Как делают цемент: технология производства и состав смеси

Что такое цемент?

Все мы знаем, что без данного материала невозможно строительство. Как сделать цемент? Для его создания соединяют известняк, гипс, глину, минеральные добавки и другие компоненты. Существуют различные виды данного материала, а также технологии его производства. Предлагаем поближе познакомиться с основными этапами открытия подобного бизнеса.

Важные факторы

Производство цемента осложняется в связи с тем, что минералогический и химический состав сырья (однородность, твердость, влажность) достаточно широко варьируется. Предприятия, изготавливающие данный материал на основе привозного сырья, знают об этом не понаслышке.

Также принимаются во внимание технические и естественные разновидности сырья, которые могут отличаться, к примеру, влажностью и чистотой. Для каждого из них производство цемента осуществляется особым способом, обеспечивающим равномерное смешивание и тонкое измельчение компонентов, задействуя при этом минимально возможное количество энергии.

Очень важную роль играют условия добычи сырья, его хранения и транспортировки, а также человеческий фактор.

Виды

  • Портландцемент. Представляет собой один из самых известных марок. В его состав входит клинкер с гипсом, различные добавки, смесь идет мелкого помола. Активно проявляет свои свойства при контакте с водой. Название было дано в честь горной породы на территории Англии Portland, по причине аналогичного цвета после застывания.
  • Белый цемент – смесь из мелкомолотого клинкера, максимально очищенного от окислов железа, что повышает скорость реакции. Используется в основном в декоративных целях.
  • Шлаковый. Состоит из измельченного доменного шлака с активаторами и добавок – отсюда и название. Характеризуется повышенными показателями прочности, что и определяет основную сферу его применения – подземные и подводные несущие конструкции.
  • Расширяющийся – в процессе отвердевания строительная смесь расширяется. Благодаря приобретенному позже свойству водонепроницаемости используется в подводных конструкциях, когда идет постоянное давление воды.
  • Безусадочный. Обладает свойством сохранять свой объем в процессе отвердения. Используется при проведении гидроизоляционных работ, когда требуется сохранение объема цементной массы.
  • Быстротвердеющий. Характеризуется максимально коротким временем для отвердевания по сравнению с другими марками цементов.
  • Гидрофобный. Представляет собой модификацию портландцемента со специальными добавками, придающие стойкость цементу к процессам замерзания и оттаивания.
  • Тампонажный. Используется для укрепления скважин в нефтегазовой промышленности.
  • Глиноземистый. Обладает целым рядом свойств, которые позволяют его использовать вместо нескольких марок цемента в строительных работах в холодное время года и при возведении жаропрочных конструкций.
  • Пуццолановый – вид, производимый из портландцемента путем добавления соединений вулканического происхождения, что позволяет использовать его при возведении водяных емкостей.

Как делают белый цемент

Технология производства белого цемента незначительно отличается от технологии производства обычного «серого» материала. Как и обычный «серый» материал, белый цемент выпускают сухим и мокрым способом. Основное отличие технологии – обжиг исходного сырья при высокой температуре и резкое охлаждение в воде.

Клинкер белого цемента характеризуется как «маложелезистый» и содержит в своем составе: минеральные добавки, известняк, гипс, соли и другие компоненты. В качестве исходного сырья для клинкера используются карбонатная и глинистая порода (известняк, каолиновая глина, отходы обогащения, кварцевый песок).

В Российской Федерации белый цемент производится только на одном предприятии – ООО «Холсим (Рус) СМ» (до 2020 года ОАО «Щуровский цемент»). Большинство белого цемента поставляется на рынок России из-за рубежа следующими компаниями: «Холсим» (Словакия), «Cimsa иAdana» (Турция), «AalborgWhite»(Дания) и «AalborgWhite» (Египет).

Основное достоинство белого цемента его уникальная характеристика – белоснежность, а основной недостаток в разы большая стоимость по сравнению с обычным «серым» материалом.

Как делают цемент на производстве

Современные заводы-изготовители используют 3 метода изготовления цемента:

  1. Сухой
  2. Мокрый
  3. Комбинированный

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.

Предлагаем ознакомиться  Карусель – эффективная донная снасть для ловли на течении

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.

Как сделать цементный раствор

Для приготовления цементного раствора потребуется сам цемент, вода и заполнитель (для штукатурных и кладочных растворов используется речной или карьерный песок).

Соотношение ингредиентов в растворе зависит от применения данного материала, но в большинстве случаев рекомендуется использовать формулу: 3 части песка на 1 часть цемента. Вода добавляется исходя из потребности в получении более пластичного или вязкого раствора.

При желании получить конструкцию с более высокими прочностными характеристиками, увеличивают долю цемента. Правильно начинать приготовление раствора со смешивания сухих фракций, и только после получения однородной массы начинают заливать воду небольшими порциями, постепенно добиваясь требуемой консистенции.

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.

Марки

По прочности цемент делится на марки, определяющиеся пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40×40×160 мм, которые изготавливаются из раствора с  содержанием кварцевым песком 1:3.

Марки имеют диапазон М200-М600 (с шагом 50 или 100), означающий прочность при сжатии (соответственно в 200-600 кг/см² (20—60 МПа)). Цемент М600 из-за своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и стоит заметно выше остальных.

В основном он используется в строительстве военных объектов и сооружений.

Также существуют и классы прочности. Основное их отличие от марок состоит в том, что прочность выводится не как средний показатель, а требует не менее 95% обеспеченности (то есть 95 образцов из 100 должны соответствовать заявленному классу). Класс прочности выражается в числах от 30 до 60, выражающиеся в МПа.

Марки цемента и их применение

Используются портландцементы в соответствии с маркировкой, которая прямо указывает на особые условия, если они имеются. Для строительных работ при выборе марки обращают внимание на показатель класса прочности или марки цемента.

Действия по обустройству в зависимости от твердости вяжущего порошка:

  • М200 — цемент предназначен для штукатурных работ, изготовления бетона М100;
  • М300 — соответствует монолиту М200, применяется для бетонирования подстилающих поверхностей под фундаменты, заливки оснований под малоэтажные строения;
  • М400 — строительство железобетонных сооружений прочностью М300, дорожных покрытий, тротуарной плитки, бордюрных камней, опорных конструкций;
  • М500 — все виды наружных бетонных работ, изготовление аэродромных плит и гидротехнических сооружений из монолита М400.

Составы растворов могут различаться и задаются под условия возводимого объекта. Рецептура смесей определяется проектом.

Оборудование для производства цемента

Производственная линия состоит из следующих установок: барабанная печь, прибор для предварительного нагрева сырья, мельница, охладитель, вальцы, сушилка, пылеуловитель, сепаратор, оборудование для проведения предварительной гомогенизации, дробилка и транспортер с машиной для упаковки.

Перечисленные аппараты представляют собой обязательные элементы линии производства.

Производители также предлагают разнообразные модификации данного оборудования, и дополнительное оснащение, позволяющее повысить производительность и безопасность, снизить затраты и себестоимость получаемой продукции.

Пластифицированный

Производится с добавлением специальных веществ, замедляющих схватывание раствора, делающих его более текучим. Такой цемент требует меньше воды при замешивании, а значит, бетон на его основе получается более прочным. К тому же этот вид обладает повышенной стойкостью к низким температурам, коррозии.

Предлагаем ознакомиться  Шефердия серебристая. У кого есть? Ну и просто тема-размышление. Поговорим?

Портландцемент

Это цемент на клинкерной основе с добавлением силикатов кальция и других веществ. Используется для изготовления бетона и железобетона разной скорости твердения.

Производственное помещение

Для создания цеха по изготовлению цемента необходимо подобрать подходящее помещение. Его площадь должна составлять не менее 500 кв. метров, а высота потолков — не ниже четырех метров.

Идеальным вариантом для организации цеха является его размещение в непосредственной близости от глиняного или известнякового карьера.

В этом случае расходы на сырье будут минимальны, а все ваши затраты будут состоять из закупки оборудования, коммунальных услуг и заработной платы работникам.

Процесс изготовления

Производство цемента осуществляется поэтапно, предусматривает следующее технологические операции:

  • Предварительное смешивание ингредиентов для изготовления клинкера, который делают из известняка, вводимого в количестве 75%, и из глины, доля которой составляет 25%.
  • Высокотемпературный обжиг, после которого образуется клинкер. Он – результат процесса соединения глины и извести под воздействием повышенной до 1450 градусов Цельсия температуры.
  • Измельчение, осуществляемое с помощью шаровых мельниц. Они представляют горизонтально расположенные барабаны с находящимися внутри стальными шарами, обеспечивающими измельчение клинкера до порошкообразного состояния. С уменьшением фракции помола возрастают эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.

Расшифровка маркировки цемента по новым нормативам

Кодирование информации о продукции по ГОСТ 31108-2003 основано на разделении видов цемента на 5 групп, обозначаемых римскими цифрами. Первые 3 буквы взяты из названия порошка — ЦЕМ.

У каждого объединения есть признаки, указывающие на особенности изготовления:

  • I — портландцемент бездобавочный, состоит на 95-100% из цементного клинкера;
  • II — эта группа подразделяется на подклассы А с добавками 6-20% и В — 21-35%. Здесь же находятся пуццолановые цементы, содержащие <20% пуццолана, и композитные, в которых присадки суммарно не превышают того же значения;
  • III — шлакопортландцемент при содержании шлаков 36-65%;
  • IV — пуццолановый цемент с добавкой 21-35%;
  • V — композиционный порошок, включающий в состав 11-30% шлака и в тех же пределах пуццолан.

У каждой из присадок в обозначении своя буква: И — известняк, З — зола уноса, МК — микрокремнезем, К — композитная добавка, Г — глиеж, Ш — шлак, П — пуццолан. После следует цифра класса прочности, за ней буквы: Н — нормальное время твердения, Б — быстрое схватывание. Пример: шлакопортландцемент ЦЕМ III/А 32,5Н ГОСТ 31108-2003. Расшифровывается так: прочность цемента 32,5 МПа, он нормально-твердеющий, содержит 36-65% шлака.

Состав

Задумывались ли вы, из чего сделан цемент? Его состав обусловлен особенностями сырья и конкретной маркой продукции. Так, пользующийся широкой популярностью портландцемент имеет следующий состав:

  • Кремниевый диоксид (кремниевая кислота или кварц) – 25 %.
  • Известь – 60 %.
  • Алюминий (глинозем) – 5 %.
  • Оксиды железа и гипс – 10 %.

Сегодня производится множество видов цемента

Процентное соотношение ингредиентов может изменяться, согласно особенностям технологии и марки цементной продукции. Отдельные виды цементов, в частности шлакопортландцемент, включают в свой состав шлак, представляющий уголь, полученный в результате обжига клинкера.

Основными компонентами, из которых производят цемент, являются:

  • клинкер, определяющий прочностные характеристики, получаемый при обжиге исходного сырья (известняка, глины). Клинкер является основой конечной продукции, используется в гранулированном виде диаметром 10-60 мм. Клинкер термообрабатывается при температуре порядка полторы тысячи градусов Цельсия. Он плавится с образованием массы с высоким содержанием кальциевого диоксида и кремнезема, которые определяют эксплуатационные характеристики цементных составов. Гранулы дробятся до пылеобразного состояния с последующим обжигом;
  • гипс, процентное содержание которого определяет период твердения. Базовая рецептура предусматривает использование до 6% чистого порошкообразного гипса или гипсового камня, содержащего примеси;
  • специальные добавки, вводимые для усиления имеющихся свойств или придания составу специальных характеристик, расширяющих сферу применения.

Очень часто цемент применяют в строительстве для создания бетона и армированных конструкций

Состав цемента

Цемент получается при длительном дроблении клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция.

При измельчении клинкера вводят добавки: гипс СaSO4·2H2O для регулирования сроков схватывания, до 15 % активных минеральных добавок (пиритные огарки, колошниковую пыль, бокситы, пески) для улучшения некоторых свойств и снижения стоимости цемента.

Предлагаем ознакомиться  Сколько цветет орхидея – правила ухода

Способы производства цемента

Существует три основных варианта создания данного материала:

1. Мокрый способ: измельчение сырья и производство происходит в воде, в результате чего получаются смешанные ингредиенты (или шихты) в виде суспензии.

2. Сухой способ. Технология производства не требует воды, а шихта представляет собой измельченный порошок, компоненты которого высушиваются перед смешиванием.

3. Комбинированный способ, базирующийся на одном из первых двух вариантов. При этом получается смесь, влажность которой достигает 20%.

Срок окупаемости и востребованность предприятия по производству цемента

Несмотря на то, что в данной сфере довольно высока конкурентная активность, прибыльный бизнес на цементе построить вполне реально и сегодня. Что касается финансовой стороны вопроса, то для старта подобного предприятия потребуется сумма не менее 30-50 тысяч долларов.

Это связано с высокой стоимостью оборудования. Однако не стоит бояться довольно весомых инвестиций, так как вложенные средства окупятся уже через 6-12 месяцев активной работы.

Ведь современный рынок строительства развивается быстрыми темпами, что, соответственно, приводит к потреблению большего количества строительных материалов, в том числе и цемента.

Сухой способ

Это сравнительно быстрый и экономичный способ производства цемента. Он делится на несколько этапов:

  1. Добытое сырье в непрерывном режиме доставляется на завод, где измельчается несколькими дробилками.
  2. Затем получившиеся гранулы сушат, чтобы упростить следующие этапы.
  3. Просушенные частицы глины и известняка смешивают в нужной пропорции и перемалывают, получая цементную муку.
  4. Порошок помещают в печь, где обжигается, не спекаясь.
  5. После этого цемент фасуют в мешки или на специальных машинах отправляют на складирование.

Изготовление сухим способом подходит для однородного сырья с низкой влажностью. При этом не требуется больших энергозатрат на просушивание компонентов.

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.

Технология производства цемента

Процесс изготовления данного материала состоит из двух основных этапов.

На первом из них происходит получение клинкера, представляющего собой специфический промежуточный продукт в виде механически смешанных и нагретых до полутора тысяч градусов гранул извести и глины (или же других материалов сходного состава).

Получившиеся гранулы клинкера являются основой любого цемента. Процесс их производства очень сложен и наиболее затратен. Следующим этапом является изготовление портландцемента, получающегося в результате измельчения клинкера с гипсом или другими добавками.

Технология производства цемента видео как делают

Современные технологии и материалы позволяют производить различные типы цемента. Некоторые уже практически перестали производиться, другие только приобретают известность. Также существуют смеси, предназначенные для выполнения узкоспециализированных задач.

Этапы производства

Все варианты технологий отличаются только особенностями подготовки исходного сырья, которые осуществляются:

  • мокрым путем. Мокрая технология предусматривает использование вместо извести мела, смешивание которого с необходимыми ингредиентами происходит одновременно с измельчением в горизонтальном барабане с обязательным добавлением воды. При этом образуется шихта с концентрацией влаги 30-50%. Шихтовый материал обжигается в печи, превращаясь в шарообразный клинкер, который затем измельчается;
  • сухим методом. Сухая технология характеризуется уменьшенной себестоимостью производства цемента, сокращением технологического цикла. Это связано с объединением технологических операций, позволяющих одновременно осуществлять помол и сушку компонентов в шаровой мельнице под воздействием поступающих горячих газов. Полученная шихта имеет порошкообразную консистенцию;
  • комбинированным способом. Комбинированный вариант объединяет особенности мокрого и сухого способа производства, но на разных предприятиях имеет определенные отличия. Один из вариантов обеспечивает возможность получение полусухого состава с влажностью до 18%, произведенного путем высушивания шихты, полученной по мокрой технологии. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим ею увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом.
Оцените статью
Ключ к успеху
Adblock detector