Spisok30.ru

Список Дел №30
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент с известняком

Цемент с известняком

Сергей Лукошкин

Известняк является инертным минеральным компонентом, который широко используется для производства цемента в мировой практике. Данный материал не обладает ни гидравлической, ни пуццоланической активностью. Поэтому количество известняка при производстве цемента обычно ограничено цифрой не более 15-16%, в отличие от активных минеральных добавок — шлака и золы, которые можно вводить в количестве до 60%. Основная функция известняка состоит в оптимизации гранулометрического состава цемента, в уплотнении структуры и снижении пустотности цементного камня. Благодаря этому повышается начальная прочность растворов и бетонов. Также известняк, по причине хорошей водоудерживающей способности, снижает водоотделение цемента, что способствует производству более качественных и однородных по своей структуре бетонных и растворных смесей (отсутствие водоотделения и расслоения). Кроме того, известняк улучшает пластичность и удобоукладываемость бетонных смесей, что способствует получению более качественных поверхностей бетонных изделий, снижению количества пор и раковин.

img-izv1.jpg

Качество известняка оказывает большое влияние на качество цемента и может меняться в зависимости от сырьевой базы разных производителей. Чем выше содержание оксида кальция в известняке и меньше оксида магния и кремния, тем выше качество известняка.

Результаты химического анализа демонстрируют высокое качество карбонатных пород заводов ЛафаржХолсим Россия. Известняк месторождения «Приокское», которое является сырьевой базой завода Щурово к тому же используется для производства белого портландцемента, так как характеризуется высоким показателями по белизне.

list-izv1.jpg

list-izv2.jpg

list-izv3.jpg

Поскольку известняк является материалом собственной сырьевой базы наших заводов, мы можем управлять его стабильностью качества и, как следствие, стабильностью качества цемента. Цементы с минеральной добавкой известняка в настоящий момент производятся на всех заводах – в Щурово, Ферзиково и Вольске. Завод Ферзиково уже в течении нескольких лет производит цемент с известняком в навале и тарированном виде, который хорошо себя зарекомендовал с точки зрения качества. На Щуровском и Вольском заводе в текущем году начался процесс постановки на производство цементов с известняком по причине значительного роста стоимости шлака. Общий объем производства цементов с известняком на текущий момент уже достиг 1 млн. тонн.

Поскольку качество известняков на различных заводах отличает, поэтому его содержание в цементе на разных заводах также будет разное для достижения оптимального качества цементов – на Ферзиково и Вольске 14%, на Щурово 11%. Для сравнения, характеристики цементов с известняком различных заводов, а также бетона на его основе представлены в таблицах ниже.

ЦЕМ II/А-И 42.5Б ФЕР

ЦЕМ II/А-И 42.5Н ЩУР

ЦЕМ II/А-И 42.5Н ВОЛ

Продукт

Бетонная смесь

Бетон

Показатель

В/Ц

ОК / ОКt /t

см см мин

RТВО

МПа

R3суток

МПа

R7суток

МПа

R28суток

МПа

ЦементДобавка

ЦЕМ II/А 42.5 Хим.добавка (1% от веса цемента)

ЦЕМ II/А-И 42.5Б ФЕР

Читайте так же:
Как долго застывает цементная смесь

ЦЕМ II/А-И 42.5Н ЩУР

ЦЕМ II/А-И 42.5Н ВОЛ

Из таблицы видно, что прочностные характеристики бетона на основе цементов с известняком различных заводов сопоставимы.

Прочностные характеристики бетонов на основе цементов с известняком заводов Щурово и Ферзиково сопоставимы с прочностными характеристиками бетонов на основе цементов с композиционной добавкой шлака и известняка и поэтому являются взаимозаменяемыми. Показатели долговечности бетона (морозостойкость, водонепроницаемость, коррозионная стойкость) завися от его структуры, от наличия открытой капиллярной пористости. Чем выше открытая капиллярная пористость бетона, тем выше его проницаемость для различных агрессивных сред, тем ниже долговечность. Открытая капиллярная пористость бетона зависит от показателя водоцементного отношения: чем выше водоцементное отношение, тем выше открытая капиллярная пористость. Поскольку водоцементное отношение бетонов на основе цементов с известняком находится на одинаковом уровне по сравнению с цементами с композиционной минеральной добавкой шлака и известняка, значит и показатели долговечности у бетонов на основе этих цементов будут сопоставимыми. Сравнительные результаты тестирования морозостойкости и водонепроницаемости бетонов на основе цементов с известняком и композиционных цементов заводов Щурово и Ферзиково подтвердили сопоставимость этих характеристик. Полученные показатели морозостойкости F1200 и водонепроницаемости W8 позволяют широко использовать цементы с известняком для общестроительного применения в изделиях, к которым не предъявляется специальных требований повышенной долговечности.

Таким образом, цементы с известняком имеют отличные перспективы для их использования в сегментах товарного бетона, сборного железобетона (особенно там, где требуется высокое качество поверхности), мелкоштучных изделий и сухих строительных смесей.

Сырье и биологическое разнообразие

Цементная промышленность как отрасль с большим потреблением сырья несет особую ответственность в сфере бережного отношения к природным ресурсам. С целью сокращения выбросов CO₂ в большем объеме используются альтернативные виды сырья, которые большей частью выступают побочными продуктами других промышленных процессов. В местах выемки производителей цемента возникают уникальные жизненные пространства для редких видов животных и растений. Поэтому известковые карьеры играют большое значение для сохранения видов и увеличения биологического разнообразия.

Использование сырья и эффективное использование ресурсов

Добыча природных ресурсов представляет собой основу для производства цемента. К основным видам сырья относятся известняк, известковый мергель, мел, глина, песок, гипс и ангидрит. В небольших количествах используются также бентонит, каолинит, железная руда, нефтяной сланец, трасс. Большинство цементных заводов в Германии по экологическим и экономическим причинам располагаются в непосредственной близости от мест добычи, чтобы иметь возможность на месте переработать полученное сырье и получить клинкер и цемент.

С целью бережного отношения к природным ресурсам и снижения выбросов CO2 цементная промышленность использует альтернативные виды сырья. Они образуются чаще всего как побочные продукты промышленных процессов. Кроме того, они образуются как зольные вещества при использовании альтернативных видов топлива (например, сточный ил, изношенные шины). Более 90 процентов используемых видов альтернативного сырья применяются при помоле цемента. Они включаются как основные и дополнительные компоненты в цемент, снижают соответствующее содержание клинкера и тем самым выбросы CO2. В перспективе используемые сегодня такие альтернативные виды сырья, как песок из гранулированного доменного шлака и летучая зола, больше не смогут использоваться или будут использоваться в очень небольших количествах в связи с новой энергетической политикой и изменением структуры промышленности.

Читайте так же:
Как определяется плотность цемента

Эффективное использование сырья

С целью бережного отношения к природным ресурсам и снижения выбросов CO₂ цементная промышленность использует альтернативные виды сырья. Вместе с тем, такое природное сырье, как известняк, глина, песок, гипс и ангидрит, в длительной перспективе остаются обязательными для производства цемента. Диаграмма, размещенная справа, отображает использование сырья в немецкой цементной промышленности в 2019 году.

Обеспеченность сырьем и его добыча

Добыча минерального сырья в Германии должна быть согласована в более комплексном рассмотрении с другими нуждами и интересами. Перед тем, как получить возможность добычи этого сырья, необходимо определить потенциальные области добычи или «обеспечить» их с помощью планирования. Это происходит сначала на уровне федеральной земли в рамках планов развития земель, а затем конкретизируется далее на уровне районов или административных округов в рамках региональных планов. Все чаще это приводит к конкурентному землепользованию, в связи с этим план по предоставлению ценных местных месторождений перевыполнен, а обеспеченность сырьем на постоянной основе становится недоступной для цементной промышленности.

Еще одной предпосылкой для добычи каменного и рудного сырья служит разрешение на работу карьера. Такая процедура допуска представляет сложную задачу, для решения которой требуется более продолжительный период времени, как правило, несколько лет. Для этого необходимо провести разведочные работы по определению геологических условий местности, установить контакт с органами власти, экспертами и общественности, а также подготовить множество заявочных документов. До того момента, пока разрешение вступит в неоспоримую силу, могут быть поданы возражения заинтересованными лицами, что существенно затягивает процедуру допуска.

Охрана видов и биологическое разнообразие

Места добычи сырья немецкой цементной промышленности характеризуются многообразием видов. Это возникает в связи с множеством типов биотопов на этих территориях, которых можно крайне редко встретить в немецком культурном ландшафте. Чаще всего речь идет о территориях с экстремальными условиями местоположения, которые представляют собой первоначальные жизненные пространства для специальных видов и биоценозов. Достаточно часто в местах добычи можно встретить многочисленных земноводных, например, желтобрюхую жерлянку или жабу-повитуху. Добыча сырья способствует сохранению этих видов животных, поскольку для жизни им необходим временный неглубокий водоем со стоячей водой и скудной растительностью. Даже такие вымирающие виды, как филин и сапсан, используют каменные карьеры как территории, куда они возвращаются.

Читайте так же:
Инструкция по использованию цемента

Отведенные под разработку месторождений территории используются только ограниченный период времени, затем следует этап ренатурирования или рекультивации, в ходе которого территории с низкой до этого природоохранной ценностью превращаются предприятиями в высококачественные биотопы. Таким образом разрабатываемые участки немецких цементных заводов не препятствуют устойчивому развитию. С профессиональной точки зрения неоспоримым является тот факт, что заброшенные карьеры как заповедные зоны и вторичные биотопы играют положительную роль для охраны природы и видов. Частично это касается и еще работающих областей добычи, поскольку там ренатурирование начинается зачастую еще во время проведения работ по добыче.

Ценные биотопы

Известковые карьеры производителей цемента представляют собой уникальные жизненные пространства для редких видов животных и растений. Добыча сырья и охрана видов образуют прочное единство.

Сырье для производства цементного клинкера

На большинстве цементных заводов для производства клинкера используется искусственная сырьевая смесь карбонатных и глинистых пород. С карбонатными породами в сырьевую смесь вносится в основном окись кальция (в виде карбоната), а с глинистыми — кремнезем, глинозем и окислы железа.

Помимо природных сырьевых материалов для приготовления сырьевых смесей используются побочные продукты и отходы других отраслей производства: доменный шлак, белитовый шлам и др.

Карбонатные породы. В цементной промышленности широко применяют следующие разновидности карбонатных пород:

1. Известняки — породы осадочного происхождения, состоящие главным образом из кальцита обычно с примесью глинистого материала, доломита, кремнезема, окисей железа и др. Известняк с примесью глинистых частиц называется мергелистым, с примесью доломита — доломитизироваиным, с примесью песчаных частиц — песчанистым.

сырье для цементного клинкераСреди известняков различают: рифовые, сложенные остатками морских колониальных животных или растений; ракушечники, состоящие из битых или целых раковин; органогенно-обломочные, содержащие обломки органических остатков размером 2-0,1 мм; обломочные, состоящие из окатанных карбонатных зерен различного размера.

Окраска известняков в зависимости от содержащихся в них примесей бывает различной -от белой до темно-серой и почти черной.

2. Мел — скрытокристаллическая (пелитоморфная) слабосцементированная разновидность известняков белого цвета. Она состоит обычно почти целиком из микрозернистого порошкообразного кальцита и мельчайших известковых органических остатков.

3. Мергель-карбонатная порода осадочного происхождения, имеющая пелитоморфную структуру и представляющая собой тонкую равномерную смесь мельчайших зерен карбоната и глинистых частиц.

Карбонат в мергелях обычно представлен в основном кальцитом. При повышенном содержании в мергеле доломита он называется доломитизироваиным.

Мергель, состоящий из 75-78% кальцита (42-43,7%СаО) и 18-20% глинистого вещества, при благоприятных значениях величин кремнеземного и глиноземного модулей представляет собой готовую сырьевую смесь для производства цемента; такой мергель называется натуралом (или натуральным).

Читайте так же:
Бетон б15 марка цемента

Окраска мергелей обычно серая, зеленоватая, желтоватая.

Глинистые породы. Глинистыми называются горные породы, характеризующиеся значительным содержанием тонких (менее 0,001 мм) фракций, состоящих преимущественно из так называемых глинистых минералов.

Из других минералов в глинистых породах чаще всего встречаются кварц, полевые шпаты, гидроокислы железа, кальцит, гипс, пирит.

Характерной особенностью большинства глинистых пород является их пластичность. По мере увеличения равномерно распределенного карбонатного или песчаного материала глинистые породы могут переходить в карбонатные или песчаные породы (через промежуточные разновидности).

сырье для цементного клинкера

Основные разновидности:

  • Глина-осадочная горная порода, обладающая способностью образовывать с водой пластичное тесто, сохраняющее после высыхания приданную ему форму. Глина содержит не менее 50% частиц размером меньше 0,01 мм и в том числе не менее 25-30% частиц меньше 0,001 мм. При заметной на ощупь примеси песка глина называется песчанистой.
  • Суглинок-глина, содержащая 30-40% частиц меньше 0,01 мм, в том числе 10-30% частиц меньше 0,001 мм, и одновременно повышенное количество песчаных и пылеватых частиц. Суглинок, переходный по своим свойствам к лессу, называется лессовидным суглинком.
  • Лесс — глинистая порода, состоящая в основном из относительно крупных пылеватых частиц размером 0,05-0,01 мм. Для лесса характерна большая пористость (достигающая 40-55%), отсутствие слоистости, сильная известковистость, низкая пластичность.
  • Алеврит — рыхлая обломочная порода, состоящая в основном из зерен размером 0,1-0,01 мм, занимающая промежуточное положение между глинистыми и песчаными породами. Сцементированный уплотненный алеврит называется алевролитом.
  • Глинистый сланец — метаморфизованная (измененная) твердая камнеподобная сланцеватая глинистая порода.

В отличие от глин, суглинков и лессов глинистые сланцы и алевролиты обычно не распускаются в воде; их нужно подвергать дроблению, что связано с дополнительным расходом электроэнергии на переработку сырья.

Физические свойства глинистых пород в основном зависят от их минералогического и гранулометрического состава. Теоретический расход глинистых пород (в абсолютно сухом состоянии) на 1 т. клинкера при относительно чистых известняках колеблется в пределах 0,28-0,3 т.

Требования к качеству. Как и для карбонатных пород, решающее значение для оценки качества глинистых пород имеет их химический состав.

Требования к гранулометрическому составу сводятся к тому, чтобы количество фракций крупнее 0,2 мм не превышало 5%, а фракций -0,2+0,088 мм -10%.

СЫРЬЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЦЕМЕНТА

Основные материалы, которые используются при производстве цемента – минералы, содержащие оксид кальция, кремнезем, глинозем и оксид железа.

Эти компоненты редко встречаются в одном виде сырья, поэтому для производства цемента подбирают сырьевую смесь по следующим компонентам:

КАРБОНАТНЫЙ КОМПОНЕНТ (богатый известью) содержится в сырьевой смеси в кол-ве 76-80%:

  • Известняк. Твердость по шкале Мооса 1,8-3,0. Чем древнее геологическая фракция, тем тверже. Одна из разновидностей известкового шпата – мрамор.
  • Мел. В отличие от известняка имеет более рыхлую, землистую структуру, поэтому относится к сырью специально предназначенному для мокрого способа производства. Мел – мягкое сырье, не требует дробления.
  • Мергель – известняк с примесями кремнезема и глинистых веществ, а также оксида железа, это переходная ступень к глинам. Твердость мергеля ниже твердости известняка, чем больше глинистых веществ, тем ниже его твердость. Это прекрасное сырье для производства цемента.
Читайте так же:
Имплантат с цементной системой фиксации

Каждый из этих материалов имеет различный коэффициент размалываемости. Чем выше значение данного коэффициента, тем легче этот материал подвержен измельчению. Ниже в таблице приведены коэффициенты размалываемости для основных материалов для производства цемента.

Размалываемый материалКоэффициент размалываемости
Клинкер вращающихся печей1.00
Клинкер шахтных печей1.15-1.25
Гранулир. доменный шлак0.55-1.10
Мел3.70
Глина3.00-3.50
Мергель1.40
Известняк1.20
Кварцевый песок0.60-0.70

ГЛИНИСТЫЙ КОМПОНЕНТ (бедный известью)

Глинистые минералы имеют тонкозернистую структуру, размеры зерен не превышают 2 мкм.

КОРРЕКТИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ

Добавляют в тех случаях, когда химический состав сырьевой смеси не отвечает установленным требованиям. Например, для повышения кремнезема применяют песок, трепел. При недостатке оксида железа для снижения температуры спекаемости клинкера и увеличения коэффициента насыщения добавляют колчеданные огарки, железную руду. Это приводит к экономии газа при обжиге. Для необходимого обеспечения содержания СаСО3 используют карбонатный и глинистый компоненты, которые имеют разные карбонатные составляющие СаСО3 (титр). Карбонатный компонент содержит до 97% СаСО3, глины около 10%. Необходимо добиться, например, титра 80%. Поэтому на цементных заводах имеются шламобассейны с высоким и низким содержанием титра, шлам из которых смешивается в определённых пропорциях.

В связи с этим, каждый завод по производству цемента имеет собственный, уникальный состав сырья для производства готовой продукции. Приведем, для примера, смеси материалов, которые используются некоторыми цементными заводами Украины:
– известняк, глина, шлак;
– мергель, мел; огарки 2.5%;
– известняк, глина+суглинки, корректирующие добавки;
– известняк-ракушечник; краснобурая глина;
– углемоечная порода, кек, огарки;
– мергель, суглинки, пиритные огарки.

Выбор состава смеси материалов с полезными компонентами, в большинстве случаев, обусловливается географическим расположением завода и легкостью поставки исходного сырья.

Единственное, что общее на всех заводах по производству цемента – это сложность измельчения исходного материала, так как материал достаточно тверд по своим физическим характеристикам и имеет высокие показатели абразивности. Поэтому в данной отрасли строительной промышленности при измельчении материала в трубных мельницах использует высококачественные помольные шары с повышенной твердостью по всему сечению. Компания Энергостил на протяжении десяти лет поставляет помольные шары цементным заводам, которые расположены не только на территории Украины, но и за ее пределами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector