K provádění stavebních nebo opravárenských prací se používají různé materiály, včetně cementu různých typů a značek. Používá se k přípravě betonu, zdiva, omítkových malt a k výrobě železobetonových výrobků. Ale zároveň málokdo zná technologii výroby cementu.

technologie výroby kvalitního cementu

Složení cementu

Při výrobě produktů lze použít další přísady, například oxidy vápníku, hořčíku, fosforu a soli. Ale používají se v malém množství. Přidávají se za účelem získání stanovených vlastností – tepelná odolnost, odolnost proti kyselinám atd.

vlastnosti výroby cementu

Pokud to technologický proces umožňuje, lze do kompozice zavést změkčovadla.

  1. Zabraňte pronikání vlhkosti do konstrukce.
  2. Snížená doba tuhnutí.
  3. Zvýšená síla.
  4. Odolnost proti kolísání teplot a vlivu agresivního prostředí.

chemické složení cementu

Výroba cementu v továrnách

Výrobou cementových směsí se zabývají specializované podniky. K získání vysoce kvalitního produktu je zapotřebí speciální vybavení a znalost technologie. Výběr způsobu výroby cementu závisí na kapacitě podniku a kvalitě surovin.

  1. Těžba surovin, mezi které patří sádrovec, jíl, vápenec.
  2. Drcení vápence a dodání výsledného produktu potřebné vlhkosti.
  3. Broušení vápence. Smíchání s hlínou. Koncentrace složek se může lišit. Vše závisí na vlastnostech použitých surovin. V zásadě je poměr 3:1. Výsledkem je kombinovaný, suchý nebo mokrý kal.
  4. Hořící. Hmota suroviny se posílá do pece vyhřáté na 1500 stupňů, kde se slinuje a přeměňuje na granulovanou frakci – slínek.
  5. Broušení. Slínek se drtí ve speciálních mlýnech do práškového stavu.
  6. Připravené přísady jsou smíchány v souladu s recepturou pro značku budoucího cementu. Během procesu míchání se přidává sádra a speciální minerální přísady.

Cementové kompozice jsou vyráběny osvědčenými technologiemi. V závislosti na složení a kvalitě použitých surovin se používají různé způsoby přípravy výchozích surovin.

Suchá metoda

Při výrobě se nepoužívá voda. Hlavními materiály jsou hlína a vápenec, drcené pomocí speciálního zařízení. Sušené a mleté ​​na mouku. Míchá se pomocí pneumatického nástroje a podává se pro vypalování.

Slínek vzniklý po výpalu je rozdrcen na stanovenou frakci, balen do připravených nádob a transportován do skladu. Výroba cementu suchou metodou snižuje výrobní náklady. Vyžaduje však zvýšenou homogenitu základních materiálů. Navíc je nebezpečný z hlediska životního prostředí.

Metoda mokré

Výhodou tohoto způsobu výroby cementu je možnost přesného výběru požadovaného složení kejdy i přes heterogenitu suroviny. Při této metodě získá kal tekutou konzistenci. Obsahuje asi 40 % kapaliny.

jak a kde se vyrábí cement

Před výrobou konečného produktu se kal umístí do speciálních procesních nádrží, aby se upravilo složení. Poté se posílá do rotačních pecí k vypálení.

Teplota výpalu přesahuje 1000 stupňů, takže výroba cementu mokrou metodou vyžaduje hodně energie. Ale umožňuje získat vysoce kvalitní produkt.

Kombinované metody

Technologie spočívá v kombinaci suchého a mokrého způsobu výroby cementu. Jeden z nich může být použit jako základ a druhý může sloužit jako doplněk. Tyto metody se v různých podnicích liší. Vše závisí na vlastnostech stávajícího zařízení na výrobu cementu, blízkosti místa těžby surovin a také na potřebách zavedených značek produktů.

READ
Jak se obejít bez vyrovnání stěn?

hotový cement z výroby

Pokud se jako základ použije mokrá metoda, suroviny se nejprve smíchají a následně se ve speciálních sušičkách s filtry vysuší do téměř suchého stavu. Teprve po tomto postupu je odeslána do trouby. Tato technologie umožňuje snížit spotřebu tepla, protože během procesu vypalování nedochází téměř k žádnému odpařování.

Při použití suchého způsobu se v procesu granulace hotové směsi používá voda. V obou případech je vlhkost slínku jdoucího do pece asi 10-18%.

Jak se vyrábí bílý cement?

Bílý cement, jehož výroba se poněkud liší od technologie výroby šedého produktu, lze vyrábět mokrým nebo suchým způsobem. Technologie se liší tím, že se suroviny vypalují při vysokých teplotách a následně se rychle ochladí vodou.

Slínek tohoto typu výrobku se skládá z minerálních přísad, vápence, sádry, soli a dalších složek. Surovina se připravuje z uhličitanových a jílovitých hornin: vápenec, kaolinový jíl, odpad z obohacení, křemenný písek.

Hlavní výhodou a charakteristickým rysem bílého cementu je jeho sněhově bělost. Jeho výroba je ale ve srovnání s šedým výrobkem mnohem dražší.

Cement je nepostradatelný materiál, bez kterého si nelze představit žádný stavební objekt. Jedinečnost materiálu je nepopiratelná, protože tak či onak se podílí téměř na všech fázích výstavby. Moderní provozy využívají tři základní způsoby výroby cementu, které závisí na způsobu přípravy suroviny k výpalu: mokrá technologie, suchá a polomokrá (kombinovaná). Způsob uspořádání výrobní základny závisí na možnostech každé společnosti: technologických, technických a ekonomických.

Cementárna

Technologie výroby portlandského cementu je rozdělena do tří klíčových fází:

Mechanický – zodpovídá za těžbu, přípravu a zpracování surovin, jejichž účelem je získat potřebnou směs pro následné tepelné zpracování výpalem. Tyto operace zahrnují mletí, míchání a úpravu.

Stupeň tepelného zpracování je zodpovědný za výpal surovin ve vysokoteplotních pecích, jejichž účelem bude získání slínku, základní složky cementu.

Fáze mletí a míchání složek k získání suché směsi skládající se z několika složek: slínku, sádrových pojiv a aktivních minerálních přísad, které ovlivní typ cementu.

Technologický postup výroby cementu

První etapa. Extrakce a příprava surové směsi.

Hlavními složkami portlandského cementu jsou přírodní suroviny: jíl, vápenec, křída. Z ekonomických důvodů jsou výrobní jednotky instalovány pokud možno v blízkosti lomů pro těžbu těchto materiálů. Spolu s dodávkami z lomů je často nutné dodatečně zajistit výrobu surovinami od partnerů, aby byla zaručena požadovaná kvalita surovin z hlediska chemického složení. Provádí se také doplňkové nákupy pro zajištění výroby chybějících materiálů, jako je sádra, popel, pyrit, bauxit a podobně.

READ
Co zasadit u vstupu na pozemek?

Složky cementu lze rozdělit do 4 skupin oxidů, z nichž každá je sloučeninou chemického prvku s kyslíkem ve složení:

  • oxid vápenatý (CaO), do této skupiny patří jíl-karbonátové horniny jako vápenec, křída nebo opuka;
  • oxid křemičitý (Si₂O3), zahrnuje jemnozrnné sedimentární horniny, například písek, jíl, strusku, břidlice;
  • oxid hlinitý (Al3) – bauxity;
  • oxid železitý (Fe₂O3) – železná ruda.

První vteřina. Surová směs a její příprava

Ložiska přírodního vápence jsou vyvíjena otevřeným způsobem. Použitý technologický postup závisí na vybavení lomu a druhu vápence. Pro těžbu hornin se používají výbušné, bagrové, kombinované metody. Na stejném místě v lomu se na výrobních jednotkách drtí vápenec pomocí stacionárních drtíren. Dále po pásovém dopravníku, jehož délka dosahuje 7 km, je materiál dopravován na místo výroby, kde je naskládán na hromady v různých směrech. Ve fázi drcení je nutné analyzovat tvrdou horninu, k tomu je nad dopravním dopravníkem instalován XRF analyzátor. Instalace určuje chemické složení vápence pro následnou úpravu.

Moderní výrobní závody jsou vybaveny speciálními dávkovači pro přesné měření hmotnostního poměru všech komponentů.

Ve starších cementárnách není proces tak pokročilý, což má za následek vyšší náklady. V těchto závodech je lomový materiál dodáván do výrobních míst po silnici nebo železnici. Což obecně zhoršuje ekonomickou výkonnost výrobního procesu. Místo pásových dopravníků se používají drapákové jeřáby. Zvyšují se mzdové náklady a čas na výrobní cyklus, čímž se zvyšují náklady.

Ve fázi přípravy prochází surovina další fází – mletím. V závislosti na vybavení výrobní linky se používá technologie broušení za sucha, za mokra nebo polomokra. V prvním případě je výrobní linka vybavena výkonnými mlýny. Spodní část zařízení mele vápenec a horní část se dělí na frakce. Hrubá frakce je ponechána pro sekundární mletí, jemná frakce je odeslána do další výrobní fáze. Během procesu mletí se surovina vysuší na obsah vlhkosti 0,5 %.

Závod na suché směsi Holcim

Surová směs se před tepelným zpracováním skladuje ve speciálních skladech sypkých materiálů, kam je provzdušňovacími poklopy přiváděn stlačený vzduch pro zprůměrování koncentrace sypkých složek.

Pro metodu mokrého a kombinovaného mletí se surová směs připravuje ve formě kalu, zvlhčuje ji až na 40 %. Surová mouka se mele v mlýnech fungujících na principu samomletí, jako je hydrofol. Ponořený do bubnového prostoru pece se kal ničí působením rotačních pohybů vzájemným nárazem. Dochází tak k současnému drcení a mletí vápence. Složení surové směsi se ve speciálních bazénech upravuje na požadovanou formuli. U této technologie výroby, stejně jako u suché metody, se kal zprůměruje působením stlačeného vzduchu, pouze to se provádí v kalové lázni. Polomokrá metoda se od mokré metody liší tím, že směs před vypálením prochází lisovacím filtrem, aby došlo k její dehydrataci.

READ
Jak správně zahřívat bitumenový tmel?

Pro získání vysoce kvalitního slínku se používají prvotřídní suroviny, které dále určují kvalitu cementu. Při analýze syrové moučky se zkoumají následující modulární ukazatele:

Silikátový modul je poměr gramů molekul oxidu křemičitého k počtu gramů molekul oxidu hliníku a železa. Čím vyšší je silikátový modul, tím horší je kalcinovatelnost surové směsi. Optimální poměr se měří v procentech a pohybuje se mezi 2.2-2.8.

Modul oxidu hlinitého (hlinitanu) – poměr grammolekul dvou oxidů – hliníku a železa, pro řízení stavu kapalné fáze slínku ve fázi výpalu, také udává vztah minerálů v materiálu, normální údaj je 1.5-2.5 %.

Když už mluvíme o vzájemném vlivu modulů, lze poznamenat, že pokud je indikátor hlinitanového modulu vysoký a silikátový modul naopak nízký, pak cement tuhne příliš rychle. Přídavek sádry koriguje dobu vytvrzování.

Koeficient nasycení oxidu křemičitého vápnem (KN) – ukazuje neúplné nasycení oxidu křemičitého oxidem vápenatým v procesu tvorby slínku. Standardní ukazatel je v rozmezí od 0.92 do 1 %.

Koeficient homogenity surové směsi – udává chemické složení a její stabilitu. U suché výroby by ukazatel neměl být větší než 14, použití mokrých nebo kombinovaných metod by mělo poskytovat ukazatel maximálně 10 %.

Třetí etapa. Hořící

Pražení směsi a získávání slínku je nejdůležitější fází výrobního procesu.

Výkonnostní vlastnosti cementu přímo závisí na kvalitě slínku, teplotě a době vypalování. Faktem je, že v přírodních podmínkách hlavní složky surové směsi nevstupují do vzájemné chemické reakce, ale proces interakce mezi jílem, vápencem a dalšími složkami začíná při zahřátí.

Nejčastěji jsou průmyslové podniky vybaveny rotačními pecními jednotkami. Hlavními součástmi jednotky jsou pec, lednice, pecní zařízení, ventilátory, odsavače kouře, lapače prachu. Rotační pece se dělí na dva typy – pro suchý a mokrý způsob výroby.

pálení cementu

Rotační buben je svařen z ocelových plášťů, pražící zóna bubnové pece je uvnitř vyložena žáruvzdornou vyzdívkou, díky které se snižuje teplota dopadu na kovové svařované prstence. Buben pece je umístěn v mírném sklonu a otáčí se kolem podélné osy s frekvencí 0,5 až 4 otáčky za minutu s ohledem na výkon agregátu.

Pokud je suchý způsob výroby cementu srovnáván s mokrým způsobem, pak je považován za technologickější, modernější a ekonomičtější. Zařízení pece spotřebuje o 30-40% méně energie kvůli tomu, že chybí jedna z pracovních fází – potřeba odpařování vlhkosti slínku.

READ
Co znamenají čísla na oběhovém čerpadle topení?

Instalace pece může být rozdělena do teplotních zón s různými funkcemi:

Sušící zóna udržuje teplotu až 200°C, kde se z kalu odpařuje přebytečná vlhkost.

V ohřívací zóně, kde se teplota pohybuje v rozmezí 200 – 650°C, probíhá proces dehydratace, v důsledku čehož dochází k dehydrataci jílové složky, vyhoření organických nečistot.

V dekarbonizační zóně je udržován teplotní režim od 650 do 1000°C. Zde se z látky odstraňuje uhlík rozkladem uhličitanů vápenatých a hořečnatých, které se vlivem teplot mění na oxidy těchto chemických prvků – CaO a MgO.

Jednotka pece pro výrobu cementu

V zóně slinování slínku při teplotním rozsahu 1300-1450°C dochází k aktivaci pohybu molekul v surovinách a tvorbě minerálů v látce, které ovlivňují konečné užitné vlastnosti cementu. Zvýšení teploty výpalu zvyšuje intenzitu všech fyzikálních a chemických procesů, kterými procházejí komponenty slínku.

  • Minerály slínku vzniklé při výpalu určují vlastnosti budoucího portlandského cementu a mají následující účinek:
  • Alit nebo trikalciumsilikát (C₃S) – hlavní minerál portlandského cementu je zodpovědný za urychlené nastavení počáteční a jakostní pevnosti;
  • Belit nebo dikalciumsilikát (С₂S) – je zodpovědný za pomalé vytvrzování během dlouhých období tuhnutí;
  • hlinitan vápenatý (С₃А) – nejaktivnější minerál, nemá vysokou pevnost, ale do značné míry ovlivňuje urychlení počátečního vývoje pevnosti;
  • tetrakalcium aluminoferrit (C₄AF) – má střední rychlost tvrdnutí a průměrné uvolňování tepla, jeho vliv na fyzikálně-chemické vlastnosti portlandského cementu není tak významný, ale minerál určuje barvu cementu. Čím vyšší obsah, tím intenzivnější barva.

Spolu s užitečnými minerály při zahřívání ve slínku vznikají nežádoucí složky, hlavně oxidy: hořčík, draslík, sodík. Do slínku se dostávají vedlejší produkty a v důsledku spalování paliva může přípustné množství nepříznivých látek ovlivnit vlastnosti cementu a ekologické ovzduší v podniku, proto je obsah těchto prvků normalizován a kontrolován.

Dále se hmota slínku ochladí v chladicím oddílu na 100 °C. Po vychladnutí vstupuje slínek do krytých skladovacích prostor pro sypké hmoty, kde čeká na další zpracování.

Vliv alkalického oxidu draslíku a sodíku na pevnost cementu

Čtvrtá etapa. Mletí slínku a přísad

Konečným pracovním stupněm při získávání hotového cementu je mletí slínku společně s přísadami nebo samostatně, po kterém následuje míchání. Proces je zcela mechanický, provádí se v mlýnských instalacích uzavřeného nebo otevřeného typu. Tento proces se liší od mletí surovin ve fázi přípravy tím, že slínek je mnohem tvrdší, navíc konečná frakce cementového zrna musí mít specifikovaná kritéria pro složení a velikost. Konstrukce mlýnů na slínek je podobná těm, které se používají ve fázi přípravy suroviny.

READ
Jak postavit televizi na stojan?

Schéma mletí cementu

Princip činnosti mlecí jednotky je následující:

  • Slínek obohacený o přísady je dopravován pásovým dopravníkem ze sil do mlýna.
  • Po broušení se materiál nasype do vykládacího čepu, poté se dostane do elevátoru. Cementová moučka se prosévá sítem o velikosti ok 0,08 mm, jemnost mletí je určena procentuálním zbytkem, zbytek neprosetého cementu by neměl být větší než 15 %.
  • Elevátor přenáší mletý slínek do separátoru odstředivé síly, kde je separován na mouku a obiloviny podle velikosti frakcí. Jemné mletí je považováno za hotový výrobek, drť se posílá na sekundární mletí do mlýna.
  • Dvoukomorová pneumatická čerpadla dopravují hotový cement potrubím do skladu sypkých materiálů. Kamery fungují střídavě. Pokud se cement dostane do pravého, pak je zleva vytlačena stlačeným vzduchem prachovzdušná směs. Pro zlepšení provzdušňování cementové moučky jsou v části komolého kužele, kterou je přiváděn stlačený vzduch, instalovány porézní příčky. Komory jsou vybaveny manometry, které umožňují regulovat tlak stlačeného vzduchu.

Na moderních technologických linkách je mletí prováděno metodou uzavřeného cyklu, což umožňuje dosáhnout vysoké kvality portlandského cementu se stabilními fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Při použití takového schématu vychází za separátorem cementová mouka se specifikovanými vlastnostmi. To má pozitivní vliv na energeticky úsporný zdroj průmyslové výroby. High-tech mlecí jednotky s automatickým řízením jsou vybaveny kontrolními měřiči.

Mlecí kapacita slínku závisí nejen na způsobu výpalu, ale také na složení minerálů slínku. Slínek vyrobený v šachtové peci má poréznější strukturu a snadněji se mele. Koeficient mletí pro takový slínek je 1,25. Koeficient pro slínek vyrobený v rotační peci je 1. Čím vyšší je tento ukazatel, tím vyšší je účinnost mlecí jednotky a tím nižší je spotřeba energie.

Silo na výrobu cementu

Některé výrobní linky s mlýny s otevřeným cyklem nepoužívají v okruhu separátor. Na takových linkách je cement odeslán do skladu bezprostředně za mlýnskou jednotkou. Kvalita takového cementu je nižší.

Před expedicí spotřebiteli se hotový cement skladuje v silech. Konstrukčně jsou moderní sila uspořádána ve formě obráceného komolého kužele ze železobetonu nebo kovu.

Sádra ve výrobě cementu

Analýza použitých technologií nám umožňuje dojít k závěru, že suchá metoda je považována za technologicky nejpokročilejší a nejmodernější. To jsou technologie, které LafargeHolcim používá ve svých cementárnách. Kromě získání produktů s vysokými výkonnostními charakteristikami a fyzikálními a chemickými vlastnostmi může tato metoda výrazně snížit náklady na spotřebované palivo, snížit nejméně 40 % objemu emisí plynů ze zpracování pecí, snížit spotřebu čerstvé vody a zároveň čas, získejte více slínku z 1 m³ pece.