БЕЗКЛИНКЕРНЫЙ ЦЕМЕНТ. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ

Традиционные технологий, использованных в производстве цемента включают стадию получения клинкера – гранулированной смеси исходных размолотых известняка и глины, прокаленной при температуре 1400 °С (портландцемент). Основными недостатками этой технологии выступают:
Высокая энергоемкость;
Высокая капиталоемкость;
Длительные сроки окупаемости;
Отрицательное воздействие на находящуюся вокруг среду (неэкологичность).

Отчасти устранить либо уменьшить все негативные моменты, связанные с традиционным процессом изготовления цемента, может помочь так уж называемый бесклинкерный цемент. При «холодном» способе изготовления стадия высокотемпературной прокалки клинкера, осуществляемая в стоящих не малую сумму денег барабанных вращающихся печах и в соответствии с этим сопровождаемая огромным расходом горючего, исключается из технологического процесса. Это же дает возможность многократно уменьшить потребление энергоносителей и намного сократить капитальные издержки. Следовательно, бесклинкерная технологии, использованные в производстве цемента даже на малотоннажных установках обеспечивает трехкратное снижение его себестоимости.

Бесклинкерный цемент – шлако-щелочный цемент, способный использоваться в таких же сферах применения, что и традиционный цемент. Физико-химические характеристики шлако-щелочного цемента аналогичны свойствам традиционного цемента. А строительный раствор и бетон из такого цемента отличаются высокой износостойкостью даже в агрессивной среде, этакий а как морская вода, а еще обладает низкой температурой гидратации.

Каркас шлако-щелочного цемента – шлак. Получить его вполне вероятно 2-мя способами:
Основные составляющие – Al2O3, SiO2, CaO – смешиваются в соотношении, которая дает возможность получить оптимальный состав смеси для получения высококачественного шлака опосля расплава компонентов. В виде сырья на выбор могут 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, содержащие кальций, алюминий, кремний.
Готовый доменный шлак, полученный в ходе изготовления чугуна.

Создание цемента на базе специального гидравлического шлака

Процесс изготовления бесклинкерного цемента на базе специального гидравлического шлака состоит из 3-х этапов, отличающиеся от этапов изготовления традиционного портландцемента: плавление, охлаждение расплава, помол цемента.

1. Плавление сырья для получения шлака

Гидравлический шлак изготовляется из сырья, которое расплавляется в плавильной печи. Прежде чем поступить в плавильную печь сырье проходит сквозь прибор предварительного нагрева, использующее отработанное тепло плавильной печи. Плавильная печь напоминает стекловаренную печь, но при изготовлении цемента нагрев печи осуществляется с помощью угля, пылевидного горючего, традиционного горючего либо газа. Температура плавления – в пределах 1450°C.

2. Охлаждение расплава и помол

На выходе из плавильной печи расплав подвергается и охлаждается грануляции. Данная система грануляции с водяным охлаждением дают возможность обеспечить высокую реактивность шлака. Охлаждающая вода подается под огромным давлением, что дает возможность обеспечить быстрое охлаждение жидкой стекломассы и высокое содержание стекла в шлаке. На выходе из охлаждающей системы мы получаем слегка теплый и буквально сухой шлак, готовый к использованию.

Быстрое охлаждение расплава дает возможность получить шлак с чрезвычайно высокой потенциальной реакционной способностью. Гранулят может храниться на протяжении длительного периода времени без утраты данного характеристики.

Охлажденный гранулированный шлак надо измельчить. Опосля измельчения до порошкообразного состояния шлак готов к реакции при взаимодействии с водой.

1. Изготовка цемента

Для производства готового к использованию цемента смешиваются три компонента:
гранулированный и высушенный шлак
порошкообразный доп материал
не слишком большого объема активизатора

Составляющие смешиваются и дозируются в нужных пропорциях для получения цемента желаемого качества.

В виде доп материала может использоваться:
зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
песок, глина, содержащая песок либо известь, содержащая песок
доменные шлаки

Активизатор добавляется в не очень больших количествах (от 2 до 5 процентов от массы смеси). Количество и тип активизатора находится в зависимости от тамошнего, какую торговую марку цемента вы хотите получить. Различное дозирование и выбор смешиваемых компонентов дает возможность вырабатывать огромное количество всевозможных торговых марок цемента на базе одних и таких же базовых компонентов.

По вопросу, связанным с высокой реакционной способностью приготовленного шлака, необходимы добавки, сдерживающие реакцию, такие, насколько зольная пыль либо иное химически инертной вещество.

Голландская корпорация ASCEM BV разработала рецептуру, при которой консистенция измельченного шлака и инертного вещества – золы – составляет 50/50.

Свыше были приведены этапы изготовления цемента, характерные только лишь для изготовления шлакового цемента. Остальные этапы схожие с этапами изготовления традиционного портландцемента:
Технология месторождений сырья, подготовка сырьевых материалов, дробление, помол и хранение всевозможных сырьевых компонентов перед этапами предварительного нагрева и плавления.
Смешивание всевозможных компонентов перед этапами предварительного нагрева и плавления.
Упаковка цемента в мешки и отгрузка на склад опосля шага смешивания шлаков, доп материалов и активизатора.

Расчетная схема изготовления бесклинкерного цемента на базе специального гидравлического шлака.

Источник: по достоверным сведениям предприятия ASCEM BV

Полученный таким способом цемент обладает чрезвычайно низкой температурой гидратации при изготовлении бетона, именно поэтому ему предоставляется возможность использоваться в производстве монолитного бетона, укладываемого в огромные массивы. Иным важным свойством бетона является его высокая устойсивость к коррозии в агрессивной среде, этакий насколько морская вода либо сточные влаги.

Ниже приведена сравнительная таблица качеств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента.
Сравнительная характеристика качеств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента.Физико-химические характеристики цемента/строительного раствора Простой цемент, сопоставимый со свойствами портландцемента Модифицированный
удобоукладываемость 0 ++
температура гидратации ++ +
крепкость при сжатии в возрасте 1 сутки ++ +
крепкость при сжатии в возрасте 28 дней 0 ++
устойчивость к проникновению влаги 0 +
устойчивость к воздействию CO2 0 +
коррозиестойкость 0 0
сульфатостойкость ++ +++
устойчивость к воздействию серной кислоты + ++
устойчивость к воздействию хлора + +

0 в равной степени
+ немного превышает
++ превышает
+++ на порядок превышает

Источник: по достоверным сведениям предприятия ASCEM BV

Кроме высоких потребительских параметров создание бесклинкерным способом оказывает меньшее воздействие на находящуюся вокруг среду сравнивая с традиционными методами изготовления цемента.

При изготовлении цемента традиционным способом сырье как правило добывается из почвы в огромных количествах и превращается в цементирующий материал сквозь обжиг, спекание либо плавление и помол. Данные процессы являются очень энергоемкими и оказывают отрицательное воздействие на находящуюся вокруг среду.

Кроме добычи сырья выхлоп в атмосферу отработанных газов и загрязнение атмосферы пылью а также отрицательно сказываются на состоянии находящейся вокруг среды. Хотя создание бесклинкерного цемента не свободно от выделения в атмосферу газов и пыли, оно все-таки является не менее экологически чистым сравнивая с производством традиционного портландцемента.

А также в производстве бесклинкерного цемента в ход идет вторичное сырье, такое насколько зольная пыль, что дает возможность экономить природные ресурсы планетки.
Сравнительная характеристика качеств бесклинкерного цемента и традиционного портландцемента.Потребление сырья (килограммов) на тонну производимого цемента
ASCEM Портландцемент
Известняк 400 1200
Глина 50 200
Гипс 0 50
Зольная пыль 650 100
Активизатор 100 0
Всего 1200 1550
Потребление энергии
ASCEM Портландцемент
Первичное потребление энергии (гигаДжоуль) 1,7 3,2
Электроэнергия (кВт/ч) 180 100
Общее потребление энергии 2,4 3,6
Выбросы газов и пыли в атмосферу
ASCEM Portland Cement
CO2 (мг/Нм2 175 528
No2 (мг/Нм2) 200–300 600–2200
SO2 (мг/Нм2) 35 35
Пыль (мг/Нм2) <50 <50 Источник: по достоверным сведениям предприятия ASCEM BV Цена изготовления описанного бесклинкерного цемента складывается из таких же частей, что и цена изготовления традиционного цемента. Объем инвестиций в создание такого цемента не на порядок отличается от размера инвестиций в создание традиционного цемента (в пересчете суммы инвестиций на тонну производимого цемента), но создание бесклинкерного цемента быть может прибыльно даже на заводах с маленькими мощностями, такими насколько 120000–350000 тонн в год. Это же дает возможность основать создание цемента даже в тамошних регионах, где уже находятся производители традиционного цемента. Потенциальные производители шлакового цемента могут занять место на рынке меж маленькими производителями традиционного цемента(30.000–80.000 т/г) и крупными производителями (начиная с 700.000 т/г). Не считая тамошнего, для изготовления бесклинкерного цемента на базе специального шлака подступает не менее большой выбор вторичного и первичного сырья, чем для изготовления традиционного цемента, следовательно, производитель может сделать выбор не менее дешевое сырье для изготовления. Создание цемента на базе доменного шлака Иная технологии, использованные в производстве бесклинкерного цемента являет из себя процесс переработки металлургических шлаков и получения гидравлических вяжущих идентичных цементам торговых марок М300 либо М400. На протяжении первой половины 20 века выявлено, что доменные шлаки могут быть активизированы, ежели они обладают должным хим составом и содержанием стекла. При таком варианте шлак приобретает потенциальные гидравлические характеристики: ему предоставляется возможность реагировать с портландцементом при добавлении влаги, действуя насколько шлакопортландцемент. Альтернативный установленной характеристикой доменного шлака существовала его способность вступать в реакцию с солями щелочных металлов. При таком варианте шлак активизируется и может реагировать особым образом. Основные этапы изготовления содержали: помол доменного шлака до порошкообразного состояния и добавление щелочной субстанции. Пробы произвести и использовать щелочно-активированный шлаковый цемент предпринимаются на протяжении 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 довольно знаменитыми, реализация в промышленных масштабах данного общего вида цемента проводилась в Польше, Украине и Скандинавии. Данный цемент как правило применялся в производстве бетонных блоков с применением высоких температур при выдерживании бетона. Как правило, базовым сырьем при изготовлении шлакового цемента являлся доменный шлак, а активизация проводилась с помощью щелочных солей. С первых шагов изготовления в промышленных масштабах бетона с использованием данного общего вида цемента существовало доказано достойный уровень получаемого конечного продукта. В конце 20 века достойные внимания научные исследования и разработки проводились Дейей, Малолепсзи (Польша), Глухковским (Украина), Нанкинским институтом хим технологии. В целом облике процесс получения цемента на базе доменного шлака состоит из пары непрерывных, связанных меж собой стадий дозирование сырья: подача сырья со склада и составление в требуемых пропорциях шихты – смеси шлака, минеральных добавок и хим активатора; сушка подготовленной шихты – необходима для обеспечения ее последующего тонкого помола; производится в барабанной сушилке; размол шихты: на данной нам стадии осуществляется тонкий помол шихты, ее полная гомогенизация и формирование качеств цемента; процесс производится в шаровой мельнице; затаривание и отгрузка готового цемента. Основным сырьем для предлагаемого изготовления являются доменные шлаки. Доменные гранулированные шлаки – отход металлургического изготовления, получаемый при грануляции металлургического шлака и соответствующие требованиям ГОСТ 3476-74 «Шлаки электротермофосфорные и доменные гранулированные для изготовления цемента. Техусловия». Американское общество по испытанию материалов (ASTM C125) определяет доменный шлак насколько «неметаллический препарат, состоящий как правило из алюминатов и силикатов кальция, полученный наряду с чугуном в доменной печи в качестве расплава». При изготовлении чугуна в доменную печь загружают железную руду, флюсовый валун (известняк и/либо доломит) и кокс. Получаемая на выходе из печи продукция – расплавленный чугун и шлак. Шлак состоит как правило из кварца и оксидов алюминия (от железной руды) и оксидов магния и кальция (от флюсового валуна). Из печи шлак получается в расплавленном состоянии, кроме того температура расплава может быть выше 1480°C (2700°F). Существует 4-е основных способа обработки расплавленного шлака: воздушное охлаждение, быстрое охлаждение холодной водой (вспучивание шлака), дробление и помол. При каждом из данных методов обработки выходит ни на что непохожий шлаковый материал, который обладает отличительными свойствами. Основные компоненты доменного шлака – кварц, оксиды алюминия, магния и кальция, на которые приходится девяносто пять процентов всего состава шлака. Остальные 15 процентов – марганец, соединения железа и серы и следовое количество иных частей. Но надо отметить, что основные оксиды, находящиеся в составе шлака не встречаются в свободной форме. В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды объединяются в всевозможные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие насколько мелилит, мервинит, волластонит и др., которые а также есть в качестве природных пород. В молотом и дробленом шлаках данные элементы находятся в качестве стекла. Хим состав шлаков варьируется в чрезвычайно узких пределах, так как все сырье, загружаемое в доменную печь, чрезвычайно тщательнейшим образом смешивается и отбирается. Типичный хим состав доменного шлака.кварц(SiO2) 32–42% сера (S)* 1–2% оксид алюминия(A12O3) 7–16% оксид железа (Fe203) 1–1,5 процентов оксид кальция (CaO) 32–45% оксид марганца (MnO) 0,2–1% окись магния (MgO) 5–15% * как правило в качестве сульфида кальция Источник: National Slag Association Металлургические шлаки накапливаются на промышленных предприятиях Кузбасса и Урала и исчисляются десятками миллионов тонн. Используемые в производстве минеральные добавки и хим активаторы а также являются отходами изготовления. Они образуются на почти всех отечественных предприятиях, и эти компании расходуют ощутимые деньги на них утилизацию. Следовательно, имеется широк круг альтернативных источников сырья для предлагаемого в проекте изготовления. Принципиальная технологическая расчетная схема изготовления бесклинкерных цементов на базе доменных шлаков. Источник: по достоверным сведениям предприятия Крона-СМ К преимуществам технологий, использованных в производстве цемента на базе металлургического шлака относятся: Простота, экономичность технологического процесса и используемого оборудования; Использование в виде сырья промышленных отходов (невысокая стоимость, устранение загрязнений находящейся вокруг среды); Пониженные энергозатраты и удельные капиталовложения. Не очень большая мощность изготовления дает возможность уменьшить срок меж использованием и изготовлением цемента, устраняя именно тем его дезактивацию (нормативный срок хранения свежего портландцемента – 3 месяца); Вероятность выпуска цементов с повышенной скоростью твердения (в соответствии требованиям Заказчиков); Вероятность изготовления широкой гаммы цветных цементов с не слишком заметным увеличением себестоимости продукции. Упругость изготовления, вероятность быстрого перехода к выпуску иных видов и торговых марок цементов.

Оставить комментарий