок выделяются несколько видов продукта:

Портландцемент. Самая распространенная модификация, в составе которой около 80% силиката кальция. Используется при различных строительных работах. Добавление красящих веществ улучшает декоративные свойства цемента, позволяя использовать его для отделочных работ.
Глиноземистый. Отличается ускоренным твердением. Благодаря этому свойству его используют на объектах, которым необходима срочная реставрация, например, устранение разрушений после аварий, пожаров.
Магнезиальный. Основной компонент — оксид магния, добавляет составу прочности, повышает адгезию к древесине. Однако из-за повышенной склонности к коррозии используется редко.
Кислотоупорный. В процессе изготовления в состав вносится наполнитель — гидроксиликат натрия, затворяющийся жидким стеклом. Используется в кислотостойких бетонах и растворах.

Производство цемента на заводах

Выпуском цементной смеси занимаются специализированные предприятия. Чтобы получить качественный продукт требуется специальное оборудование и знание технологии. От мощности предприятия и качества сырья зависит выбор способа производства цемента.

Технологический процесс предполагает выполнение ряда производственных этапов:

Добыча сырья, в состав которого входит гипс, глина, известняк.
Дробление известняка с приданием полученному продукту необходимой влажности.
Измельчение известняка. Смешивание его с глиной. Концентрация компонентов может меняться. Все зависит от характеристик используемого сырья. В основном соотношение составляет 3:1. В результате получается комбинированный, сухой или мокрый шлам.
Обжиг. Сырьевая масса отправляется в печь, разогретую до 1500 градусов, где спекается и превращается в гранулированную фракцию — клинкер.
Измельчение. Клинкер в специальных мельницах измельчается до порошкообразного состояния.
Подготовленные ингредиенты смешиваются в соответствии с рецептурой марки будущего цемента. В процессе смешивания добавляется гипс и специальные минеральные добавки.

Цементные составы изготавливаются по проверенным технологиям. В зависимости от состава и качества используемого сырья применяются разные методы подготовки исходных материалов.

Сухой способ

При производстве не используется вода. Основные материалы — глина и известняк, дробятся на специальном оборудовании. Сушатся, перемалываются в муку. Смешиваются при помощи пневматического инструмента и подаются на обжиг.

Клинкер, что образовался после обжига, измельчается до установленной фракции, фасуется в подготовленную тару и перевозится на склад. Производство цемента сухим способом позволяет снижать производственные затраты. Но требует повышенной однородности основных материалов. К тому же является опасным, с точки зрения экологии.

Мокрый способ

Преимуществом данного метода изготовления цемента является возможность точно подобрать необходимый состав шлама, несмотря на неоднородность исходного сырья. Шлам при таком способе приобретает жидкую консистенцию. В нем содержится около 40% жидкости.

Прежде чем сделать конечный продукт, шлам помещается в специальные технологические бассейны для корректировки состава. Затем отправляется во вращающиеся печи для обжига.

Температура обжига превышает 1000 градусов, поэтому изготовление цемента мокрым способом требует больших энергозатрат. Но дает возможность получать продукт высокого качества.

Комбинированные способы

Технология предполагает объединение сухого и мокрого способов производства цемента. Один из них может быть взят за основу, а второй — выступать в качестве дополнения. На разных предприятиях эти способы имеют различия. Все зависит от особенностей имеющегося оборудования для производства цемента, близости к месту добычи сырья, а также от потребностей на установленные марки продукта.

Если за основу взят мокрый метод, то сырье вначале смешивается, а затем обезвоживается в специальных сушилках с фильтрами почти до сухого состояния. Только после этой процедуры отправляется в печь. Такая технология позволяет уменьшать теплозатраты, поскольку в процессе обжига почти нет испарений.

Когда в основе лежит сухой способ, в процессе гранулирования готовой смеси используется вода. В обоих случаях влажность клинкера, отправляющегося в печь, около 10-18%.

Как делают белый цемент

Белый цемент, производство которого несколько отличается от технологии выпуска серого продукта, может выпускаться как мокрым, так и сухим способом. Отличается технология тем, что исходное сырье обжигается при высокой температуре и затем быстро охлаждается водой.

Клинкер этого вида продукции складывается из минеральных добавок, известняка, гипса, соли и других компонентов. Исходное сырье готовится из карбонатной и глинистой породы: известняка, каолиновой глины, отходов обогащения, кварцевого песка.

Основным достоинством и отличительной чертой белого цемента является его белоснежность. Но его производство обходится намного дороже по сравнению с серым продуктом.
Источник