Технологический процесс производства цемента

Технологический процесс производства цемента

Содержание 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

 
В данной работе описывается технология производства цемента – одного из видов строительных материалов, который в настоящее время получил широкое распространения. 
В качестве источников информации использовались данные из различных справочников, пособий, электронных журналов и учебников. 
В первой главе отчета исследованы теоретические основы и современные технологии производства цемента, характеристика сырья для выпуска цемента, описание оборудования, необходимого для подготовки основного сырья. Кратко описаны понятия и характеристики строительного материала- бетон. 
Вторая глава посвящена анализу ценовой конъюнктуры российского рынка цементного сырья, так как один из самых важных материалов для строительства – цемент, поэтому его производство достаточно привлекательно с точки зрения рентабельности и доходности. В этом разделе так же  рассмотрена динамика цен на основные компоненты для производства цемента на внутреннем рынке за последние годы и статистика добычи.  
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение 

Слово "цемент" относится к собирательным понятиям — он объединяет различные виды вяжущих материалов, полученных путем обжига некоторых горных пород и подвергнутых измельчению.

 Цемент не является  природным материалом. Его изготовление - процесс дорогостоящий и энергоемкий, однако результат стоит того - на выходе получают один из  самых популярных строительных  материалов, который используется  как самостоятельно, так и в  качестве составляющего компонента  других строительных материалов (например, бетона и железобетона) . Он применяется во всем процессе строительства, начиная от организации путей для подъезда к объекту, и заканчивая конечно отделкой.

Технология промышленного производства в настоящее время приобретает первостепенное значение в ускорении прогресса в науке и технике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обзор литературы 

1. Сулименко Л.М. Технологии минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе: Учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2000

- в учебнике рассмотрены основы технологии изготовления, особенности составов, свойств и применения широкого ассортимента минеральных вяжущих материалов.

2. Гаряев С.Г. Основы технологии и технико-экономическая оценка производства строительных материалов, изделий и конструкций.

- изложены основы технологии нерудных материалов, минеральных вяжущих, бетонных, железобетонных н асбестоцементных изделий, керамики, минеральных расплавов, пластмасс.

3. Ченцов И.В.. Основы технологии важнейших отраслей промышленности. Мн.: Вышэйшая школа 1989

- в учебнике рассмотрены технологические процессы, применяемые в различных отраслях промышленности по межотраслевому принципу, что облегчает восприятие студентами широкого и сложного курса.

4. Сопин М.В. Основы технологии и технико-экономическая оценка производства строительных материалов, изделий и конструкций.

- освещены достижения науки и техники в области строительных материалов, роль механизации н автоматизации в технологических процессах.

5. Чистов Ю.Д. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций; М.:Стройиздат 1988

-автор подробно описывает вопросы современной технологии строительных изделий и конструкций различного назначения, в том числе бетонных и железобетонных, слоистых с использованием цементных, асбестоцементных, полимерных и других материалов, конструкций из древесины, утилизация техногенных отходов, ремонт и восстановление конструкций.

6. Лабзина Ю.В.: Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций; М.:Стройиздат 1988

- рассматривается история строительного материаловедения и развития технологий производства основных строительных материалов и изделий.

7. Источник эл. Журнал http://stroyres.net/: «Технология производства цемента в промышленных и домашних условиях»

-данный портал знакомит  с многообразием современных  строительных материалов, технологией  их производства и способами  применения. Язык статей прост для понимания не только инженеров, но и любителей строительства.

8. И. Ф. Бунькин: Строительные материалы и изделия.

- в книге даны характеристики важнейших свойств прогрессивных строительных материалов и изделий, раскрыты способы их получения и применения на практике с учетом энергосберегающих технологий. Рассмотрены рекомендации по снижению материалоемкости, по рациональному использованию вторичных ресурсов, приведены нормы расхода материалов и возможности их взаимозаменяемости, указаны пути снижения потерь в процессе применения.

9. Виктор Основин, Лариса Основана: Справочник современных строительных материалов и конструкций.

- в справочнике приведены основные сведения о строительных материалах общего назначения, а также о некоторых специальных материалах и изделиях, используемых в гражданском и промышленном строительстве.

10. Издательство: НТС "Стройинформ": Сухие строительные смеси. Бетоны. Материалы и технологии.

-справочное пособие предназначено для инженеров, технологов, прорабов, менеджеров строительных компаний, но не для студентов, данны источник не принес полезной информации для работы.

11. П. Майоров:  Рецептурный справочник для строителей и производителей строительных материалов.

-в данной книге мало полезной информации, так как автор описывает, в основном, изобретения, относящиеся к производству бетонов, железобетонов, полимербетонов, ячеистых (газобетонов и пенобетонов), арболитов, асфальтобетонов и вяжущих для бетонных смесей

12. Робер Лермит: Проблемы технологии цемента и бетона.

- в книге рассмотрены вопросы практической эффективности основных процессов технологии бетона и цемента - приготовления смеси, ее транспортирования, укладки, уплотнения; дана их теоретическая оценка в свете механики упруго-вязко-пластической среды.

13. Михаил Чернов: Изделия и материалы для индивидуального строительства. Справочное пособие.

-автор излагает свои мысли лаконично, рассмотривает основные строительные изделия, материалы и конструкции, применяемые для индивидуального строительства. Приводит основные свойства этих изделий и материалов и эффективную область их применения.

14. Александр Федин: Научно-технические основы производства

-данная книга для меня была мало полезна, так как это монография с рассмотрением основных долговечностях цемента, критерии его стойкости, классификация технических показателей качества, научно-технические основы, определяющие структуру и технологию.

15. Александр Панченко: Микроцементы. Учебное пособие.

- в учебном пособии приводятся общие сведения о микроцементах, их свойствах, эффективных областях применения и особенностях технологий использования при новом строительстве и ремонтно-восстановительных работах. Недостаток пособия-сложный язык автора.

 

 

 

 

Постановка задач

• Понятие строительный материал – цемент
• Рассмотреть технологический процесс производства
• Рассмотреть характеристики технологии производства и сырья
• Особенности производства
• Проанализировать динамику трудозатрат технологического процесса

Исследование поставленных задач

1.Понятие о строительном материале

Цемент - искусственное неорганическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих — (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.

По наличию основного минерала цементы подразделяются:

• романцемент — преобладание белита, в настоящее время не производится;
• портландцемент — преобладание алита, наиболее широко распространён в строительстве;
• глинозёмистый цемент — преобладание алюминатной фазы;
• магнезиальный цемент (Цемент Сореля) — на основе магнезита, затворяется водным раствором солей;
• смешанные цементы — цементы, получаемые путём смешения вышеприведенных цементов с воздушными вяжущими, минеральными добавками и шлаками, обладающими вяжущими свойствами.
• кислотоупорный цемент — на основе гидросиликата натрия (Na2O·mSiO2·nH2O), сухая смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия, затворяется водным раствором жидкого стекла.

По прочности цемент делится на марки, которые определяются главным образом пределом прочности при сжатии половинок образцов-призм размером 40×40×160 мм, изготовленных из раствора цемента состава 1:3 с кварцевым песком. Марки выражаются в числах М100 — М600 (как правило с шагом 100 или 50) обозначающим прочность при сжатии соответственно в 100—600 кг/см² (10—60 МПа).

Цемент с маркой 600 благодаря своей прочности называется «военным» или «фортификационным» и сто́ит заметно больше марки 500. Применяется для строительства военных объектов, таких как бункеры, ракетные шахты и так далее.

 

Также по прочности в настоящее время цемент делится на классы. Основное отличие классов 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 выражается в числах 30—60, которые обозначают прочность при сжатии (в МПа).

2.Технологический процесс  производства

Производство складывается из двух основных технологических процессов: получение клинкера (продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция ) и его помол с соответствующими добавками (гипс).

Первый процесс наиболее энергоёмкий и ответственный, так как от качества клинкера зависят основные свойства цемента.

Существует несколько способов производства:

• сухой
• мокрый
• полусухой
• комбинированный

Выбор способа производства зависит от особенностей приготовления сырьевой смеси.

Сухой способ предусматривает приготовление сырьевой смеси из предварительно высушенных тонкомолотых компонентов и обжиг их в порошкообразном состоянии.

Глина и известняк, добытые из карьера, после дробления направляются в сепараторную мельницу, где осуществляется помол, смешивание и сушка сырьевых компонентов. Полученная смесь направляется к смесительным аппаратам, где выполняется окончательное смешивание с применением сжатого воздуха.

Если применяется глинистый компонент, то сырьевая смесь подается для смешивания в шнеки, в которых происходит частичное увлажнение водой. На этом этапе образуются прочные гранулы, что имеют влажность не более 14 % - далее они поступают в печь для обжига.

 

 При мокром способе тонкое измельчение и гомогенизацию смеси осуществляют в водной среде. Полученная водная суспензия - шлам направляется на обжиг.  
Мокрый способ привлекает простотой измельчения сырьевых материалов и их гомогенизации

 

 

 

 

Полусухой способ связан с получением гранул из сырьевой смеси, которые затем поступают на обжиг.  
Размер муки, что проходит стадию гранулирования, составляет 10-20 мм, а влажность 11-16 %. Сырье обжигается в печах Леполь и после этого образовавшиеся гранулы направляются на конвейерный кальцинатор.

Комбинированный способ включает операцию приготовления сырьевой муки по мокрому способу с последующим обезвоживанием её на фильтрах. На обжиг поступает полусухая масса. Этот метод основывается на подготовке сырьевых компонентов по мокрому способу, а их обжиге – по схеме полусухого способа. Полученный в сырьевой мельнице шлам влажностью 30-45 % поступает в специальный фильтр, в котором он обезвоживается до влажности 15-20 %. Далее сырьевая смесь смешивается с пылью, что снижает влажность до 12-14 %

3. Характеристики технологии производства и сырья

Для производства портландцемента в качестве сырьевых материалов применяют главным образом карбонатные и глинистые породы, а так же другие природные виды сырья и искусственные материалы, получаемы в виде промышленных отходов.

• Карбонатные породы. Они широко распространены в природе, что способствует развитию на их основе производства цемента. Из карбонатных пород используют известняк, мел, известняк-ракушечник, мрамор, известковый туф, мергели и др. Все эти породы содержат в основном углекислый кальцит CaCO3  От качества сырья зависят температура обжига, производительность печей и свойства конечного продукта. Чем выше плотность известняков, тем труднее идет процесс обжига. Свойства сырья влияют на выбор обжигового агрегата.
• Глинистое сырье (глины, глинистый мергель, глинистый сланец, лесс и др.) необходимо для производства портландцемента. Глины имеют различный минералогический и гранулометрический состав даже в пределах одного месторождения. Минералогический состав глин представлен преимущественно водными алюмосиликатами и кварцем, химический состав глин характеризуется наличием трех оксидов, %: SiO2 -60-80, Al2O3 -5-20, Fe2O3- 3-15.
• Корректирующие добавки
• Активные минеральные добавки. К ним относятся природные или искусственные минеральные вещества, которые сами по себе вяжущими свойствами не обладают, но, будучи смешанными в тонкомолотом виде с известью, образуют при затворении водой тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой, а при смешивании с портландцементом повышают его водостойкость и антикоррозионные свойства. Введение активных минеральных добавок несколько снижает себестоимость цемента.