Безклинкерный цемент

 Безклинкерный цементОбычные технологии производства цемента включают стадию получения клинкера – гранулированной консистенции начальных размолотых известняка и глины, прокаленной при температуре 1400 °С (портландцемент). Основными недочетами данной технологии выступают:

  • Высочайшая энергоемкость;
  • Высочайшая капиталоемкость;
  • Долгие сроки окупаемости;
  • Негативное воздействие на окружающую среду (неэкологичность).

Отчасти убрать либо уменьшить все нехорошие моменты, связанные с обычным процессом производства цемента, призвана другая разработка производства так именуемого бесклинкерного цемента. При «холодном» методе производства стадия высокотемпературной прокалки клинкера, осуществляемая в дорогостоящих барабанных крутящихся печах и соответственно сопровождаемая огромным расходом горючего, исключается из технологического процесса. Это позволяет неоднократно уменьшить потребление энергоэлементов и на порядок уменьшить серьезные издержки. Таким макаром, бесклинкерная разработка производства цемента даже на малотоннажных установках обеспечивает трёхкратное понижение его себестоимости.

Бесклинкерный цемент – шлако-щелочный цемент, который может употребляться в тех же сферах внедрения, что и обычный цемент. Физико-химические характеристики шлако-щелочного цемента подобны свойствам обычного цемента. А строительный раствор и бетон из такового цемента отличаются высочайшей износостойкостью даже в брутальной среде, таковой как морская вода, также обладает низкой температурой гидратации.

База шлако-щелочного цемента – шлак. Получить его может быть 2-мя методами:

1) Главные составляющие – Al2O3, SiO2, CaO – смешиваются в пропорции, которая позволяет получить лучший состав консистенции для получения качественного шлака после расплава компонент. В качестве сырья на выбор могут быть применены:

  • 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.

2) Готовый доменный шлак, приобретенный в процессе производства чугуна.

1) Создание цемента на базе специального гидравлического шлака

Процесс производства бесклинкерного цемента на базе специального гидравлического шлака состоит из 3-х шагов, которые отличаются от шагов производства обычного портландцемента: плавление, остывание расплава, помол цемента.

Плавление сырья для получения шлака

Сырье для получения специального гидравлического шлака расплавляется в плавильной печи. Перед тем как поступить в плавильную печь сырье проходит через устройство подготовительного нагрева, использующее отработанное тепло плавильной печи. Плавильная печь припоминает стекловаренную печь, но при производстве цемента нагрев печи осуществляется за счет угля, пылевидного горючего, обычного горючего либо газа. Температура плавления – около 1450°C.

Остывание расплава и помол

На выходе из плавильной печи расплав охлаждается и подвергается грануляции. Данная система грануляции с водяным остыванием позволяют обеспечить высшую реактивность шлака. Охлаждающая вода подается под огромным давлением, что позволяет обеспечить резвое остывание водянистой стекломассы и высочайшее содержание стекла в шлаке. На выходе из охлаждающей системы мы получаем немного теплый и фактически сухой шлак, готовый к использованию.

Резвое остывание расплава позволяет получить шлак с очень высочайшей возможной обскурантистской способностью. Гранулят может храниться в течение долгого периода времени без утраты данного характеристики.

Охлажденный гранулированный шлак нужно измельчить. После измельчения до пылеобразного состояния шлак готов к реакции при содействии с водой.

Изготовка цемента

Для производства готового к использованию цемента смешиваются три компонента:

  • высушенный и гранулированный шлак
  • пылеобразный дополнительный материал
  • маленькое количество активизатора

Составляющие дозируются и смешиваются в подходящих пропорциях для получения цемента хотимого свойства.

В качестве дополнительного материала может употребляться:

  • зольная пыль, вулканический пепел, пуццолана
  • песок, глина содержащая песок либо известь содержащая песок
  • доменные шлаки

Активизатор добавляется в маленьких количествах (от 2 до 5% от массы консистенции). Количество и тип активизатора находится в зависимости от того, какую марку цемента вы желаете получить. Различное дозирование и выбор смешиваемых компонент позволяет создавать огромное количество разных марок цемента на базе одних и тех же базисных компонент.

В связи с высочайшей обскурантистской способностью приготовленного шлака , нужны добавки, сдерживающие реакцию, такие, как зольная пыль либо другое химически инертной вещество.

Голландская компания ASCEM BV разработала рецептуру, при которой смесь размельченного шлака и инертного вещества – золы – составляет 50/50.

Выше были приведены этапы производства цемента, соответствующие только для производства шлакового цемента. Другие этапы идентичные с шагами производства обычного портландцемента:

  • Разработка месторождений сырья, подготовка сырьевых материалов, дробление, помол и хранение разных сырьевых компонент перед шагами подготовительного нагрева и плавления.
  • Смешивание разных компонент перед шагами подготовительного нагрева и плавления.
  • Упаковка цемента в мешки и отгрузка на склад после шага смешивания шлаков, дополнительных материалов и активизатора.

Схема производства бесклинкерного цемента на базе специального гидравлического шлака

 Безклинкерный цемент

Источник: по данным компании ASCEM BV

Приобретенный таким методом цемент обладает очень низкой температурой гидратации при производстве бетона, в связи с этим он может употребляться в производстве цельного бетона, укладываемого в огромные массивы. Другим принципиальным свойством бетона является его высочайшая коррозиестойкость в брутальной среде, таковой как морская вода либо сточные воды.

Ниже приведена сравнительная таблица параметров бесклинкерного цемента и обычного портландцемента.

Сравнительная черта параметров бесклинкерного цемента и обычного портландцемента.

Физико-химические характеристики цемента/строительного раствора Обыденный цемент, сопоставимый со качествами портландцемента Измененный удобоукладываемость 0 ++ температура гидратации ++ + крепкость при сжатии в возрасте 1 денек ++ + крепкость при сжатии в возрасте 28 дней 0 ++ устойчивость к проникновению воды 0 + устойчивость к воздействию CO2 0 + коррозиестойкость 0 0 сульфатостойкость ++ +++ устойчивость к воздействию серной кислоты + ++ устойчивость к воздействию хлора + +

0 идиентично
+ малость превосходит
++ превосходит
+++ намного превосходит

Источник: по данным компании ASCEM BV

Кроме больших потребительских черт создание бесклинкерным методом оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду по сопоставлению с классическими способами производства цемента.

При производстве цемента обычным методом сырье обычно добывается из земли в огромных количествах и трансформируется в цементирующий материал через обжиг, спекание либо плавление и помол. Данные процессы являются очень энергоемкими и оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Кроме добычи сырья выброс в атмосферу отработанных газов и загрязнение атмосферы пылью также негативно сказываются на состоянии среды. Хотя создание бесклинкерного цемента не свободно от выделения в атмосферу газов и пыли, оно все таки является более экологически незапятнанным по сопоставлению с созданием обычного портландцемента.

Также в производстве бесклинкерного цемента употребляется вторичное сырье, такое как зольная пыль, что позволяет сберегать природные ресурсы планетки.

Сравнительная черта параметров бесклинкерного цемента и обычного портландцемента

Потребление сырья (кг) 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 данным компании ASCEM BV

Цена производства описанного бесклинкерного цемента складывается из числа тех же частей, что и цена производства обычного цемента. Размер инвестиций в создание такового цемента не намного отличается от размера инвестиций в создание обычного цемента (из расчета суммы инвестиций на тонну производимого цемента), но создание бесклинкерного цемента может быть доходно даже на заводах с маленькими мощностями, такими как 120000 – 350000 тонн в год. Это позволяет основать создание цемента даже в тех регионах, где уже находятся производители обычного цемента. Потенциальные производители шлакового цемента могут занять место на рынке меж маленькими производителями обычного цемента(30.000-80.000 т/г) и большими производителями (начиная с 700.000 т/г).

Не считая того, для производства бесклинкерного цемента на базе специального шлака подходит более широкий ассортимент первичного и вторичного сырья, чем для производства обычного цемента, таким макаром, производитель может избрать более доступное сырье для производства.

2) Создание цемента на базе доменного шлака

Другая разработка производства бесклинкерного цемента представляет собой процесс переработки металлургических шлаков и получения гидравлических вяжущих схожих цементам марок М300 либо М400.

В течение первой половины 20 века было установлено, что доменные шлаки могут быть активизированы, если они владеют подабающим хим составом и содержанием стекла. В этом случае шлак приобретает потенциальные гидравлические характеристики: он может реагировать с портландцементом при добавлении воды, действуя как шлакопортландцемент. Другой установленной чертой доменного шлака была его способность вступать в реакцию с солями щелочных металлов. В этом случае шлак активируется и может реагировать особенным образом. Главные этапы производства содержали в себе: помол доменного шлака до пылеобразного состояния и добавление щелочной субстанции.

Пробы произвести и использовать щелочно активированный шлаковый цемент предпринимаются в течение уже 80 лет. Со времени первых разработок, Пурдон цемент (Purdon cement), приобретенный в итоге сырого помола шлаков и щелочных солей, процесс Трифа (Trief process) стали достаточно известными, реализация в промышленных масштабах данного вида цемента проводилась в Польше, Украине и Скандинавии. Данный цемент в главном применялся в производстве бетонных блоков с применением завышенных температур при выдерживании бетона.

Почти всегда, базисным сырьем при производстве шлакового цемента являлся доменный шлак, а активизация проводилась с помощью щелочных солей. С самого начала производства в промышленных масштабах бетона с внедрением данного вида цемента было подтверждено высочайшее качество получаемого конечного продукта. В конце 20 века достойные внимания исследования и разработки проводились Дейей, Малолепсзи (Польша), Глухковским (Украина), Нанкинским институтом хим технологии.

В общем виде процесс получения цемента на базе доменного шлака состоит из нескольких непрерывных, связанных меж собой стадий

  • дозирование сырья: подача сырья со склада и составление в требуемых пропорциях шихты – консистенции шлака, минеральных добавок и хим активатора;
  • сушка приготовленной шихты – нужна для обеспечения её следующего узкого помола; делается в барабанной сушилке;
  • размол шихты: на этой стадии осуществляется узкий помол шихты, её полная гомогенизация и формирование параметров цемента; процесс делается в шаровой мельнице;
  • затаривание и отгрузка готового цемента.

Главным сырьём для предлагаемого производства являются доменные шлаки.

Доменные гранулированные шлаки – отход металлургического производства, получаемый при грануляции металлургического шлака и надлежащие требованиям ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цемента. Технические условия».

Южноамериканское общество по испытанию материалов (ASTM C125) определяет доменный шлак как «неметаллический продукт, состоящий в главном из силикатов и алюминатов кальция, приобретенный совместно с чугуном в доменной печи в виде расплава».

При производстве чугуна в доменную печь загружают металлическую руду, флюсовый камень (известняк и/либо доломит) и кокс. Получаемая на выходе из печи продукция – расплавленный чугун и шлак. Шлак состоит в главном из кварца и оксидов алюминия (от стальной руды) и оксидов кальция и магния (от флюсового камня). Из печи шлак выходит в расплавленном состоянии, при этом температура расплава может превосходить 1480°C (2700°F). Существует четыре главных метода обработки расплавленного шлака: остывание воздухом, резвое остывание прохладной водой (вспучивание шлака), дробление и помол. При каждом из данных способов обработки выходит уникальный шлаковый материал, владеющий различительными качествами.

Главные составляющие доменного шлака – кварц, оксиды алюминия, кальция и магния, на которые приходится 95% всего состава шлака. Другие 15% – марганец, соединения железа и серы и следовое количество других частей. Но, необходимо подчеркнуть, что главные оксиды, входящие в состав шлака не встречаются в свободной форме. В доменном шлаке, охлажденном воздухом, оксиды соединяются воединыжды в разные силикаты и алюмосиликатные минералы, такие как мелилит, мервинит, волластонит и др., которые также есть в виде природных пород. В дробленом и молотом шлаках, данные элементы находятся в виде стекла. Хим состав шлаков варьируется в очень узеньких границах, так как все сырье, загружаемое в доменную печь, очень кропотливо отбирается и смешивается.

Обычный хим состав доменного шлака

кварц(SiO2) 32-42% сера (S)* 1-2% оксид алюминия(A12O3) 7-16% оксид железа (Fe203) 1-1,5% оксид кальция (CaO) 32-45% оксид марганца (MnO) 0,2-1% окись магния (MgO) 5-15%

* в главном в виде сульфида кальция

Источник: National Slag Association

Металлургические шлаки скапливаются на предприятиях Кузбасса и Урала и исчисляются десятками миллионов тонн. Применяемые в производстве минеральные добавки и хим активаторы также являются отходами производства. Они образуются на многих российских предприятиях, и эти предприятия расходуют осязаемые средства на их утилизацию. Таким макаром, имеется широкий круг других источников сырья для предлагаемого в проекте производства.

Принципная технологическая схема производства бесклинкерных цементов на базе доменных шлаков
 Безклинкерный цемент


Источник: по данным компании Крона-СМ

К преимуществам технологии производства цемента на базе металлургического шлака относятся:

  • Простота, экономичность технологического процесса и применяемого оборудования;
  • Внедрение в качестве сырья промышленных отходов (дешевизна, устранение загрязнений среды);
  • Пониженные затраты энергии и удельные финансовложения.
  • Маленькая мощность производства позволяет уменьшить срок меж созданием и внедрением цемента, устраняя тем его дезактивацию (нормативный срок хранения свежайшего портландцемента – 3 месяца);
  • Возможность выпуска цементов с завышенной скоростью твердения (согласно требованиям Заказчиков);
  • Возможность производства широкой палитры цветных цементов с малозначительным повышением себестоимости продукции.
  • Упругость производства, возможность резвого перехода к выпуску других видов и марок цементов.
  • вечными продвижениев каком случае директ оптимизирует цену кликаasus ноутбук отзывытоповые ноутбуки 2019

    Аналог: Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

    Оставить комментарий

    Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.