Как изготавливается цемент? Обзор способов производства

Почти невозможно представить себе стройку, где совершенно не используется цемент. Без вязкого компонента ни одна строительная или отделочная смесь не даст прочного соединения материалов. И хотя качественный цемент даже отечественного производства довольно дорогой, длительное хранение или транспортировка издалека могут безнадежно его испортить.

Как производятся цементные смеси

Оглавление:

  1. Необходимое оборудование
  2. Способы производства
  3. Клинкерный цемент
  4. Особенности бесклинкерного вяжущего
  5. Изготовление белого цемента

Чтобы не выбрасывать деньги на ветер и быть уверенным в свежести цементного вяжущего, можно наладить его производство практически у себя дома. Однако это будет нецелесообразно для малых объемов строительства из-за большой энергоемкости процессов. А вот для масштабных бетонных работ или получения прибыли от своего мини-цеха стоит освоить технологию производства.

Оборудование и требования к крупности

Промышленная технологическая схема изготовления цемента включает в себя довольно обширный перечень оборудования, который обойдется примерно в 2 миллиона рублей. Но в домашних условиях этот список сокращается до минимума:

  • дробилки для известняка или мельницы-мешалки для мягких глиняных компонентов заменяют шаровой мельницей (в компактном лабораторном исполнении она стоит около 130-140 тысяч);
  • трубные шаровые мельницы для тонкого измельчения шихты;
  • обжиговая барабанная печь и холодильник для производства клинкера (достаточно высокотемпературной муфельной печки стоимостью от 165 до 180 тысяч рублей).

Удельная поверхность цемента характеризует тонкость его помола. Это один из основных показателей, который влияет на эксплуатационные свойства вяжущего. Морозостойкость бетонных конструкций может снизиться, если цемент размолот тоньше 5000 см2/г. А вот скорость твердения бетона и его прочность повышаются с увеличением удельной поверхности до 7000-8000 см2/г. Но при переизмельчении происходит обратный процесс.

Схема изготовления цемента

Сырье и способы его подготовки

Для того чтобы получить цемент собственного производства в домашних условиях, потребуются следующие материалы:

  • гипс;
  • глина;
  • известняк (в соотношении с глиной 3 к 1);
  • различные минеральные добавки (гранулы шлака, оксид магния MgO, трехокись серы SO3).

Этот перечень можно частично изменить, а от соотношения компонентов будет зависеть марка, то есть прочностные характеристики. В процессе изготовления следует учитывать значительное изменение состава сырья в зависимости от его происхождения, условий добычи и транспортировки.

Способы производства клинкера фактически сводятся к выбору технологии подготовки шихты. В большей степени они зависят от наличия оборудования и возможности его применения для сырья с изменяющимися характеристиками. При тщательном усреднении массы и равномерном обжиге клинкер получается одинаковый, какой бы вариант ни использовался.

1. Мокрый метод.

Известняк и глина измельчаются и смешиваются с водой. Содержание ее в полученном шламе варьируется в пределах от 32 до 45 % для лучшего усреднения компонентов и однородного состава. Применяется такая технология, когда экономически нецелесообразно подвергать предварительной сушке изначально влажное сырье или есть необходимость в очистке глины от примесей. Энергоемкость процесса – 1400-1500 ккал/кг.

Сухой способ производства цемента

2. Сухой.

Предусматривает смешивание размолотых ингредиентов без использования воды. Применяется при изначально низкой влажности сырья (менее 10 %). Известково-глинистая смесь нагревается в высокотемпературных печах до 800 °С. Энергоемкость сухого способа подготовки – 800-1200 ккал/кг.

3. Комбинированный.

Подготовка производится по аналогии с мокрым способом, но потом шлам фильтруется и в полусухом виде отправляется в печь. В результате полученная сырьевая смесь имеет влажность порядка 16-18 %. Возможен и обратный вариант, когда размолотые в сухом состоянии компоненты перед обжигом увлажняются до 10-14 %.

Мокрый метод

Технология производства клинкерного вяжущего

Основные этапы получения практически любого вида цементного состава – это производство промежуточного продукта (гранулированного клинкера) путем обжига известняково-глинистой смеси и его последующее измельчение вместе с нужными добавками. Обжиг в заводских условиях происходит при температуре +1450 °С. Гранулы клинкера измельчаются с применением двуводного гипса (около 5 % от общей массы), который впоследствии будет увеличивать время схватывания цементного раствора.

Самостоятельное производство цемента несколько проще. Измельченная белая глина (каолин) в соотношении с мелом 3:1 обжигается в высокотемпературной печи. Клинкер должен раскалиться докрасна и после этого остыть в камере. Гранулы измельчаются в порошок, по своим характеристикам отвечающий портландцементу марки М200, но используется такой материал только в конструкциях, не испытывающих значительных нагрузок. Зато домашней заготовке можно сообщать дополнительные свойства, внося при изготовлении соответствующие добавки.

Это самая распространенная технология получения цемента, но она обладает серьезными недостатками:

  • энергоемкость процессов производства;
  • высокая стоимость оборудования;
  • низкая экологичность.

Бесклинкерное вяжущее

Альтернатива – бесклинкерный состав

Снижения стоимости производства цемента примерно втрое можно достичь за счет исключения из технологической цепочки обжигового получения клинкера. Вместо этого за основу берется шлак, который тоже изготавливается в домашних условиях при наличии подходящего сырья.

Необходим сложный состав, который будет содержать оксид алюминия (Al2O3), кремнезем (SiO2) и негашеную известь (CaO). Для этого используются комбинации из таких «наборов ингредиентов»:

  • Измельченная зола, вулканический пепел, пуццолана.
  • Известняк, карбонат кальция или известковая глина.
  • Глина или известь, содержащие песок.
  • Минеральные отходы, в которых присутствуют кальций, алюминий и кремний.

Еще проще применять вместо клинкера доменный шлак, если есть возможность приобретать отходы чугунолитейного цеха. Грануляция происходит в процессе охлаждения в воде, подаваемой под большим давлением. Высушенный шлак размалывается в порошок, смешивается с щелочными солями и активатором.

На выходе можно получить бесклинкерный цемент с прочностью, отвечающей традиционным маркам М300 и М400. Химический состав шлаков достаточно стабильный и регламентируется ГОСТ 3476, что гарантирует постоянный набор характеристик сырья и конечного продукта.

Характеристики белого цемента

Особенности бесклинкерного вяжущего

Производство бесклинкерного цемента также предусматривает применение дополнительных компонентов и активизирующих добавок (2-5 % от общей массы), определяющих марку его прочности. Зольная пыль позволяет замедлить реакционную способность цемента при контакте с водой. В некоторых случаях допускается долевое участие золы до 50 %.

Такой цемент по прочностным характеристиками не уступает традиционному и даже превосходит его по своей коррозионной устойчивости к агрессивным средам. А за счет повторной переработки отходов различных производств уменьшается его себестоимость, так как около 70 % затрат приходится на добычу или закупку сырья.

К достоинствам бесклинкерного производства цемента также относятся:

  • небольшие энергозатраты за счет исключения высокотемпературного обжига из производственного процесса;
  • повторное использование металлургических отходов;
  • возможность изготовления смеси с различным набором свойств или необычного цвета без существенного переоснащения технологических линий.

Производство белой цементной смеси

Белый цемент

Изменение состава и технологии приготовления на выходе дает новые его виды, например, белый цемент. Отличается он от серого не только цветом, но и тонкостью помола (4500 см2/г против 3500), что говорит в пользу его высокого качества. Сорт белого цемента определяется его белизной, то есть коэффициентом отражения. Первый имеет показатель белизны 80 %, второй – 75 %, третий – 68%.

Сфера применения – производство отделочных материалов и декоративных смесей. Схватывание правильно приготовленного состава происходит через 40-45 минут после затворения раствора по инструкции.

Клинкер для изготовления белого цемента используется маложелезистый, преимущественно из алюминатов кальция и силикатов. Светлый оттенок помимо известняка и гипса дают добавки хлорноватых солей. Прочность и дополнительную очистку гранул обеспечивает технология резкого охлаждения в безвоздушной среде до +200 °С после обжига при температуре +1200 °С и выше. Можно также охладить в воде, после чего клинкер просушивается, охлаждаясь до +300 °С.

Оценка статьи:
51


Вверх
ПГ «СТРОЙ-К»
МОСКВА, УЛ. НОВОЗАВОДСКАЯ 2А
+7 (499) 346-26-87
[email protected]
© 2010-2016    Копирование материалов сайта запрещено