Jak se vyrábí cement – ​​Výrobní a technologický proces

Pro lepší pochopení vlastností cementu doporučujeme prozkoumat jeho složení a zjistit, z čeho a jak se tento všestranný stavební materiál vyrábí.

Začněme definicí. Slovníky nám říkají, že název této látky pochází z latinského slova „caementium“, což znamená „lámaný kámen“. Ve starověkém Římě se cement získával drcením a mletím malých úlomků hornin, odtud jeho název. Prášek se poté mísil s hašeným vápnem a používal se k pojivu zdiva. Jak se liší moderní stavební materiál od toho, který se kdysi používal na akvadukty a mola?

Cement je hydraulické pojivo minerálního původu. Takto složitá definice ve skutečnosti znamená několik jednoduchých věcí. Zaprvé, k výrobě cementu se používají minerální suroviny, tj. horniny. Zadruhé, na rozdíl od jiných minerálních sloučenin (například sádry) může tvrdnout pod vodou a po vytvrzení se nerozpouští. Zatřetí, výjimečná viskozita cementu umožňuje jeho použití k výrobě různých stavebních roztoků s vysokou pevností. Z čeho se cement vyrábí?

Užitečné informace:

• Jak postavit garáž: z čeho, vlastníma rukama a levně
• Jak vyrobit cement doma
• Kde začít s rekonstrukcí bytu?
• Co je bílý cement: vlastnosti a rozsah použití
• Značka cementu M500: jak si vybrat a vlastnosti
• Pěnový cement Makroflex, pracujeme bez prachu

• slínek (slitina vápence a jílu);
• minerální doplňky;
• sádra.

Na každou ingredienci se podíváme podrobně, abychom pochopili, jakou roli hraje v hotové směsi.

Druhy cementu a co to je

Cementem se nejčastěji rozumí pojivo, které se používá ke spojení pórobetonových tvárnic, cihel, škvárových tvárnic a dalších prvků k vytváření budov. Cement se také používá k vytvoření základu, protože jej lze použít ke spojení výztuže nebo drceného kamene, které slouží jako zpevňující základ, a samotného betonu, ze kterého se vyrábí umělý kámen.

Beton je tekutá hmota, která se nejčastěji skládá z písku a cementu smíchaného s vodou v určitých poměrech. Díky svému chemickému složení prášková látka po smíchání s vodou mění své vlastnosti.

Zpočátku se cement stává tekutým nebo viskózním, v závislosti na množství kapaliny. Poté se vlivem teploty voda odpaří a celá hmota začne houstnout. Když vše zaschne, cement ztvrdne a jeho hustota se bude lišit, což závisí na složení samotného prášku a také na správnosti receptury betonu. K rychlému přechodu z pasty na cihlu potřebuje cement teplý a vlhký vzduch.

Příklad čerstvé a suché malty Zdroj blogspot.com

V dávných dobách se cement vyráběl z odpadních materiálů, které bylo možné nalézt v přírodě, protože technologie pro umělou tvorbu většiny chemických složek ještě neexistovala. Již nyní má každý druh cementu své vlastní proporce a složení, protože se všechny liší rozsahem použití.

Například síranovzdorný cement se používá na mosty, jejichž podpěry jsou instalovány ve vodě, pod vodou, na podzemních stavbách nebo na konstrukce, které musí odolávat agresivním povětrnostním vlivům. Jeho zvláštností je, že tvrdne pomalu, ale jeho složení obsahuje méně hlinitanů vápenatých, díky čemuž je schopen odolávat nízkým teplotám.

Analogy cementu odolného vůči síranům jsou pucolánové a aluminové kompozice. Používají se také k vytváření konstrukcí v prostředí s vysokou vlhkostí nebo silnými mrazy. Charakteristickým rysem hlinitanového cementu je, že chemické složení cementu je zředěno hlinitanovou struskou nebo sádrou. Tyto látky umožňují vytvářet konstrukce, které nepodléhají korozi a rychle tuhnou.

Příklad betonových výrobků Zdroj yandex.net

Pro specializované podniky na těžbu a zpracování plynu nebo ropy se používá studniční cement. Podle názvu můžete pochopit, že se používá k uzavření děr. Nejčastěji se používá k utěsnění studní, protože na začátku procesu sušení začíná tvrdnout a získávat sílu.

Pro vytvoření struktur, které jsou zakřivené nebo ohýbané pod určitým úhlem, je zapotřebí plastifikovaný cement. Tento typ zpevňovacího prostředku obsahuje přísady, které činí směsný cement měkký, pružný a poddajný.

Příklad cementového výrobku, který se začal rozpadat vlivem vnějšího prostředí Zdroj promportal.su

Oblasti použití

Beton se ve stavebnictví používá všude, jeho rozsah použití je prakticky neomezený. Pomocí cementové malty se vytvářejí železobetonové konstrukce, lijí se základy, trámy, podstavce a další části konstrukce. V poslední době se stala populární výroba monolitických budov, kde stěny, základy a střecha jsou vyrobeny výhradně z betonu, nepočítaje střešní krytinu a dokončovací materiály.

Co se vyrábí z cementu:

• nosné stěny, sloupy, příčky;
• podlahové desky;
• základ, potěr, suterén;
• různé desky, stěnové bloky atd.

Složení cementu

Podívejme se na to, co cement obsahuje, na příkladu nejběžnější možnosti – „Portland“. Složení se liší nejen podle místa použití, ale také od samotného výrobce, protože receptura se liší od různých společností. Cement nejčastěji zahrnuje:

• z 59 % vápence;
• od 18 % oxidu křemičitého (kyselina nebo křemen);
• od 4-5 % hliníku nebo oxidu hlinitého;
• z 8% oxidu hořčíku nebo železa, stejně jako sádra.

Korekční přísady

Kromě uvedených složek, které tvoří základ cementové směsi, se zde zavádí řada speciálních přísad – změkčovadel. Základem pro jejich výrobu jsou také fosilie:

• apatity;
• jíl;
• oxid křemičitý;
• oxid hlinitý;
• kazivec.

Suché plastifikátory se do cementu přidávají ve fázi výroby. Existují kapalné přísady, které se používají k míchání na staveništích. To se provádí za účelem zlepšení kvality materiálu a dodání dalších vlastností:

• odolnost proti destrukci a korozi;
• udržování pevnosti během teplotních změn, mrznutí a tání;
• zvýšená síla;
• prodloužená doba tuhnutí;
• tekutost a plasticita roztoku;
• voděodolný.

Nákup cementových směsí ve velkém je rizikem nákupu nekvalitního produktu. Proto je pro stavební nebo opravárenské práce lepší odebírat materiál v továrním balení s uvedením výrobce, značky a data výroby. Starý cement ztrácí své vlastnosti a neumožní vám získat odolný monolit.

Suroviny a hlavní komponenty

Hlavní složkou cementu, která určuje jeho vlastnosti a pevnost, je slínek. Vyrábí se z hlíny (75 % složení) a vápence (25 % z celkové hmoty). Křída se nejčastěji používá jako vápno, protože se snadno mele na prach a je také velmi běžná.

Jeho analogem je opuka, která je klasifikována jako přechodná surovina, protože obsahuje jíl. Vyznačuje se vysokým obsahem vlhkosti a objemovou hmotností. Opuka je považována za přírodní slínek, ale vzhledem k tomu, že její zásoby jsou velmi omezené, je pro velké průmyslové podniky využívána jen zřídka, nejčastěji je nahrazována slínkem uměle vyrobeným.

Skořápka a sedimentární fosílie se používají jako náhrada za vápenec, protože obsahují uhličitan a lze je snadno rozdrtit na prášek.

Příklad, jak vypadá slín Zdroj: rockref.vsegei.ru

Druhým prvkem slínku je oxid hlinitý nebo jíl. Nejčastěji se k výrobě cementu používá hornina obsahující minerály. Zvětší svůj objem poté, co na ně dopadne voda. Vzhledem k tomu, že cement je nejčastěji vyráběn z látek, které se nacházejí v blízkosti místa výroby, může jeho složení zahrnovat i odpady z jiných průmyslových podniků.

Jako jíl se používají hlíny obsahující prach a písek. Používají se jako opuka jako přechodná látka. K vytvoření granulí slínku se také používá břidlice, která se při silném drcení rozdělí na vrstvy. Obsahují málo vlhkosti, což jim umožňuje rychleji schnout a brousit.

Pro zahrnutí silikátu nebo křemene do slínku se používají neplastické horniny, které mají volnou strukturu. Vyznačují se tím, že mají vysokou pórovitost a při drcení se rozpadají na malá zrnka.

Příklad silikátové horniny Zdroj himya.ru

Vlastnosti polosuché metody

Polosuchá metoda výroby cementu je velmi podobná suché metodě, ale má určité rozdíly. Podíl surovin, které procházejí fází granulace, je přibližně 10-20 milimetrů, úroveň vlhkosti je 11-16 %. Nejprve se suroviny vypalují v pecích Lepol a poté se výsledné granule posílají do dopravníkové kalcinační pece.

Plyny vystupují z pece a procházejí granulemi na roštu. Tímto způsobem se surovina zahřeje na 900 stupňů a přitom se zcela vysuší. Toto tepelné zpracování přispívá k dekarbonizaci směsi přibližně o 25–30 %, což je nezbytné pro výrobu. Poté se surovina posílá do pece – to je poslední fáze výroby cementu.

Granulovaný cement lze také vypalovat v šachtových pecích – v tomto případě se granulace provádí s uhelnými částicemi a poté se cement skladuje.

Jak se vyrábí cement

Podívejme se, z čeho se cement vyrábí, v jakém pořadí se přidává a jak se zpracovává. Existuje několik technologických variant procesu výroby cementu. Liší se tím, jak se suroviny připravují.

Jednou z variant tohoto procesu je mokré zpracování. Během výrobního procesu slínku se do jeho složení namísto vápna přidává křída. Za míchání přísad pomocí bubnu se k prášku přidá voda. Je potřeba vytvořit směs obsahující až 50 % vlhkosti. Po vypálení se tato látka změní na kulovitý slínek. Po vychladnutí se kuličky rozpadnou na prášek.

Pro snížení výrobních nákladů a nákladů na hotový cement se používá suchý způsob výroby. K tomu se používá mechanismus, který kombinuje mlecí zařízení a sušicí pec. Během drcení se do kompozice přidávají všechny potřebné přísady, které se zpracovávají v jedné nádrži.

Příklad výrobní pece pro vypalování a míchání cementu Zdroj yandex.net

Kombinovaný způsob výroby cementu je kombinací suchého a mokrého způsobu výroby. Podniky, které používají tento typ tvorby hotových produktů, používají technologie, které se nejčastěji liší v sekvenci zpracování.

Někteří výrobci například nejprve vyrobí suchou směs, která se pak uměle navlhčí na 13-15% vlhkost. Polosuchý hotový výrobek můžete vytvořit i s obsahem vlhkosti 17 až 19 %, pokud jej před mletím směsi mokrou technologií trochu vysušíte.

U kterékoli z kombinovaných metod je nutné všechny ingredience důkladně rozemlít a promíchat až do úplné homogenity. Při výrobě se používají specializované silověže, ve kterých je cement uměle nasycen vzduchem, což umožňuje jeho dlouhodobé skladování a nespékání.

Rozdíly mezi technologií mokré a suché výroby

Obě technologie výroby cementu mají své vlastní nuance, výhody a nevýhody. Existují však klíčové vlastnosti, které je třeba vzít v úvahu v první řadě při plánování podnikání a výpočtu nákladů a zisku. Hlavní nevýhodou mokré metody výroby cementu je značná energetická náročnost celého procesu, což se odpovídajícím způsobem odráží ve zvýšení ceny konečného produktu.

Suchá technologie je méně šetrná k životnímu prostředí a nebezpečná pro životní prostředí, a proto vyžaduje značné náklady na odstranění tohoto faktoru. Zároveň je samotný výrobní proces ve všech ohledech levnější, což umožňuje snížit cenu konečného produktu.

Nejdůležitější znaky

Cement je pojivová látka, která po vytvrzení zpevní a může nahradit kámen. Nejčastěji se používá k vytvoření základů, spojování cihel nebo bloků a výrobě dlaždic nebo obkladových materiálů.

V závislosti na druhu cementu se liší jeho složení. Proto byste měli vědět, jaké typy této látky existují, protože některé z nich se používají pouze v úzce zaměřených podnicích. Například studniční cement se používá pouze k utěsnění plynových nebo ropných vrtů a cement odolný vůči síranům se používá v obtížných geografických a povětrnostních podmínkách.

Zpracování vápence

Schéma cementárny V cementárně se hornina vykládá do primárního drtiče. Velké balvany se postupně drtí na velikost tenisového míčku lisovací silou několika tun a přivádějí se na dopravník. Malé a velké kameny se posílají na sekundární drcení, kde se zmenšují na velikost golfového míčku a rozemelou na jemný prášek. Vápenec s různým procentem uhličitanu vápenatého se zpracovává odděleně.

Uspořádání linky na drcení a sušení vápence: 1 – pásový podavač PL-650; 2 – magnetický separátor; 3 – sušicí komplex; 4 – elevátor; 5 – násypka s uzavírací hlavou; 6 – pásový podavač PL-500; 7 – mlýn MCV-3; 8 – rotační tryskový mlýn MRS-2/770; 9 – cyklonová násypka CB-4,5; 10 – odlučovač prachu II PC-2,0 s násypkou; 11 – látkový filtr FRI-60; 12 – sektorový podavač PS-1V; 13 – ventilátor VVD; 14 – středotlaký ventilátor; 15 – uzavírací ventily; 16 – kompresor.

To je nezbytné pro jejich další míchání v různých poměrech a použití specifické technologie za účelem výroby cementu různých jakostí.

Podívejte se na celý výrobní cyklus výroby cementu – od přípravy surovin až po hotový výrobek.

V první části článku jsme se zabývali hlavními komponentami pro výrobu cementu:

Z těchto složek se ale ještě nepřipravuje cement, ale zatím jen slínek.

Cement se získává ze slínku

Příprava slínku

Všechny potřebné komponenty jsou tedy přepravovány přes nadjezdy do oddělení sušení a drcení.

Suroviny ještě nejsou promíchány, všechny složky jsou odděleny.

Křída a opuka procházejí válcovými drtiči na cestě do sušárny.

A doprava bauxitu a strusky je přerušena kvůli sušení v sušícím bubnu a mletí v kulovém mlýnu.

. a škváry na cestě do sušičky-drtiče.

Před vstupem suroviny do oddělení sušení a drcení jsou všechny čtyři složky smíchány. Dávkování se provádí nastavením rychlosti dopravních pásů. Dále se směs surovin rozdrtí a spojí se sušením.

Homogenizační sila na syrovou moučku

Po oddělení sušení a drcení mouka prochází předhomogenizačními sily (nebo získáváním homogenní směsi) – ta jsou na závodě tři o kapacitě 750 tun a dále finálním homogenizačním silem o kapacitě 16 000 tun.

Dále se surová mouka přivádí do dalšího stupně zpracování pomocí odsávačů kouře.

A další fází zpracování je vypalování. Ze sila jsou suroviny dopraveny do výměníku tepla a poté odeslány k výpalu v peci.

Třístupňový cyklonový výměník tepla
Došli jsme k nejdůležitějšímu procesu výroby cementu. Jedná se o výpal surovin v rotační peci.

Pec
Bez nadsázky se mu říká srdce rostliny.

Jeden z monitorů řídicího systému pece.

Délka pece 72 metrů, produktivita – 208 tun za hodinu

V peci se surová mouka slinuje při 1500 °C a výstupem je stejný slínek.
Přeprava hotového slínku do skladu nevyhnutelně prochází fází chlazení.

Schéma přípravy slínku
Ve speciální chladničce se ochladí studeným vzduchem a poté se přenese do skladu.

Nadjezd s hotovým klinkerem
Silo na skladování slínku o kapacitě 50000 XNUMX tun.

Výroba slínku je nejnáročnější proces výroby, přibližně 70 % nákladů na cement tvoří slínek.

Cyklus, který jsme viděli, je považován za suchý způsob výroby cementu, cena produktu je nižší. U mokré metody dochází k mletí surovin v mlýnech (i před vypálením slínku) za přidání vody.

„Suchá metoda je a priori nerovnoměrnější, protože je obtížnější smíchat složky v suché formě,“ vysvětluje technolog Vladimir Grigorievich, „V důsledku toho kolísá jakost hotového cementu. U nás se však tato nerovnost zatím projevovala pouze se znaménkem plus. Nešli pod deklarovanou značku, ale byla vyšší.