Классические разработки производства цемента включают стадию получения клинкера – гранулированной смеси исходных размолотых глины и известняка, прокаленной при температуре 1400 °С (портландцемент). Главными недочётами данной разработке выступают:
- Высокая энергоемкость;
- Высокая капиталоемкость;
- Долгие сроки окупаемости;
- Негативное влияние на внешнюю среду (неэкологичность).
Частично устранить либо сократить все негативные моменты, которые связаны с классическим процессом производства цемента, призвана другая разработка производства так именуемого бесклинкерного цемента. При «холодном» методе производства стадия высокотемпературной прокалки клинкера, осуществляемая в дорогостоящих барабанных вращающихся печах и соответственно сопровождаемая громадным расходом горючего, исключается из технологического процесса.
Это разрешает многократно сократить потребление источников энергии и на порядок уменьшить капитальные затраты. Так, бесклинкерная разработка производства цемента кроме того на малотоннажных установках снабжает трёхкратное понижение его себестоимости.
Бесклинкерный цемент – шлако-щелочный цемент, что может употребляться в тех же сферах применения, что и классический цемент.
Физико-химические особенности шлако-щелочного цемента подобны особенностям классического цемента. А бетон и строительный раствор из для того чтобы цемента отличаются высокой износостойкостью кроме того в агрессивной среде, таковой как морская вода, и владеет низкой температурой гидратации.
База шлако-щелочного цемента — шлак. Взять его вероятно двумя методами:
1) Главные компоненты – Al2O3, SiO2, CaO – смешиваются в пропорции, которая дает возможность приобрести оптимальный состав смеси для получения высококачественного шлака по окончании расплава компонентов. В качестве сырья на выбор смогут быть использованы:
- зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
- известняк, известковая глина, карбонат кальция либо доломитизированный известняк
- песок, глина содержащая песок либо известь содержащая песок
- минеральные отходы, которые содержат кальций, алюминий, кремний.
2) Готовый доменный шлак, полученный в ходе производства чугуна.
1) Производство цемента на базе особого гидравлического шлака
Процесс производства бесклинкерного цемента на базе особого гидравлического шлака складывается из трех этапов, каковые отличаются от этапов производства классического портландцемента: плавление, охлаждение расплава, помол цемента.
Плавление сырья чтобы получить шлак
Сырье для получения особого гидравлического шлака расплавляется в плавильной печи. Перед тем как поступить в плавильную печь сырье проходит через устройство предварительного нагрева, применяющее отработанное тепло плавильной печи. Плавильная печь напоминает стекловаренную печь, но при печи и производстве осуществляется за счет угля, пылевидного горючего, классического горючего либо газа.
Температура плавления – около 1450°C.
помол и Охлаждение расплава
На выходе из плавильной печи расплав охлаждается и подвергается грануляции. Эта совокупность грануляции с водяным охлаждением разрешают обеспечить высокую реактивность шлака. Охлаждающая вода подается под громадным давлением, что разрешает обеспечить стремительное охлаждение жидкой стекломассы и высокое содержание стекла в шлаке.
На выходе из охлаждающей совокупности мы приобретаем легко теплый и фактически сухой шлак, готовый к применению.
Стремительное охлаждение расплава дает возможность приобрести шлак с высокой потенциальной реакционной свойством. Гранулят может храниться в течение долгого периода времени без утраты данного свойства.
Охлажденный гранулированный шлак нужно измельчить. По окончании измельчения до порошкообразного состояния шлак готов к реакции при сотрудничестве с водой.
Изготовление цемента
Для изготовления готового к применению цемента смешиваются три компонента:
- высушенный и гранулированный шлак
- порошкообразный дополнительный материал
- маленькое количество активизатора
Компоненты дозируются и смешиваются в нужных пропорциях для получения цементажелаемого качества.
В качестве дополнительного материала может употребляться:
- зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
- песок, глина содержащая песок либо известь содержащая песок
- доменные шлаки
Активизатор добавляется в маленьких количествах (от 2 до 5% от массы смеси). тип и Количество активизатора зависит от того, какую марку цемента вы желаете взять. выбор и Различное дозирование смешиваемых компонентов разрешает создавать много разных марок цемента на базе одних и тех же базисных компонентов.
В связи с высокой реакционной свойством приготовленного шлака , нужны добавки, сдерживающие реакцию, такие, как зольная пыль либо второе химически инертной вещество.
Голландская компания ASCEM BV создала рецептуру, при которой смесь измельченного инертного вещества и шлака — золы – образовывает 50/50.
Выше были приведены этапы производства цемента, характерные только для производства шлакового цемента.
Остальные этапысхожие с этапами производства классического портландцемента:
- Разработка месторождений сырья, подготовка сырьевых материалов, разделение, хранение и помол разных сырьевых компонентов перед этапами плавления и предварительного нагрева.
- Смешивание разных компонентов перед этапами плавления и предварительного нагрева.
- Упаковка цемента в отгрузка и мешки на склад по окончании этапа смешивания шлаков, дополнительных материалов и активизатора.
Схема производства бесклинкерного цемента на базе особого гидравлического шлака
Источник: согласно данным компании ASCEM BV
Полученный таким методом цемент владеет низкой температурой гидратации при производстве бетона, в связис этим он может употребляться в производстве монолитного бетона, укладываемого в громадные массивы. Вторым ответственным свойством бетона есть его высокая коррозиестойкость в агрессивной среде, таковой как морская вода либо сточные воды.
Ниже приведена сравнительная таблица особенностей бесклинкерного традиционного портландцемента и цемента.
Сравнительная черта особенностей бесклинкерного традиционного портландцемента и цемента.
0 одинаково
+ мало превосходит
++ превосходит
+++ намного превосходит
Источник: согласно данным компании ASCEM направляться
Кроме высоких потребительских черт производство бесклинкерным методом оказывает меньшее действие на внешнюю среду если сравнивать с классическими способами производства цемента.
При производстве цемента классическим методом сырье в большинстве случаев добывается из почвы много и трансформируется в цементирующий материал через обжиг, спекание либо помол и плавление. Эти процессы являются очень энергоемкими и оказывают негативное влияние на внешнюю среду.
Кроме добычи сырья выброс в воздух отработанных газов и загрязнение воздуха пылью кроме этого отрицательно сказываются на состоянии внешней среды. Хотяпроизводство бесклинкерногоцемента не вольно от выделения в воздух газов и пыли, оно все же есть более экологически чистым если сравнивать с производством классического портландцемента.
Кроме этого в производстве бесклинкерного цемента употребляется вторичное сырье, такое как зольная пыль, что разрешает экономить природные ресурсы планеты.
Сравнительная черта особенностей бесклинкерного традиционного портландцемента и цемента
Источник: согласно данным компании ASCEM BV
Цена производства обрисованного бесклинкерного цемента складывается из тех же элементов, что и цена производства классического цемента.
Размеринвестиций в производство для того чтобы цемента не намного отличается от размера инвестиций в производство классического цемента (из расчета суммы инвестиций на тонну создаваемого цемента), но производство бесклинкерного цемента возможно прибыльно кроме того на фабриках с маленькими мощностями, такими как 120000 — 350000 тысячь киллограм в год.
Это разрешает основать производство цемента кроме того в тех регионах, где уже присутствуют производители классического цемента.
Потенциальные производители шлакового цемента смогут занять место на рынке между маленькими производителями классического цемента(30.000-80.000 т/г) и большими производителями (начиная с 700.000 т/г).
Помимо этого, для производства бесклинкерного цемента на базе особого шлака подходит более большой ассортимент первичного и вторичного сырья, чем для производства классического цемента, так, производитель может выбрать более недорогое сырье для производства.
2) Производство цемента на базе доменного шлака
Вторая разработка производства бесклинкерного цемента является процессомпереработки металлургических шлаков и получения гидравлических вяжущих аналогичных цементам марок М300 либо М400.
В течение первой половины 20 века было обнаружено, что доменные шлаки смогут быть активизированы, если они владеют должным содержанием стекла и химическим составом.
В этом случае шлак получает потенциальные гидравлические особенности: он может реагировать с портландцементом при добавлении воды, действуя как шлакопортландцемент. Второй установленной чёртом доменного шлака была его свойство вступать в реакцию с солями щелочных металлов.
В этом случае шлак активизируется иможет реагировать особенным образом.
Главные этапы производства включали в себя: помол доменного шлака до порошкообразного состояния и добавление щелочной субстанции.
Попытки произвести и применять щелочно активированный шлаковый цемент предпринимаются в течение уже 80 лет.
Со времени первых разработок, Пурдон цемент (Purdon cement), полученный в следствии сырого помола шлаков и щелочных солей, процесс Трифа (Trief process) стали легендарными , реализация в промышленных масштабах данного вида цемента проводилась в Польше, Скандинавии и Украине. Этот цемент по большей части использовался в производстве цементных блоков с применением повышенных температур при выдерживании бетона.
Как правило, базисным сырьем при производстве шлакового цемента являлся доменный шлак, а активизация проводилась при помощи щелочных солей. Сначала производства в промышленных масштабах бетона с использованиемданного вида цемента было доказано высокий уровень качества приобретаемого конечного продукта. В конце 20 века разработки и интересные исследования проводились Дейей, Малолепсзи (Польша), Глухковским (Украина), Нанкинским университетом химической разработке.
В общем виде процесс получения цемента на базе доменного шлака имеет несколько постоянных, связанных между собой стадий
- дозирование сырья: подача сырья со склада и составление в требуемых пропорциях шихты — смеси шлака, химического активатора и минеральных добавок;
- сушка подготовленной шихты – нужна для обеспечения её последующего узкого помола; производится в барабанной сушилке;
- размол шихты: на данной стадии осуществляется узкий помол шихты, её формирование свойств и полная гомогенизация цемента; процесс производится в шаровой мельнице;
- отгрузка и затаривание готового цемента.
Главным сырьём для предлагаемого производства являются доменные шлаки.
Доменные гранулированные шлаки – отход металлургического производства, приобретаемый при грануляции металлургического шлака и соответствующие требованиям ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цемента. Технические условия».
Американское общество по опробованию материалов (ASTM C125) определяет доменный шлак как «неметаллический продукт, состоящий преимущественно из алюминатов и силикатов кальция, полученный вместе с чугуном в доменной печи в виде расплава».
При производстве чугуна в доменную печь загружают металлическую руду, флюсовый камень (известняк и/либо доломит) и кокс. Приобретаемая на выходе из печи продукция — расплавленный шлак и чугун.
Шлак состоит преимущественно из оксидов и кварца алюминия (от металлической руды) и магния и оксидов кальция (от флюсового камня).
Из печи шлак выходит в расплавленном состоянии, причем температура расплава может быть больше 1480°C (2700°F). Существует четыре главных метода обработки расплавленного шлака: охлаждение воздухом, стремительное охлаждение холодной водой (вспучивание шлака), помол и дробление.
При каждом из данных способов обработки получается неповторимый шлаковый материал, владеющий отличительными особенностями.
Главные составляющие доменного шлака- кварц, оксиды алюминия, магния и кальция, на каковые приходится 95% всего состава шлака. Остальные 15% — марганец, серы и соединения железа и следовое количество вторых элементов. Но, направляться подчернуть, что главные оксиды, входящие в состав шлака не видятся в свободной форме.
В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды объединяются в разные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как мелилит, мервинит, волластонит и др., каковые кроме этого существуют в виде природных пород. В дробленом и молотом шлаках, эти элементы присутствуют в виде стекла. Состав шлаков варьируется в весьма узких пределах, потому, что все сырье, загружаемое в доменную печь, весьма шепетильно отбирается и смешивается.
Обычный состав доменного шлака
* по большей части в виде сульфида кальция
Источник: National Slag Association
Металлургические шлаки накапливаются на фирмах Урала и Кузбасса и исчисляются десятками миллионов тысячь киллограм. Применяемые в производстве химические активаторы и минеральные добавки кроме этого являются отходами производства. Они образуются на многих отечественных фирмах, и эти фирмы расходуют ощутимые средства на их утилизацию.
Так, имеется широкий круг других источников сырья для предлагаемого в проекте производства.
Принципиальная технологическая схема производства бесклинкерных цементов на базе доменных шлаков
Источник: согласно данным компании Крона-СМ
К преимуществам разработки производства цемента на базе металлургического шлака относятся:
Статья предоставлена Академией Конъюнктуры Промышленных Рынков
Рандомные показатели записей:
ЦЕМЕНТ
Подборка наиболее релевантных статей:
-
Плавление сырья чтобы получить шлак Сравнительная черта особенностей бесклинкерного традиционного портландцемента и цемента Обычный состав доменного…
-
На данный момент цемент есть одним из наиболее значимых стройматериалов. Его используют для того чтобы, цементных и бетонных изделий, строительных…
-
Цемент начали создавать в прошлом столетии. В начале 20-х годов XIX в. Е. Делиев взял обжиговое вяжущее из смеси извести с глиной и опубликовал…
-
Изготовление цемента характеристики и Свойства цемента Гидратация температура и Цемент вода и Цемент Изменение количества прочность и Активность Тонкость…