Как это делают: производство цемента, что вы не знали и что нужно знать

Помещение и персонал

При определении местоположения завода нужно исходить из того, что цементное производство относится к категории вредных из-за наличия большого количества цементной пыли. Она негативно влияет не только на работников и близлежащую территорию, но и разносится на большие расстояния, оседая на почву и делая ее непригодной для сельскохозяйственных культур. Поэтому лучше всего располагать цементный завод за пределами населенного пункта.

Второе условие, которое надо соблюсти при выборе здания – это непосредственная близость к месту добычи сырья. Такое расположение существенно снизит транспортные расходы и себестоимость цемента в целом.

Общая площадь завода должна составлять как минимум 400 кв. м, на которых надо будет расположить несколько зон. Основная из них – производственная, поскольку занимает большую часть пространства и требует соблюдения нескольких требований.

При обустройстве цеха следует учитывать следующие факторы:

• одна технологическая линия по производству цемента занимает 250 кв. м;
• требуемая для ее установки высота потолков составляет как минимум 4 м;
• обязательным по санитарно-гигиеническим требованиям является наличие мощной промышленной вентиляции.

Остальную площадь будут занимать:

• офисные помещения;
• 2 склада – под сырье и готовый цемент;
• служебные комнаты с санузлом.

Изготовление цемента предполагает непрерывный производственный цикл. Поэтому работа на заводе должна быть круглосуточной – в 3 смены. При таком режиме численность персонала для мини-завода составит 96 человек, включая следующие единицы:

• директор;
• бухгалтер;
• менеджер по поставкам и сбыту;
• 2 технолога;
• 3 мастера цеха (1 на смену);
• 60 специалистов по обслуживанию линии (20 на смену);
• 24 подсобных рабочих (8 на смену);
• 2 водителя;
• 2 уборщицы.

Обязательным требованием техники безопасности является обеспечение всех работников цеха спецодеждой, масками и респираторами.

Исходные материалы для приготовления

Размещение производства цемента стараются планировать рядом с основными запасами сырья. Сырьем являются природные горные породы, добываемые открытым способом. Итак, из чего производят цемент:

• Карбонатные породы. К ним относят: мел; ракушечник и прочие известняки; доломит; мергель. В промышленном производстве в основном применяются известняковые породы. Данный материал позволяет повысить эффективность взаимодействия в процессе обжига.
• Глинистые породы. К ним относят: глину; глинистые сланцы; суглинки; лесс. Данный материал необходим для обретения пластичности смеси и используется в основном при изготовлении цемента сухим способом.
• Добавки. Для получения определенных качеств цементного раствора, необходимо к основному составу добавлять вещества, которые способны корректировать свойства материала. К добавкам относят: глинозем; кремнезем; плавиковый шпат; апатиты.

Добавки в цемент. В строительной отрасли используются различные виды цементных материалов, отличающиеся следующими параметрами:

• составом;
• концентрацией ингредиентов;
• наличием специальных добавок;
• назначением;
• свойствами.

На упаковке, помимо марки, указывается также процентный состав добавок Различают следующие виды портландцемента:

• быстротвердеющий. Содержит добавки минерального происхождения, которые сокращают продолжительность набора прочности. Применяется для ускоренного выполнения строительных мероприятий и изготовления железобетонных конструкций;
• сульфатостойкий. Основное достоинство – устойчивость к воздействию сульфатов, достигается уменьшением в клинкере кальциевых алюминатов. Используется для конструкций, эксплуатирующихся во влажной или агрессивной среде;
• гидрофобный. Содержит поверхностно-активные компоненты, значительно снижающие гигроскопичность. Результат введения добавок – повышение подвижности, удобство укладки раствора. Материал сохраняет свойства при повышенной влажности;
• белый. Его легко отличить от других цементных составов. Имеет светло-серый цвет, не содержит титановых оксидов, солей железа и марганца. Используется для отделочных мероприятий;
• цветной. Содержит специальные пигменты органического и неорганического происхождения, добавляемые в клинкерный материал перед измельчением. Цветные составы, например, желтый цемент, используются при отделочных мероприятиях;
• пуццолановый. Устойчив к воздействию сульфатов, быстро твердеет при повышенной температуре. Автоклавная обработка значительно повышает прочностные характеристики. Предназначен для эксплуатации в почве, а также во влажной среде;
• тампонажный. Производится исключительно для герметизации скважин на газовых и нефтяных разработках. Обеспечивает надежную изоляцию от грунтовых вод, устойчив к давлению и температуре. Приобретает прочность на начальном этапе твердения.

Цемент является сухой смесью, которая используется именно для приготовления бетонного раствора На основе извести, шлаков и глины производят следующие цементные составы:

• шлаковый. Медленно набирает прочность. Применяется в гидротехнической отрасли и портовом строительстве;
• шлаково-известковый. Отличается замедленным твердением. Применяется для штукатурных работ и кладки;
• глиноземистый. Относится к огнеупорным материалам. Отличается устойчивостью к коррозии, а также влагонепроницаемостью.

Технология

Основные составляющие цемента — это известь и глина, обработанные при очень высоких температурах. Полученный в результате материал называется клинкер, который измельчают и вводят добавки.

Схема производства цемента состоит из нескольких этапов:

1. Добыча или закупка сырья.
2. Измельчение материалов.
3. Подготовка смеси.
4. Обжиг смеси в печи.
5. Измельчение клинкера в порошок.
6. Измельчение гипса.
7. Сушка прочих составляющих.
8. Смешение всех ингредиентов.
9. Разделение по маркам.
10. Расфасовка цемента.

Технология производства цемента является сырьезависимой, поэтому заводы располагают поблизости от известковых и глиняных карьеров.

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.

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.

Пример HTML-страницы

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.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.

Можно ли изготовить цемент самостоятельно

Без такого составляющего как цемент невозможно будет приготовить бетон. Данный материал – неорганическое соединение, поэтому перед началом работы нужно разобраться из чего делают цемент в домашних условиях и какие виды пород бывают. Чтобы понять, как сделать цемент самостоятельно, необходимо рассмотреть этапы его производства.

Четыре основных этапа изготовления:

1. Для начала нужно изготовить шлам, смешав известняк и глину в пропорции 3:1 (это самое распространённое соотношение, но можно использовать и другое, в зависимости от добавляемых горных пород).
2. Затем сырье обжигают печи при температуре 1450 градусов. При такой температуре смесь спекается и превращается в камень, а он, соответственно, переламывается.
3. После этого необходимо измельчить полученный клинкер так, чтобы он превратился в порошок.
4. В конце произведенный порошок нужно смешать с добавками (например, с гипсом) в требуемых пропорциях.

Виды смесей:

• Цементная;
• Бетонная.

Эти два раствора отличаются только разным составом, они оба вяжущие, а из-за этого материал получается прочным.

Бетон – это многокомпонентный материал, для его приготовления понадобятся следующие элементы: вода, песок, большой заполнитель (например, гравий, и обязательно с фракциями разного размера).

А для изготовления цемента своими руками понадобится только два компонента – небольшой заполнитель (песок) и вода.

Помимо состава, эти растворы еще и отличаются способом применения:

• Бетон используют при строительстве больших сооружений (например, длинные стены, дорожное полотно, стяжки, но иногда и плитки для тротуара).
• Цементную смесь используют, когда строят небольшие здания, заполняют трещины, дырки или для выравнивания поверхности.

Основные варианты производства

Весь процесс условно можно разбить на два этапа:

• добыча клинкера;
• измельчение клинкера в порошкообразную массу с добавлением гипса или других добавок.

Самой затратной частью процесса является получение клинкера. На нее приходится от 70 до 80% себестоимости продукта. Условно схему можно разделить на четыре технологические операции:

• добыча и доставка сырья на завод;
• измельчение;
• приготовление сырьевой смеси;
• обжиг смеси.

На сегодняшний день самые распространённые методы получения портландцементного клинкера – «сухой», «мокрый» и «комбинированный». Выбор технологии для получения клинкера в основном зависит от качества сырья и тепловых мощностей предприятия.

Сухой способ

Он не предполагает использование воды. Глину и известняк дробят и высушивают, после чего перемалывают в муку и с помощью воздуха смешивают. После обжигания в печи получается клинкер, который в дальнейшем поступает на склады. Данный вариант позволяет уменьшить затраты тепловой энергии на испарение воды. Такая технология производства цемента очень эффективная при высокой однородности смеси.

Мокрый способ

Достоинством такого метода обработки сырья является возможность точного подбора состава шлама, даже при высокой неоднородности исходных компонентов. Шлам представляет собой жидкую массу с содержанием воды до 40%. Состав корректируется в специальных бассейнах, после чего проводится его обжигание в специальных вращающихся печах. Расход тепловой энергии выше, чем при сухой, зато качество получаемой продукции не страдает при неоднородности шлама.

Комбинированный

Данный метод обработки базируется на технологии мокрого изготовления. Промежуточную смесь обезвоживают специальными фильтрами. В случае использования на начальном этапе сухого метода, смесь гранулируют с добавлением воды. Клинкер на обжиг поступает в виде гранул или смеси с влажностью от 10 до 18%.

Наряду с традиционным, широкое распространение получает производство бесклинкерного цемента сухим способом. В основе лежит гидравлический или доменный шлак. Он смешивается с дополнительными материалами и активизатором, в результате чего получается шлако-щелочной материал.

Достоинствами данного материала является:

• устойчивость в любой применяемой среде;
• незначительные энергозатраты производственного процесса;
• использование в качестве исходных материалов отходов металлургии, что положительно сказывается на окружающей среде;
• возможность изготовления с различными свойствами и цветовой гаммой, не производя существенного переоснащения линий.

Производство белого цемента

С целью декоративного оформления строений всё чаще используются отделочные материалы белого цвета, поэтому обычный цемент для таких работ не подойдёт. Процесс изготовления цемента белого цвета по технологии своего изготовления мало чем отличается от обычного, но содержит в своём составе повышенное количество алита и белита. Данные минералы характеризуются высоким коэффициентом отражения света, что позволяет использовать такой состав в декоративных работах. Сырьём для производства белого цемента является чистые карбонатные и глинистые составы (известняки, каолин и отходы от его обогащения, чистые кварцевые пески).

За счёт добавления в состав смеси стойких красящих пигментов можно получить цветные портландцементы.

Цветовая гамма получается следующая:

• чёрный (двуокись марганца);
• красный (железный сурик);
• жёлтый (охра);
• зелёный (окись хрома);
• голубой (кобальт и ультрамарин).

По своим характеристикам немного уступают своему классическому собрату, зато превосходят его своим видом, по эстетическим показателям. Скорость твердения у них немного ниже, чем у обычных аналогов, кроме этого они обладают повышенной усадкой и слабой коррозийной и морозоустойчивостью. Их основная область применения – внутренние отделочные работы.

Структура

Изготовление цемента осуществляется на базе следующих компонентов:

клинкера, основа которого – глина и известняк. Клинкер определяет прочность материала, производится при обжиге глиносодержащего и известнякового сырья. При нагреве плавится, образуя гранулированный состав с повышенной концентрацией кремнезёма, измельчается, повторно подвергается обжигу;

Цемент изготавливают на заводах, в промышленных масштабах

• гипса, влияющего на продолжительность процесса твердения цементного состава. Вводится, согласно рецептуре, как камни или готовый порошок, концентрация которого не превышает 5%;
• модифицирующих добавок, расширяющих область использования материала за счет приобретения специальных эксплуатационных свойств.

Цементное производство

Изготовление цемента происходит в несколько этапов и предусматривает выполнение следующих технологических процессов:

• производство клинкера – смешение известняка и глины в соотношении 3/1 с последующей обработкой высокой температурой;
• измельчение клинкера на шаровых мельницах. Более мелкие частицы увеличивают эксплуатационные характеристики состава.

Технология приготовления цемента

Технологии изготовления

Производство цементного состава предусматривает возможность применения нескольких методов, в результате которых получается сырьё, имеющее различные характеристики. На выбор способа изготовления в значительной мере влияют расположение производственной базы, особенности оборудования, спрос на определённые марки готового изделия.

Производство цемента сухим и мокрым способом

Различия технологий основываются на особенностях подготовки сырья, являющегося основой цемента.

Подготовительный этап осуществляется следующими способами:

• мокрый метод;
• сухая технология;
• комбинированный подход.

Мокрый метод

Изготовление материала согласно мокрой технологии осуществляется путём смешивания необходимых веществ с известью, мелом и определённым количеством воды. Формирование шихта с уровнем концентрацией влаги, находящимся в диапазоне 30–50%, выполняется при измельчении всех компонентов в горизонтальном барабане. Полученный состав подвергается обжигу, в результате которого образуется шарообразный клинкер, проходящий в дальнейшем процедуру измельчения.

Сухая технология

Использование сухого метода позволяет уменьшить себестоимость производственного процесса, а также сократить технологический цикл. Такие особенности обеспечиваются благодаря возможности одновременного выполнения помола и сушки. Операции осуществляются под действием горячего газа, подаваемого в шаровую мельничную установку. Шихта, полученная в данном процессе, обладает порошкообразной консистенцией.

Производство цемента сухим способом

Комбинированный подход

Комбинированный метод производства цемента

Комбинированный способ сочетает особенности сухой и мокрой технологии. Способы, как делают цемент, могут отличаться на разных заводах. С помощью данного метода получается полусухое сырьё с уровнем влажности до 18%, что достигается при высушивании шихты, изготовленной согласно мокрой технологии. Второй вариант данной методики заключается в подготовке сухого вещества с последующим увлажнением и осуществлением операции гранулирования и отжига.

Современное цементное производство ориентировано на выпуск большого количества материала различного качества. Грамотное отношение к строительству подразумевает наличие знаний о составе и особенностях цемента, от качества которого напрямую зависит долговечность и прочность будущего сооружения.

Как сделать цемент в домашних условиях

Прежде всего стоит сразу уяснить, что качественного продукта в домашних или гаражных условиях получить не удастся. Мало знать, как самому сделать цемент, ведь кроме этого потребуется приобрести специальное оборудование, ну или приложить максимальные мускульные усилия, что в конечном итоге оказывается довольно затратным и утомительным. Гораздо легче приобрести готовое изделие в магазине.

Наиболее простым способом получить в домашних условиях раствор, пригодный для цементирования мелких трещин, является приготовление смеси на основе следующих ингредиентов: воды, водной извести и каменной золы. Эти вещества перемешивают до получения однородной, вязкой массы, которую необходимо сразу же использовать, так как срок хранения этого раствора составляет не более двух часов.

Прочие варианты самостоятельного изготовления цемента предусматривают наличие печи для обжига материала и мельницы для размалывания клинкера в порошок.

Производство цемента на заводах

На данный момент времени производителями цемента используются три технологии производства связующего:

• Мокрый способ.
• Сухой способ.
• Комбинированный метод.

Стоит заметить что «сухую» технологию используют зарубежные производители цемента: Египет, Турция и Китай. «Мокрая» же технология традиционно используется отечественными цементными заводами.

циклы производства цемента

Сухой способ

Здесь нет необходимости использовать воду. Исходный материал (глину и известняк) дробят на специальном оборудовании. Сушат и перемалывают в мелкодисперсную муку, смешивают пневматическим способом и подают на обжиг.

Образовавшийся в результате обжига цементный клинкер измельчается до соответствующей степени фракции, фасуется в упаковку и отправляется на склад готовой продукции. Данный способ позволяет снизить затраты на производство, однако отличается «капризностью» к однородности исходных материалов и является экологически опасным вариантом.

Мокрый способ

Неоспоримые достоинства данного метода заключается в возможности точного подбора состава исходного сырья при высокой неоднородности исходных компонентов: порода, вид породы и пр. Исходный материал (шлам) представляет собой жидкую субстанцию, содержащую до сорока процентов влаги.

Перед тем как сделать цемент, состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После выдержки сырья в бассейне, производится отжиг в специальных вращающихся печах и последующее измельчение.

Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии расходуемой на высушивание исходного сырья. Это существенно увеличивает себестоимость производства цемента, однако качество конечной продукции не страдает от возможной неоднородности клинкера, как при мокром варианте.

Комбинированные способы

Данная технология опирается на мокрый вид получения связующего. Промежуточную субстанцию обезвоживают по специальной технологии. Клинкер гранулируют с добавлением воды, после чего производят отжиг и последующее измельчение до той или иной марки цемента.

В числе достоинств комбинированного способа производства цемента: высокий выход «годного», возможность использования отходов металлургической промышленности.