Открытие цеха по производству цемента

Открытие цеха по производству цемента

Производство цемента очень сложный и дорогостоящий процесс, но по его завершению получается один из самых востребованных строительных материалов в мире. Именно поэтому изготовление бетона считается выгодным и высокодоходным процессом. Особенно это эффективно, если база по добыванию сырья находится вблизи цеха.

Используемое сырье

Особенности состава

Основными компонентами для изготовления одной тонны цемента могут быть:

• Известняк. Это природное ископаемое, которое должно содержать в себе не менее 55% оксида кальция и не более 4% карбоната кальция. Для приготовления одной тонны цемента потребуется около 645 кг.
• Глина. В ее составе обязательно должен присутствовать оксид алюминия — до 16% и диоксид кремния — не более 55%. Потребуется около 125 кг.
• Древесный или каменный уголь, который имеет теплоту сгорания 4000 ккал/кг. Необходимо 80 кг.
• Гипс или сульфат кальция, не менее 76%. Чтобы создать одну тонну цемента, нужно около 50 кг.

Специальные добавки

Они используются для урегулирования строительных свойств и придания особых качеств бетону и цементному раствору.

Добавки в состав классифицируются в соответствии с ГОСТом 24640-91. Каждый тип дополнительного вещества используется для улучшения качеств готового раствора

Указанный гост классифицирует следующие виды добавок:

• Пластифицирующие. Благодаря данному веществу раствор станет более удобоукладываемый и пластичный. Помимо этого данные добавки увеличивают прочность и морозоустойчивость.
• Вовлекатели воздуха. При добавлении этого компонента достигается пористость бетона, что помогает повысить устойчивость к низким температурам. Стоит учитывать, что при передозировке вовлекателя цемент потеряет свои прочные свойства.
• Ускорители, которые способствуют быстрому схватыванию готового раствора.
• Замедлители. Обычно используется для поэтапной послойной заливки цемента. Такой раствор можно транспортировать на далёкие расстояния.
• Уплотнители. Используются для гидроизоляции бетонной поверхности, которая находится в условиях повышенной влажности.
• Ингибиторы коррозии. Они качественно защищают арматуру от воздействия на нее окружающей среды и не дают металлу заржаветь и разрушиться.
• Противоморозные.
• Полимеры. Используются для придания повышенной прочности, водоустойчивости, морозостойкости и прочности «на излом».
• Красители.

Процесс изготовления

Метод выбирается исходя из технико-экономических и технологических факторов: сырьевых ингредиентов, однородности и влажности смеси, наличие определенных печей, топливного помещения и т.д.

Сухой способ

В данной технологии отсутствует использование воды.

Глина и известняк, добытые из карьера, отправляются прямиком в дробилку, где перемалываются, смешиваются между собой и сушатся. Полученный состав отправляется в смесительные станции, где тщательно перемешивается с помощью сжатого воздуха. После этого делается проверка химического состава смеси.

Если добывается только глина, то сырье смешивается в шнеках, где происходит небольшое увлажнение водой. После такой обработки образуются прочные гранулы, которые будут иметь влажность не более 14%. После данной процедуры смесь отправляется в печь для обжига. Далее, обожженный цемент отправляется в бункеры хранения. Только после этого лаборанты должны сделать пробу качества и определить марку готового вещества. После заключения уполномоченных людей, готовый цемент отправляется на фасовку и упаковывается.

Преимущество данного способа в том, что нет особой разницы в типе печи. Самый главный процесс — приготовление сырьевой массы.

Мокрый способ

Как и в предыдущем варианте, необходимо добыть твердый известняк, который в дальнейшем дробится на куски различных размеров. Далее они отправляются в дробилку и измельчаются до размера 7-10 мм.

После этого транспортируется добытая глина и тоже обрабатывается в мельницах до тех пор, пока кусочки не станут до 100 мм.

Измельченную смесь отмачивают в специальных приборах. В итоге получается глиняный шлам, который будет иметь влажность около 70-75%.

После этого снова отправляется в дробилку и смешивается с раздробленным известняком. Теперь шлам будет иметь влажность не более 45%. Он идет в вертикальный бассейн, где выполняется последний процесс корректировки состава. Данная операция считается обязательной, так как обеспечивается химическая формула произведенного шлама.

Когда полученный состав пройдет контроль качества, он переходит к этапу транспортировки из вертикального бассейна в горизонтальный, в котором происходит хранение. В данном водоеме смесь постоянно перемешивается механическим путем при помощи сжатого, под давлением, воздуха. Благодаря таким манипуляциям, полученный шлам не оседает на дне и полностью гомогенизируется. Если далее будут использоваться какие-либо добавки, то придется корректировать состав уже в горизонтальном бассейне.

Через время шлам отправляется в печь для обжига, в которой он превращается в клинкер. Далее состав транспортируется на охлаждение После этого клинкер дробится и подается на мельницы, где основа вновь измельчается.

Для обжига лучше использовать жидкое топливо, так как при твердом варианте будет необходимость в постройке здания для хранения и переработки угля.

В конечном этапе цемент перенаправляется из мельниц в подготовленные бункеры для хранения. Лаборанты изучают полученную смесь и устанавливают марку. Далее состав отправляется на фасовку и упаковку.

Комбинированный способ

Данный метод основывается на подготовке ингредиентов при помощи мокрого способа, а на обжиге — по технологии сухого. Таким образом, шлам с влажностью не более 45% отправляется в специальный фильтр, где он сушится до влажности 20%. После этого смесь перемешивается с пылью, благодаря чему влажность снижается до 15%. Далее она отправляется в печь, в которой используется полусухой метод. Дальнейшие действия ничем не отличаются от этапов мокрого способа.

Как делают белый цемент

Помимо серого, производят также белый цемент. Такой цвет достигается благодаря особому составу сырья и отличающейся технологией.

Основной ингредиент — маложелезистый клинкер, к которому добавляется каолин, молотый гипс, известняк и хлорноватая соль. Белый цвет получается из-за соединения каолина и мела в составе цемента, где находится ничтожно малое количество марганца и хлора.

От обыкновенного серого цемента белый отличается высокой прочностью на сжатие. Это достигается путем быстрого охлаждения клинкера после обжига в бескислородной среде.

Технология

Сырье дробился в мельницах на мельчайшие частицы, а затем отправляется на обжиг, где используется либо жидкое, либо газообразное топливо. Недопустимо попадание золы или сажи в состав. После данного этапа, клинкер отправляется на охлаждение в бескислородную среду или очень холодную воду. Далее он просушивается в специальном сушильном барабане при температуре 350 градусов.

Цемент производится всего в 3 сортах. Сорт определяется по белизне готового продукта.

Белый цемент имеет ряд преимуществ:

• Высокая прочность и быстрое затвердевание раствора.
• Не разрушается при взаимодействии с различными химическими элементами.
• Экологичность, так как в составе используются только натуральные вещества.
• Многофункциональность. Белый цемент используют как в качестве строительного, так и декоративного материала.

Выбор оборудования

Если денег в бюджете не так уж и много, то лучше обратить внимание на поддержанную технику, так как новая будет стоить более 120 миллионов рублей. В это же время, б/у оборудование будет стоить около 30 миллионов рублей.

Обыкновенный выбор должен включать в себя бункеры для обработки сырья, смесители компонентов, печи для обжига, конусные и роторные мельницы для дробления ископаемых, конвейерные системы, сепараторы, склады для хранения компонентов, оборудование для фасовки.

Самым актуальным оборудованием для производства цемента считается вертикальная шахтная печь для обжига. Они рассчитаны на объем от 50 до 300 тонн переработки в день.

С поиском продавца оборудования могут возникнуть сложности. Вторичный рынок не слишком богат подобной техникой, а новые модели поставляет Китай.

Гидроизоляция и упаковка

Гидроизоляция цемента исключает возможность воздействия на него окружающей среды, особенно влаги, во время изготовления до начала эксплуатации. Обычно раствор хранят в силосах — это емкости, которые не дают доступ влаге.

Цемент фасуется в основном один из двух методов: автоматический и полуавтоматический.

Первый способ требует установку работниками только новых мешков, остальные работы производит робот. Этот метод совершенно исключает фасовку цемента в поврежденный мешок. Если автомат понимает, что упаковка в ненадлежащем виде, расфасовка останавливается.

Полуавтоматический способ требует от работников взвешивания и дозировки продукта, а также подачу новых мешков. Этот метод подразумевает, что человек должен установить пустой мешок и запустить цикл фасовки при помощи электромотора.

Если фасовочный вес составляет 50 кг или более, то требуется сделать процесс автоматизированным. Роботы позволят не терять части цемента при упаковке, а также значительно снизить загрязнение воздуха. Следует добавить, что ремонт, обслуживание и налаживание происходит гораздо проще, чем на полуавтомате.

Различные исследования показывают, что с каждым годом открывается все больше предприятий, которые занимаются производством цемента. Это значит, что продукт имеет актуальность, востребованность и, самое главное — спрос. В среднем такой бизнес окупается за 3 года и стабильно несет доход. Рекомендуем посмотреть существующие цементные заводы и произвести конкурентную разведку.

Производство цемента и состав цементного клинкера

Состав цементного клинкера который получается от производства цементного камня по новой технологии. Способы схем процесса производства цемента из клинкера.

Производство цемента из клинкера

Романцемент — получают путем обжига известняков, содержащих глинистых не менее 25% при температуре 1000-1200 градусов по Цельсию. Применение: производство бетонов низких марок, стеновые панели, блоки.

Портландцемент — после обжига известняков, мергелей и глинистых примесей получают цементный клинкер. Клинкер смешивают с добавками (ракушечник, доменный шлак).

Способы производства портландцемента

1. Мокрый — компоненты измельчают и смешивают в присутствии воды, полученную суспензию (шлам) обжигают.

2. Сухой — все тоже самое, только в сухом состоянии.

Минералогический состав цементного клинкера

Трехкальциевый силикат (алит) является активным минералом. Быстро твердеет и набирает прочность, сопровождается значительным тепловыделением.

Двухкальциевый силикат (белит) в начальный период твердеет медленно.

Трехкальциевый алюминат — низкая стойкость против серно-кислых соединений.

Четырехкальциевый алюмоферрит твердеет медленнее алита, но быстрее белита. Прочность ниже алита.

Применение портландцемента

Приготовление растворов невысоких марок для кладочных и штукатурных работ, бетонные изделия.

Виды портландцемента

Глиноземистый — быстро твердеет. Получают путем обжига известняков и бокситов (богаты глиноземом). Процесс твердения сопровождается большим тепловыделением.

Свойства: сульфатостойкий, водонепроницаемый, жаростойкий, в 3-4 раза дороже портландцемента.
Применение: срочные ремонтные работы, аварийные работы, бетонные работы в зимних условиях, производство жаростойких бетонов.

Водонепроницаемый расширяющийся портландцемент получают путем тщательного измельчения глиноземистого цемента, гипса и гидроалюминатов кальция. При взаимодействии двух последних происходит образование гидросульфатоалюминатов кальция. Твердение сопровождается увеличением объема.

Применение: создание гидроизоляционных покрытий, заделка стыков и трещин железобетонных конструкций.

Быстротвердеющий портландцемент характеризуется быстрым нарастанием прочности.

Конечно, скорость твердения не сравнить с гипсом. Но самая быстрая из всех видов цемента.

Применение: возведение монолитных сооружений, приготовление высокопрочных бетонов.

Шлакопортландцемент жаро-, водо- и сульфатостойкий. Процесс твердения медленный.

Применение: изготовление железобетонных конструкций для работы в горячих цехах, гидротехнические сооружения.

Пуццолановый портландцемент твердеет медленно, требует систематического увлажнения.

Свойства: водостойкий, сульфатостойкий, не морозостойкий.

Применение: бетонные и ж/б конструкции.

Пластифицированный позволяет снизить водопотребление бетонных смесей и расход цемента на 5-8%.

Применение: дорожные бетоны, аэродромное и гидротехническое строительство.

Гидрофобный по своим свойствам похож на пластифицированный. Применение тоже.

Белый и цветной портландцемент

Белый изготавливают из сырья в котором мало окрашивающих оксидов (чистый известняк). Цветной — в которых много (охра, железный сурик).
Применение: облицовочные плитки, фактурный слой стеновых панелей, искусственный мрамор.

Сульфатостойкий портландцемент изготавливают из клинкера с другими примесями не более 7%.

Производство цемента

Цемент — это один из самых востребованных строительных материалов на рынке. Однако, производство готового цемента является затратным как по капитальным вложениям, так и по использованию энергии. Заводы по его производству обычно расположены вблизи мест добычи основного сырьевого компонента, каковым является известняк. Сам цемент используется в строительстве, как в чистом виде, так и в качестве основы для изготовления незаменимых материалов (бетона и железобетона).

Производство цемента начинается с добычи клинкера. Затем клинкер измельчают и получают вещество в виде порошка, в которое добавляют гипсовый компонент и другое. Расходы на добычу клинкера — большая доля затрат в себестоимости цемента. В итоге такая статья затрат, как добыча сырья, составляет долю в себестоимости готового продукта равную 70%.

Метод, с помощью которого осуществляют добычу и разработку залежей известняка называется «сносом». Используя этот метод, часть горной породы «сносят», освобождая путь к известняку желто-зеленого цвета. Глубина залегания известняка обычно составляет 10 м, толщина пласта равна 70 см. До принятой глубины породу желто-зеленого цвета можно встретить еще примерно четыре раза. На следующем этапе добытый известняк с помощью ленты для транспортировки отправляется на измельчение. Здесь известняковая порода должна приобрести размер кусков не более 10 см в диаметре. Измельченный до таких размеров известняковый компонент транспортируется на сушку и повторное перемалывание, где к нему добавляются другие составляющие. Затем известняковая смесь обжигается. Так происходит процесс получения клинкера.

Следующая стадия заключается в обработке клинкера. В первую очередь, клинкер дробят. Одновременно проходит процесс подсушки минеральных компонентов и дробление гипсового камня. Затем все компоненты смешивают и еще раз подвергают перемалыванию.

Поскольку сырье имеет порой разные технические и физические характеристики, то в промышленности существует три метода производства готового продукта. Так, при производстве цемента применяется три способа изготовления готовой смеси: мокрый, сухой и комбинированный.

Цементная смесь, произведенная мокрым способом, сделана на основе карбоната (мела), силикатов (глины) и добавок, содержащих железо. К последним относятся конвертерный шлам, огарки пирита и железистый продукт. При этом глина должна содержать влагу не более 20%, а мел не более 29%. Все компоненты смеси проходят измельчение в воде, в итоге получается суспензия, влажность которой составляет 30-50%. Суспензия, а вернее шлам, поступает в специальные печи, где проходит обжиг. Печь для обжига имеет весьма внушительные размеры: ее высота составляет 7 м, а длина — 200 м. В процессе обжига из шлама происходит выделение углекислот. На выходе из печи после обжига получается клинкер, который имеет вид шариков. Эти шарики измельчают и получают готовую цементную смесь.

При сухом способе производства происходит сушка всех сырьевых составляющих цемента, и только затем перемалывание. Таким образом, смесь имеет вид порошка.

При комбинированном способе осуществляется частичное использование двух предыдущих. Таким образом, комбинированный способ производства подразделяется на два вида. При первом из них смесь сырьевых компонентов готовят по мокрому способу, и только затем влажность смеси снижают с помощью специальных фильтров, она не должна превышать 16-18%. Потом эту массу отправляют на обжиг. При втором виде для получения смеси используется способ сухого получения первоначальной смеси, а затем в нее добавляют воду. Так получают гранулы, размер которых составляет не более 10-15 мм. Затем эти гранулы отправляют в печь для обжига.

Дата публикации статьи: 6 ноября 2014 в 11:32
Последнее обновление: 19 января 2021 в 15:50

Как сделать цементное производство экологичным?

28 мая 2021 12:42

Компания LafargeHolcim является крупнейшим в мире производителем строительных материалов. По всему миру ее сотрудники производят цемент, бетон и комплексные решения для строительства. Но одновременно компания стала одним из крупнейших в мире переработчиков отходов, представляя уникальную технологию. О ней и о перспективах экологичного производства в открытой студии «Комсомольской правды» на XII Международном форуме «Экология» рассказал директор по корпоративным коммуникациям LafargeHolcim Russia Виталий Богаченко.

— Это технология два в одном, — отметил Богаченко. — Генерация тепловой энергии в производстве цемента и использование материального ресурса того альтернативного топлива, которое мы получаем из отходов.

— Можете рассказать, как производится цемент, чтобы нам понимать, что там горит, почему такая высокая температура?

— Берется определенная сырьевая смесь, в которую входят известняк, другие минералы, а затем происходит тепловая обработка при высокой температуре, до 2 тысяч градусов в районе горелки, добавляются какие-то минеральные компоненты, и образовывается клинкер. Это полупродукт для производства цемента, который затем мелется, добавляются еще различные добавки для достижения каких-то особенностей самого цемента. И мы получаем тот самый цемент, из которого производится в дальнейшем бетон.

— А экологичность этого процесса в том, что в момент сгорания мы можем использовать топливо, которое является отходами?

— Абсолютно верно. Мы используем самые различные виды топлива. Но я хотел бы больше остановиться на том, что мы используем остатки после сортировки ТКО. После извлечения всех полезных фракций из твердых коммунальных отходов на сортировке остаются так называемые хвосты, у которых путь лежит на полигон. А мы знаем, что задача государства – сократить процент захоронения. Либо на мусоросжигательный завод, либо к нам на цементный завод. В чем наше отличие от мусоросжигательных заводов? Более высокие температуры, позволяющие на наших заводах утилизировать то, что нельзя утилизировать на мусоросжигательных.

— Например?

— Использованные шины или отработанные масла, для них наш способ переработки является преимущественным. Второе отличие от мусоросжигательных заводов — после использования альтернативного топлива в наших печах не остается золы. То есть зольный остаток, который образовывается внутри самой цементной печи, он вступает в химическую реакцию с сырьевой смесью и превращается в тот самый клинкер. На мусоросжигательных заводах остается около 20% золы, которая, в свою очередь, является небезопасной, и которую необходимо утилизировать в дальнейшем.

— То есть в этом плане вы – более продвинутая технология?

— Да, безусловно, мы более продвинутая технология. Мало того. Кроме того, что мы помогаем решить проблему с отходами, мы еще и снижаем собственное влияние на окружающую среду за счет использования этой технологии. Во-первых, цементная индустрия очень энергозатратная. Порядка 30% затрат, приходящихся на производство цемента, это энергия. Соответственно, мы, используя альтернативное топливо, экономим огромное количество невозобновляемых видов топлива. Во-вторых, данный способ – это основной способ цементной индустрии снизить выбросы СО2. И еще один немаловажный момент. Цементные заводы уже существуют, они работают в рамках законодательства, естественно, у них есть очень жесткий контроль выбросов. И, используя отходы в виде альтернативного топлива, мы, таким образом, как бы предотвращаем появление новых источников выбросов. Если в регионе, например, есть уже цементный завод, не надо строить там мусоросжигательный завод. И плюс мы еще снижаем захоронение на полигонах.

— Эта технология как давно существует?

— Она появилась еще где-то в 70-х годах прошлого века в Европе, но постоянно совершенствуется. Процент замещения природного топлива в Евросоюзе на сегодняшний день – порядка 40%.

— Отходы составляют 40%?

— Да. А в нашей компании 58% топлива мы заменяем отходами. У нас есть заводы, которые почти на 100% замещают. Мало того, я хочу сказать, что в Китае, например, заводы, которые не используют альтернативное топливо, не имеют права производить цемент вообще. Соответственно, они становятся больше уже переработчиками отходов, а не производителями цемента.

— А в России такие заводы существуют?

— Пока один завод использует альтернативное топливо. Я имею в виду в первую очередь остатки после сортировки ТКО. Это завод LafargeHolcim в Калужской области. Мы занимаемся этим уже с 2015 года. В прошлом году мы переработали 54 тысячи тонн отходов. Это порядка 11-12% замещения топлива. То есть мы в начале пути, но уже на сегодняшний день мы можем достичь порядка 70-80 тысяч тонн утилизации. Это наша ближайшая цель.

— А сколько производится мусора?

— Я не могу точно сказать сейчас. Но я могу сказать, что если, например, повысить глубину обработки, сортировки топлива (потому что сейчас она составляет 5-7%), если достичь, например, уровня европейской сортировки, только один наш завод может утилизировать абсолютно все отходы, которые генерирует Калужская область.

— Это здорово, конечно. Но для этого нужна предварительная сортировка или раздельный сбор мусора?

— Обязательно предварительная сортировка. Мы считаем, что глубина обработки должна повышаться. Еще раз хочу подчеркнуть, мы не используем полезные фракции. То есть все, что можно переработать на других заводах (стекло, металл, пластик перерабатываемый), это все должно перерабатываться на соответствующих заводах. Мы перерабатываем, утилизируем в своих печах только то, что уже никто не может переработать.

— Скажите, а другие наши цементные завод могут эту технологию использовать? И какой у них путь?

— Абсолютно каждый завод может это сделать. Некоторые цементные заводы (не только в нашей компании) уже начали подготовку к такой модернизации. Это для наших российских заводов новая история. Это достаточно затратная история.

— То есть это инвестиции в переоборудование?

— Да. На первом этапе, чтобы достичь того уровня утилизации, как на нашем заводе в Калужской области, необходимо вложиться порядка 200-300 миллионов. Если же мы хотим повысить уровень и перерабатывать порядка 200-250 тысяч тонн отходов, инвестиции могут составить где-то около 7-13 миллионов долларов. Необходимо устанавливать хлорный байпас, который отводит пыль во время утилизации. Причем эту пыль потом можно использовать, например, в дорожном строительстве.

— В принципе потенциал индустрии с точки зрения переработки отходов огромен.

— Мы подсчитывали (я являюсь сопредседателем комитета по устойчивому развитию ассоциации «Союзцемент», объединяющей всех крупнейших производителей цемента). Если мы реализуем инвестиционные проекты по модернизации оборудования на наших заводах, то мы сможем перерабатывать где-то около 13 миллионов тонн в год. Но для этого необходимы определенные условия. И эти условия должны предоставить нам, в том числе и государство. Прежде всего, это изменение нормативной базы. Потому что наш способ является способом энергетической утилизации отходов. Но существующая нормативная база не учитывает многие особенности цементных заводов, для того чтобы мы могли получить предельный тариф в рамках регулируемого вида деятельности – энергетической утилизации. И нам, конечно, необходимо внести определенные изменения. Но мы плотно работаем с ППК РЭО. Сейчас мы прорабатываем с ними модель вовлечения цементных заводов в федеральную систему обращения с отходами. Мы постоянно в диалоге находимся с Министерством природных ресурсов и экологии.

Как сделать цементное производство экологичным?