Состав цемента: характеристики и свойства цемента

Цемент – распространенный строительный материал, используемый чаще всего в качестве вяжущего в строительных смесях и растворах. Представляет собой мелкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым или другим оттенком. После взаимодействия с водой цемент и продукты на его основе образуют пластичную массу, которая при твердении трансформируется в искусственный камень.

Сырье для изготовления цемента

Сырьем для производства цемента являются горные породы, добываемые открытым способом:

• Карбонатные – мел, известняки, известняки-ракушечники, доломит, мергель, туф. В промышленном производстве используются в основном известняки. Точное количество компонента зависит от его свойств и минерального состава. Чем больше в составе породы веществ с кристаллической структурой, тем выше температура плавления.
• Глинистые – глина, глинистые сланцы, лесс, суглинки, монтмориллонит. Этот компонент осадочного происхождения разбухает при контакте с водой. Цель применения глинистых веществ – повышение пластичности смесей и растворов на базе цементного вяжущего.
• Добавки. Их перечень определяется в зависимости от свойств, которые необходимо получить. Обычно добавки содержать глинозем, железо, кремний. Для их изготовления используют различные производственные отходы – доменную пыль и другие.

Единой формулы химического состава цемента не существует, так как производители предлагают большое количество разновидностей этого строительного материала с различными эксплуатационными характеристиками.

Наиболее распространен в строительстве портландцемент – без минеральных добавок и с минеральными добавками.

Существуют определенные ограничения по минимально допустимым ических соединений, из которых состоит портландцемент:

• CaO – 62%;
• SiO₂ – 20%;
• Al₂O₃ – 4%;
• Fe₂O₃ – 2%;
• MgO – 1%.

Химические составы в процентах некоторых типов цементов

Что такое цементный клинкер?

Основной компонент производства цемента – клинкер. Это промежуточный полуфабрикат, получаемый обжигом смеси известняка (мела, мергеля или других пород) в количестве 75% и 25% глины. Сырьевые компоненты плавятся с образованием гранул. Клинкер перемалывают и соединяют с молотыми добавками.

Весь процесс изготовления цементного вяжущего можно условно разделить на 3 этапа:

• изготовление клинкера обжигом – основной процесс, наиболее затратный и трудоемкий;
• помол клинкера до образования тонкодисперсного порошка;
• смешивание клинкерного порошка с порошкообразными добавками.

Изготовление клинкера делится на следующие этапы:

• доставка сырья для клинкера на цементный завод;
• измельчение сырьевых компонентов;
• смешивание компонентов в пропорциях, указанных в техдокументации, для последующего обжига.

Технологии производства цемента

Существует несколько технологий производства цемента.

Конкретный вид производства определяется тем, из чего делают цемент:

• Мокрый. Клинкер изготавливается из мела, глины и воды. К измельченным компонентам добавляют воду. Влажную смесь (шлам) отправляют на обжиг. Полученный после обжига продукт транспортируют в холодильник. После охлаждения его измельчают, смешивают с добавками для получения необходимых свойств вяжущего. Эта технология требует финансовых затрат, поэтому производители в основном применяют другие. Но при необходимости получения цемента с прекрасными эксплуатационными свойствами применяют именно этот способ, позволяющий тонко корректировать состав сырья. Корректировка состава осуществляется в специальных бассейнах при температуре 1000°C.
• Сухой. Все компоненты – известняк, глина, добавки дробятся в сухом виде. Готовые порошки смешиваются в закрытых боксах с помощью подачи воздуха. Эта методика часто используется производителями, благодаря простоте реализации и относительно невысоким затратам. При производстве нет водяных испарений. Такой способ требует небольших затрат энергоносителей. Он оптимален для однородных сырьевых компонентов.
• Комбинированный. Эта технология сочетает элементы сухого и мокрого способов. Одна из этих технологий является основной, а вторая дополнительной. Если основной является мокрая методика, то сначала изготавливают сырьевой шлам, корректируют его состав, затем его обезвоживают и обжигают в печи, предназначенной для сухой технологии.

Цемент, независимо от того, из чего он состоит и каким способом приготовлен, складируется в специальных башнях – силосах, в которых, благодаря проветриванию, материал не слеживается, сохраняя рабочие характеристики.

К потребителю цемент поступает навалом или расфасованным в бумажные мешки.

Производство бесклинкерного цемента

Сырьем для бесклинкерного цемента являются доменный или гидравлические шлаки, активаторы и другие дополнительные компоненты. Смесь из подготовленных и взятых в нужных пропорциях компонентов, дробят и перемалывают до мелкодисперсного со стояния. Для бесклинкерного цемента характерны:

• устойчивость к различным воздействиям окружающей среды;
• экономичность производства, благодаря невысоким энергозатратам;
• утилизация отходов металлургических и других производств, что положительно влияет на состояние окружающей среды;
• различные цвета и свойства конечного продукта, которые можно получать без изменения основных этапов технологического процесса и привлечения дополнительного оборудования.

Основное оборудование для изготовления цемента

При производстве вяжущего используются следующие основные виды оборудования:

• техника для добычи сырья и его транспортировки к месту изготовления;
• линия дробления сырья;
• печи для высокотемпературной обработки;
• линия дробления полученного клинкера, дозирования и смешивания молотого клинкера с добавками;
• оборудование для фасовки готового продукта в бумажные мешки.

Типы цемента и сферы их использования

Выпускается множество разновидностей вяжущего с разными эксплуатационными и декоративными характеристиками. Основные виды:

• Портландцемент. Этот тонкодисперсный порошок серого цвета с зеленоватым оттенком является наиболее распространенным строительным материалом, широко используемым в индивидуальном, масштабном жилищном и промышленном строительстве. Отдельно не применяется. Выступает компонентом строительных смесей и растворов. В сочетании с песком и щебнем используется при производстве бетонных смесей. Из цемента и песка изготавливают сухие строительные смеси, поступающие в продажу фасованными в мешки, или пластичные цементно-песчаные растворы, доставляемые на строительную площадку в виде, готовом к применению. Пластифицирующие добавки регулируют время схватывания раствора и другие характеристики конечного продукта. 
• Сульфатостойкий. Устойчив к химически активным средам. Применяется для бетонирования подземных и подводных конструкций.
• Глиноземный. В состав добавляют гипс и глиноземистый шлак, благодаря котором вяжущее быстро схватывается и приобретает марочную прочность. Глиноземный цемент используется при строительстве конструкций, работающих в условиях высокой влажности.
• Кислотоупорный. При его производстве используются кварцевый песок и кремнефтористый натрий. В качестве жидкости для затворения используется не вода, а жидкое стекло.
• Шлакопортландцемент. В состав этого вяжущего добавляют гранулы шлака (примерно 25%). Материал применяется в крупномасштабном строительстве.

Из чего сделан цемент и как его получают?

Цемент – самый распространенный строительный материал. Без него не построить ни одно сооружение. Он используется везде – от фундамента до внутренней отделки. В переводе с латыни слово «цемент» (caementum) означает «битый камень». Такой материал представляет собой ни что иное, как неорганическое, выпущенное искусственным путем, вяжущее вещество. А получают его из клинкера.

Что такое клинкер

И вот тут-то кое-кто придет в недоумение: «Как из клинкера? Ведь это же брусчатка, кирпич или специальная керамическая плитка!». Увы, это не совсем так, поскольку все вышеперечисленные материалы сами сделаны из того самого клинкера, потому часто в народе им же и называются.

На самом деле клинкер – всего лишь вид глины. Причем, чем меньше в ней содержится солей, тем она лучше. Чтобы получить цемент, глину спекают при температуре около 1 450 градусов. А дальше образовавшиеся гранулы размалывают в порошок и смешивают с гипсом. И только после добавляют наполнители и модифицирующие добавки, определяющие марку цемента.

Вы, наверное, замечали, как на стенах или заборах из симпатичного клинкерного кирпича появляются белые разводы. Это высолы. Они возникают тогда, когда конечный продукт изготавливался из клинкера с большим содержанием солей. В результате от намокания они проникают наружу и буквально уродуют фасад строения. Пройдет ни один год, пока атмосферные осадки не удалят все соли, содержащиеся в таком кирпиче.

Как выглядит базовый состав цемента

Так получается отличное связующее. При разведении его водой образуется пастообразный пластичный материал, который прекрасно держится на шероховатых поверхностях. Со временем он превращается в твердый искусственный камень. Правда, в раствор добавляют еще наполнитель – песок. Без него по крепкому и плотному застывшему цементному раствору пошли бы трещины или расколы.

Химический состав готового цемента выглядит примерно так:

• оксид кальция (СаО) – 67%;
• диоксид кремния (SiO2) – 22%;
• окись алюминия (Al2O3) – 5%;
• оксид железа (Fe2O3) – 3%;
• прочие соединения – 3%.

Это базовый состав. А дальше, в зависимости от видов модифицирующих добавок цементы разделяют на такие виды:

• ПЦ – портландцемент;
• ШПЦ – шлаковый;
• А – пуццолановый;
• БЦ – белый;
• ВРЦ – водонепроницаемый расширяющийся;
• ВБЦ – водонепроницаемый безусадочный;
• ГФЦ – гидрофобный;
• ГЛЦ – глиноземный;
• МГЦ – магнезиальный;
• специальный (сульфатостойкий, кислотоупорный, цветной, тампонажный и пр.).

Что такое качественный цемент

ГОСТ 21108-2003 регламентирует характеристики строительных цементов.

Ранее в России сертификация цемента осуществлялась по ГОСТ 10178-85. Однако в последнее время все больше предприятий сертифицируется как раз по новому стандарту — ГОСТ 21108-2003. Этот документ ужесточил требования к качеству связующего и к условиям проведения испытаний.

Кроме того, новые требования полностью адаптированы под европейские стандарты. Это позволяет нашим производителям предлагать свою продукцию на мировых рынках. Ведь по качеству российские цементы абсолютно не уступают зарубежным. Да и стоимость их вполне конкурентоспособна.

ГОСТ 31108-2003 преобразует понятие «марка цемента» (обозначается буквой М) в термин «класс прочности» (обозначается литерой В). Правда, учитывая, что потребители по старинке ориентируются как раз на марку связующего, на упаковке, предназначенной для внутри российского употребления, присутствует двойная маркировка – и буква «М», и буква «В».

Цемент – важнейший компонент в производстве бетона. Компания «СпецМонолитСтрой» использует только высококачественный сертифицированный цемент от лучших производителей. Однако даже такой материал проходит внутризаводской контроль в лаборатории ОТК. Мы занимаемся продажей бетона более 30 лет и дорожим репутацией больше, чем прибылью. Поэтому если хотите приобрести отличный товарный бетон любой марки, обращайтесь – нам есть что вам предложить!

Бетон и цемент: в чем разница?

Бетон и цемент: в чем разница?

Люди часто используют термины «цемент» и «бетон» взаимозаменяемо.

Это похоже на использование слов «мука» и «торт» взаимозаменяемо.

Это не одно и то же.

Цемент, как и мука, является ингредиентом.

Для изготовления бетона смесь портландцемента (10-15%) и вода (15-20%) делают пасту. Затем эту пасту смешивают с заполнителями (65-75%) , такими как песок и гравий или щебень. Когда цемент и вода смешиваются, они затвердевают и связывают заполнители в непроницаемую каменную массу.

Следовательно:
Цемент + Заполнители + Вода = Бетон.

Примечание. Портландцемент — это общий термин для типа цемента, используемого почти во всех видах бетона.

Именно бетон ассоциируется у нас с прочным, долговечным конструкционным строительным материалом, который широко используется в строительстве от мостов до зданий и тротуаров.

Основным связующим компонентом является цемент.

Итак, из чего сделан цемент?

Как мы знаем, цемент является основным ингредиентом, используемым для производства бетона.

Но цемент не является каким-то природным органическим материалом. Он производится путем химической комбинации 8 основных ингредиентов в процессе производства цемента.

8 основных «ингредиентов», присутствующих в цементе:

^{Известь (оксид кальция или гидроксид кальция) 60-65%, кремний (диоксид кремния) 17-25%, глинозем (оксид алюминия) 3-8 %, магнезия (оксид магния) 1-3%, оксид железа 0,5-6%, сульфат кальция 0,1-0,5%, триоксид серы 1-3%, щелочь 0-1%.}

Эти ингредиенты обычно извлекаются из известняка, глины, мергеля, сланца, мела, песка, боксита и железной руды.

Как производится цемент?

Мы познакомим вас с каждым этапом процесса производства цемента, от полезных ископаемых в земле до цементного порошка, который помогает производить бетон.

1. Добыча сырья

Сырье, в основном известняк и глина, добывается из карьеров взрывными работами или бурением с использованием тяжелой горнодобывающей техники.

Сырье перемещается после извлечения, а затем транспортируется к дробилкам самосвалами.

Дробилки способны обрабатывать куски карьерной породы размером с бочку для нефтепродуктов.

2. Дробление

Известняковая порода измельчается в первой дробилке для измельчения породы до максимального размера около 6 дюймов.

Затем он подается во вторую дробилку со смесью глин для уменьшения размера частиц менее 3 дюймов.

Выгруженная сырьевая смесь (известняк 70%, глина 30%) направляется в бункер сырьевой мельницы для последующего измельчения.

Другое сырье, используемое в производстве цемента, называемое добавками, также хранится в отдельных бункерах.

3. Сушка и измельчение

Сырьевая смесь и необходимые добавки подаются из бункеров в сырьевую мельницу через воздуходувки для сушки и измельчения.

Сырьевая мельница состоит из двух камер — камеры сушки и камеры измельчения.

Горячие газы, поступающие из системы подогревателя/печи, поступают в мельницу и высушивают сырьевые материалы перед тем, как они попадут в следующую камеру, которая является камерой измельчения.

Камера измельчения содержит определенное количество шаров различных размеров от 30 мм до 90 мм, которые используются для измельчения материала.

Затем он поступает в сепаратор, который разделяет мелкий и крупный продукт. Последний, называемый браком, направляется на вход мельницы для доизмельчения.

Затем горячий газ и мелкие частицы поступают в многоступенчатый «циклон». Это необходимо для отделения тонкоизмельченных материалов от газов.

Полученная сырьевая мука, состоящая только из очень тонкого сырья, транспортируется в бетонный бункер.

Оттуда извлекаемая из силоса сырьевая мука, которая теперь называется сырьем для печи, подается в верхнюю часть печи подогревателя для спекания.

4. Агломерация

Система печи предварительного нагрева состоит из многоступенчатого циклонного предварительного нагревателя, камеры сгорания, вертикального канала, вращающейся печи и колосникового охладителя.

В подогревателе сырье для печи подогревается горячим газом, поступающим из камеры сгорания и вращающейся печи. Затем он частично прокаливается в камере сгорания и стояке.

Сырье затем перемещается во вращающуюся печь, где оно перегревается примерно до 1400 C для образования клинкерных компонентов посредством процесса, называемого спеканием.

Тепло вырабатывается при сжигании топлива во вращающейся печи с главной горелкой и в камере сгорания с помощью вытяжных вентиляторов подогревателя или внутрипечных вентиляторов. Для сжигания часто используют уголь, природный газ, мазут и нефтяной кокс.

Агломерация – это когда химические связи сырьевой муки разрушаются под действием тепла, рекомбинируя в новые соединения, образующие вещество, называемое клинкером.

Клинкер выходит из печи в виде очень горячих маленьких темно-серых узелков размером от 1 мм до 25 мм.

Капает на колосниковый охладитель для охлаждения примерно с 1350-1450 C до примерно 120 C за счет использования различных охлаждающих вентиляторов.

Часть горячего воздуха, отбираемого из охладителя, используется в качестве вторичного и третичного воздуха для сжигания во вращающейся печи и камере сгорания соответственно.

Охлажденный клинкер выгружается из охладителя на тарельчатый конвейер и транспортируется на склад клинкера, готовый к транспортировке на цементные мельницы с помощью вентиляторов внутреннего диаметра цементной мельницы.

5. Помол цемента

На цементных заводах клинкер смешивают с другими добавками, необходимыми для производства конкретного вида цемента. Гипс для OPC, известняк для известнякового цемента и шлак для шлакового цемента.

Затем шаровая мельница измельчает корм до мелкого порошка.

Мелкий порошок затем направляется в сепаратор, который разделяет мелкий и крупный продукт. Последняя направляется на вход мельницы на доизмельчение.

Конечный продукт хранится в бетонных силосах как цемент.

Цемент настолько мелкий, что 1 фунт цемента содержит 150 миллиардов зерен.

6. Конечный продукт

Цемент готов к транспортировке производителям товарных бетонных смесей для использования в различных строительных проектах.

Наша технология бронированных вентиляторов обеспечивает сверхнадежную работу в процессах подачи цемента при перемещении, перемешивании, нагревании и охлаждении.

Узнайте, как мы можем повысить энергоэффективность и контролировать выбросы твердых частиц на вашем цементном заводе. Свяжитесь с нами сегодня по телефону

. Если вам понравилась эта статья, воспользуйтесь нашими новыми кнопками социальных сетей, чтобы поделиться ею, и оставьте комментарий ниже.

Процесс производства цемента

Для производства цемента необходимо добывать различные полезные ископаемые. Большую часть составляют известняк (содержащий минерал кальцит), глина и гипс. Геологическая служба США отмечает, что цементное сырье, особенно известняк, геологически широко распространено и (к счастью) в изобилии. Внутреннее производство цемента неуклонно растет: с 66,4 млн тонн в 2010 году до примерно 80,5 млн тонн портландцемента в 2014 году, согласно данным Геологической службы США за 2015 год о цементных и минеральных товарах. Общая стоимость реализации цемента составила около $8,9. миллиардов, большая часть которых была использована для производства бетона на сумму около 48 миллиардов долларов. В большинстве строительных проектов используется бетон в той или иной форме.

Существует более двадцати видов цемента, используемых для изготовления различных специальных бетонов, однако наиболее распространенным является портландцемент.

Производство цемента представляет собой сложный процесс, который начинается с добычи и последующего измельчения сырья, включающего известняк и глину, в мелкий порошок, называемый сырьевой мукой, который затем нагревают до температуры спекания до 1450 °C в цементной печи . В этом процессе химические связи сырья разрушаются, а затем они рекомбинируются в новые соединения. Результат называется клинкером, который представляет собой округлые узелки диаметром от 1 мм до 25 мм. Клинкер измельчают в мелкий порошок на цементной мельнице и смешивают с гипсом для получения цемента. Затем порошкообразный цемент смешивают с водой и заполнителями для получения бетона, который используется в строительстве.

Качество клинкера зависит от состава сырья, который необходимо тщательно контролировать для обеспечения качества цемента. Избыток свободной извести, например, приводит к нежелательным эффектам, таким как увеличение объема, увеличение времени схватывания или снижение прочности. Можно использовать несколько лабораторных и онлайн-систем для обеспечения контроля процесса на каждом этапе процесса производства цемента, включая образование клинкера.

Для обеспечения контроля процесса можно использовать несколько лабораторных и онлайн-систем

Лабораторные рентгенофлуоресцентные (XRF) системы используются лабораториями контроля качества цемента для определения основных и второстепенных оксидов в клинкере, цементе и сырье, таком как известняк, песок и бокситы. Прочтите Анализ клинкера и цемента с помощью последовательного спектрометра Thermo Scientific ARL OPTIM’X WDXRF, чтобы узнать, почему XRF является предпочтительным методом для элементного анализа в цементной промышленности. Комбинированные рентгенофлуоресцентные (XRF) и рентгеновские дифракционные (XRD) системы выполняют химический фазовый анализ для более полной характеристики образца. Фазовый анализ клинкера обеспечивает постоянное качество клинкера. Такое оборудование может быть оснащено несколькими монохроматорами XRF для анализа основных оксидов и системой компактной дифракции (XRD), которая позволяет измерять кварц в сырьевой муке, свободную известь (CaO) и фазы клинкера, а также кальцит (CaCO 9).0199 3 ) в цементе.

Прочтите Комбинированные приборы XRF/XRD могут обеспечить полный контроль качества клинкера и цемента , чтобы узнать больше о технологии, которая сочетает в себе преимущества как XRF, так и XRD.

Анализаторы поперечной ленты, основанные на технологии оперативного гамма-нейтронно-активационного анализа (PGNAA), устанавливаются непосредственно на конвейерную ленту для непрерывного измерения всего потока материала в режиме реального времени для устранения неполадок при контроле запасов перед смешиванием и управлении карьером, дозировании сырьевой смеси контроль и сортировка материалов. Читать PGNAA улучшает процесс и контроль качества в производстве цемента , чтобы узнать, что делает PGNAA особенно подходящим для анализа цемента.

Точное производство цемента также зависит от систем конвейерных весов, которые контролируют производительность и запасы или регулируют выгрузку продукции, а также от металлодетекторов для защиты оборудования и обеспечения бесперебойной работы. Блок-схема процесса производства цемента показывает, где в процессе каждый тип технологии имеет значение.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Нужны конвейерные весы для обработки сыпучих материалов? Чтобы помочь вам решить, какая система конвейерных весов лучше всего подходит для вашей горнодобывающей деятельности, мы описали варианты в удобном для чтения руководстве по выбору системы конвейерных весов, чтобы вы могли решить, какая система конвейерных весов подходит именно вам. Нажмите на изображение, взгляните на диаграмму и посмотрите, поможет ли она вам принять решение.

Обновление: посетите Центр производства цемента на нашем веб-сайте, где вы найдете бесплатные ресурсы, которые помогут вам оптимизировать процесс производства цемента.