Данный строительный материал без преувеличения является самым востребованным. Цемент используется как сам по себе (в основном, в виде растворов), так и в качестве одного из компонентов при изготовлении других видов продукции. Применение его универсально, поэтому и организация изготовления этого неорганического вяжущего – дело высокодоходное.
- Как выглядит технология
- Сухой способ
- Мокрый
- Полусухой
- Комбинированный
- Как получить белый цемент
- Бесклинкерный
- Резюме и рекомендации
Известно несколько разновидностей данной продукции, которые отличаются основным ингредиентом (минералом) и, следовательно, особыми свойствами. В настоящее время производство цементов отдельных видов не практикуется (например, романцемента), а некоторые используются не так широко. Наиболее известный стройматериал, который применяется повсеместно, а в частном секторе практически всегда – это портландцемент. Он отличается преобладанием алита (трехкальциевого силиката), содержание которого в сырье может составлять от 45 до 60 %. Именно это в первую очередь определяет прочность и скорость отвердевания (характеризуется быстрой реакцией с жидкостями), а также ряд других показателей.
Общая технология получения цемента
Данный материал получается в результате смешивания тонко измельченных клинкера и гипса. Их долевое соотношение зависит от того, какая марка цемента необходима. Что собой представляет первый компонент? Это смесь мелких фракций известняка и глины, которые при повышении температуры до 1 400–1 500 °C начинают плавиться и «схватываются» между собой. Как результат – образование клинкерных гранул. На следующем этапе производства они доводятся до состояния «муки» и перемешиваются с гипсом (до однородной массы).
Схема изготовления цемента
Исходя из специфики производства, ее можно условно разделить на такие этапы:
- доставка сырья. Учитывая стоимость перевозок, предприятия по изготовлению цемента экономически выгодно размещать вблизи мест добычи глины и известняка (основных компонентов);
- процесс измельчения и перемешивания фракций;
- обжиг цементной массы;
- измельчение до порошкообразного состояния;
- добавление гипса и ряда других веществ (если это предусмотрено технологией изготовления цемента);
Львиная доля всех производственных затрат на цемент (до 75–80 %)приходится именно на получение клинкера.
Существует несколько технологий его изготовления. Выбор оптимального варианта зависит от качества исходных материалов и имеющихся на предприятии мощностей (в первую очередь, по термической обработке материалов).
Способы производства клинкера
Они различаются спецификой подготовки и переработки сырья.
«Сухой»
Из названия понятно, что использование жидкости не предполагается. Сначала основные ингредиенты цемента дробятся на мелкие фракции, измельчаются до состояния порошка, а потом производится тщательное перемешивание этой муки (известь + глина) при помощи сжатого воздуха (с одновременным высушиванием и корректировкой долевого соотношения ингредиентов). Заключительный этап – обжиг полученной смеси и превращение в цементную «муку». Он может производиться в печах как вращающихся, так и шахтных.
Особенность данной методики в том, что не нужно принимать меры к обеспечению искусственного испарения влаги, а значит, эн/затраты на цемент значительно снижаются. Но при этом должна быть обеспечена максимальная однородность порошковой смеси.
Такой способ является наиболее экономичным и все чаще используется на новых или модернизированных предприятиях.
«Мокрый»
Существует несколько методик реализации этого способа изготовления цемента, которые зависят от свойств компонентов (в первую очередь, их плотности). Рассмотрим наиболее используемые.
Куски известняковой породы, поступающие на предприятие, довольно крупные. Поэтому сначала организуется их дробление (в 2 – 3 стадии), пока не будут получены все фракции размерами не более 10 мм. При необходимости на вальцевых агрегатах производится дополнительное (заключительное) дробление.
Та же методика подготовки сырья для цемента применяется и к глине, которая потом замачивается в так называемых «болтушках». Влажность полученного шлама может составлять 65–70 %. Он подается в «мельницу», в которую одновременно поступает и измельченный известняк. Здесь происходит одновременное дополнительное перемалывание глины и смешение компонентов клинкера.
Если в производстве цемента используется туф или мел (мягкие известняки), то технология несколько меняется. Перемешивание с глиной производится еще на стадии измельчения (в дробилках), после чего масса замачивается. Окончательный помол производится также в «мельнице».
Полученная масса, содержащая не более 40 % влаги, при помощи насосов подается в бассейн вертикального типа, где окончательно корректируется процентный состав компонентов цемента. Далее – бассейн горизонтальный, из которого производится загрузка в печь для обжига.
Завершающим этапом является охлаждение массы и превращение ее в «муку». Далее – в бункера для хранения готового цемента.
Этот способ позволяет достичь высокой гомогенности продукта даже в случаях, когда исходные вещества резко отличаются по своим характеристикам (к примеру, твердости), или в них присутствуют примеси. Но есть и недостаток – повышенный расход тепловой энергии.
В основном именно таким способом организовано производство цемента на большинстве наших предприятий, так как они строились еще в советский период и были «заточены» именно на эту методику.
«Полусухой»
После измельчения до размеров фракций не более 20 мм глина и известняк высушиваются. После окончания процесса уровень влажности материалов находится в пределах 10 – 15 %. Предварительная термообработка компонентов цемента производится в «печах Леполь». Гранулы находятся на решетчатом поддоне, сквозь который проходят газы, разогревающие их до 950 °C. Это позволяет не только просушить массу, но и снизить уровень ее карбонизации примерно на ¼. После этого клинкер поступает в печь (шахтную) для обжига. Далее – помол и в бункер.
«Комбинированный»
Такой способ сочетает в себе 2 методики («мокрую» и «полусухую»). Подготовленный в «мельнице» шлам с влажностью на уровне 40–45 % проходит через фильтр, где происходит его обезвоживание (до 15- 18 %). Далее – смешивание сырья для цемента с пылью от газов в печи «Леполь». Это дополнительно снижает уровень содержания жидкости на 3–5 %.
После этого масса подается во вращающуюся печь, обжигается, и после заключительного измельчения в «муку» готовый цемент отправляется в хранилище.
Изготовление цемента белого
Этот вопрос требует отдельного рассмотрения. Такая продукция широко применяется при отделке поверхностей, хотя белый цемент иногда целесообразно использовать и в процессе строительства, к примеру, чтобы более эффектно подчеркнуть ровность кладки (из красного кирпича).
Особенности
Спектр использующихся компонентов более обширный – диатомит и ряд добавок, придающих цементу белизну.- Для получения клинкера берется сырье с незначительным содержанием железа.
- К чистоте воды предъявляются повышенные требования. Ее доля в общей массе не превышает 45 %.
Белый цемент выпускается в основном марок от М300 до М600. Даже низший сорт продукции (3) характеризуется белизной не менее 70 %, хотя есть и ультрабелая, у который этот показатель превышает 90 %.
Технология приготовления растворов бетонных с таким цементом также отличается компонентами. В качестве наполнителей берутся не обычные песок, щебенка или гравий, а крошка белого мрамора. На нашем рынке данный цемент от отечественного производителя представлен мало. В основном это продукт из Дании, Индии или Турции.
Производство бесклинкерного цемента
По сравнению с вышеописанными, традиционными методиками, такая технология имеет не только многочисленные преимущества, но и ряд особенностей. Клинкер для цемента, получение которого – процесс дорогостоящий, не используется. Вместо него в качестве сырья берется шлак (доменный) и зольная пыль. Причем по некоторым характеристикам такой цемент превосходит материалы, изготовленные обычными способами.
Достоинства метода:
- Резкое сокращение расходов на эл/энергию, что положительно отражается на себестоимости цемента.
- Такое производство предпочтительнее с точки зрения экологии (так как минимизируется вредное воздействие на атмосферу) и сохранения природных запасов (сырьем являются доменные отходы).
- Упрощенная технология производства («холодный способ»), особенность которой в том, что шлак не нуждается в длительном обжиге.
- Возможность выпуска цемента в более широком ассортименте и по низкой цене.
Кратко технологию можно описать так: смешение ингредиентов – термическая обработка (плавление) – охлаждение массы – помол до состояния пыли.
Заключение
Заниматься самостоятельным изготовлением вяжущего вряд ли целесообразно.
- Во-первых, цемент собственного производства в домашних условиях можно использовать только в ряде случаев (для отмосток, стяжек, ненагруженных конструкций), так как получить его марку выше «200» вряд ли удастся.
- Во-вторых, качество материала будет неудовлетворительным по той причине, что в домашних условиях добиться тщательного измельчения гранул до состояния «муки» – нереально. Для этого требуется соответствующее оборудование. И если с печью вопрос еще решить можно, то как быть с мельничными жерновами для получения цемента? А ведь от степени помола зависят такие показатели, как время отвердевания и прочность искусственного камня.
- В-третьих, эн/емкость процесса сделает его нерентабельным (особенно если учесть, что тарифы для населения выше, чем для предприятий), а времени потребуется много. Причем не только на саму работу, но и на подготовительные мероприятия. Например, как организовать закупку и доставку сырья для цемента в необходимых масштабах?
В отдельных случаях можно поступить так:
- Цемент для заделки швов, трещин и тому подобное. Сделать водный раствор на основе золы и извести. После получения «сметану» можно использовать в качестве замазки.
- Цемент для фиксации в основе (к примеру, в кирпиче) металлических деталей – штырей, крюков и так далее. Готовится смесь (в долевом соотношении) – каолин (2), песок речной (20), известь гашеная (3), мел молотый (4), «жидкое стекло» (15).
Есть и другие рецепты. Кого они заинтересуют, соответствующую информацию без труда найдет в интернете.
