Что такое клинкер в цементе: Что такое цементный клинкер? Состав и использование

Содержание

Цементный клинкер

В данной статье речь пойдет о таком материале как цементный клинкер. Данное вяжущее вещество получают методом обжига до спекания или плавления сырьевой смеси надлежащего состава и содержащий, в основном, высокоосновные силикаты и высоко — либо низкоосновные алюминаты кальция.

Характеристика клинкера

Цементный клинкер — это система из нескольких искусственных минералов, получаемых при обжиге сырьевой смеси.

Ниже приведена таблица примерного минералогического состава портландцементного клинкера:

1	Трехкальциевого силиката (алита)	3СаО х SiO2	40-65%
2	Двухкальциевого силиката (белита)	2СаО х SiO2	15-45%
3	Трехкальциевого алюмината	3СаО х Al2O3	4-12%
4	Четырехкальциевого алюмоферрита	4СаО х Al2O3 х Fe2O3	12-25%

Свойства клинкера

Свойства цементного клинкера зависят от химического состава исходного сырья и корректирующих технологических присадок и добавок, от способа обжига, охлаждения и помола. В роли разжижителей (при мокром способе) выступают многие вещества, а именно: жидкое стекло, сода, содовая вытяжка из торфа, сульфидно-спиртовая барда, торфощелочные вещества, триполифосфат и пр.

Для получения быстротвердеющего цемента, из которого преимущественно производят сборные железобетонные изделия и конструкции для того чтобы можно было сократить сроки их изготовления, используют цементный клинкер с высоким содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината и в этом случае данные минералы составляют окло 65-70% от общего веса клинкера. Данный вид портландцемента с высоким содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината, обладающий высокой экзотермией, с успехом твердеет при отрицательной температуре воздуха.

Ознакомьтесь также с гидравлической известью.

Цементный клинкер

Цементный клинкер представляет собой продукт, который производят в процессе обжига до состояния плавления или спекания сырьевой смеси определенного состава. Клинкер является промежуточным продуктом в процессе производства цемента.

В специальных печах, при очень высокой температуре (выше 1000 градусов) нагревают смесь известняков и разных глин, в итоге получая спекшийся гранулированный материал. Химически это смесь алюмината и алюмоферрита кальция с силикатами. Для приготовления цемента клинкер измельчают, добавляют в него гипс и другие вещества.

Стоимость клинкера находится в достаточно широких пределах и напрямую зависит от сорта. Применяется в самых разных ремонтно-строительных работах.

Производство цемента

В процессе нагревания смеси, которую получают из известняка (до 75%), глины (до 25%) либо других похожих по составу и активности материалов, до температуры +1450С достигается состояние частичного плавления – таким образом образуются гранулы клинкера.

Чтобы в итоге получить цемент, клинкер смешивается с 2-5% гипса (точный объем зависит от содержания SO3 в самом клинкере и марки гипса), затем перемалывается в тончайшую пыль. Благодаря гипсу удается обеспечить быстрое схватывание материала. Хотя, в некоторых случаях его частично заменяют иными формами сульфата кальция. При помоле также допускается вводить другие добавки.

Виды цемента, который производят из клинкера:

Портландцемент – после обжига известняков, глинистых примесей, мергелей получают раствор цемента. Клинкер обычно смешивают с доменным шлаком, ракушечником и другими добавками. Портландцемент производят двумя способами: мокрым (когда компоненты смалывают и смешивают с водой, потом обжигают) и сухим (аналогичные действия, но без воды). Из портландцемента делают высокопрочные бетоны, облицовочные плитки, монолитные конструкции, даже искусственный мрамор и т.д.

Романцемент – создается посредством обжига известняков (содержание глинистых минимум 25%) при температуре свыше +1000С. Применяют для производства блоков, стеновых панелей, бетонных смесей низких марок.

Стандартный клинкер предполагает такой состав:

Трехкальциевый силикат (алит) – активный минерал, достаточно интенсивно набирает прочность и твердость с выделением тепла.

Двухкальциевый силикат (белит) – медленно твердеет в первоначальной стадии.
Трехкальциевый алюминат – обладает низким уровнем стойкости под воздействием серно-кислых соединений.
Четырехкальциевый алюмоферрит – намного медленнее твердеет в сравнении с алитом, но все равно быстрее белита. Прочность демонстрирует более низкую, чем у алита.

Четыре главные фазы клинкера

Цементный клинкер – это основной материал, который используется для производства цемента разных марок. То есть, проводится два действия: сначала производится клинкер в виде гранул, который получают путем нагревания глины и извести (с добавками) методом плавления, потом клинкер смалывается, в него добавляется гипс и получается цемент.

Разные способы обработки обуславливают то, что клинкер может быть с элементарным химическим или минералогическим составом. От того, какие объемы клинкерных материалов использовались при обжиге, зависят свойства цемента: он может быть быстросохнущим, созданным специально для использования при минусе, обладать другими свойствами.

Состав представляет собой систему нескольких клинкерных минералов, которые появляются в процессе плавки и обжига. Но заметить части отдельных составляющих клинкера невозможно, так как речь идет об аморфных и тонкозернистых кристаллических фазах.

Прежде, чем производить цемент, клинкер подбирают по составу. Обычно речь идет о четырех основных фазах, указанных ниже. Кроме них, в небольших объемах в веществе могут присутствовать другие фазы (оксид кальция, щелочные сульфаты).

Алит

Самая важная составляющая любого клинкера для цемента. В составе должно быть минимум 50-70% трехкальциевого силиката (обозначается 3СаO*SiО2 или сокращенно C3S). Структура и состав данной фазы модифицируются благодаря размещению в решетке инородных ионов (в особенности Аl3+, Mg2+, Fе3+). Алит стремительно реагирует с водой, в нормальных цементах имеет самое большое значение для обеспечения прочности. Особенно важен алит для обеспечения набора прочности цемента в течение 28 суток.

Белит

Когда производится клинкер цементный, содержание белита должно быть равно 15-30%. Двухкальциевый силикат обозначается как 2СаO*SiО2 (либо сокращенно C2S), модификация происходит за счет добавления в структуру инородных ионов, чаще всего большей частью либо полностью присутствует в формате β-модификации.

Белит с водой реагирует достаточно медленно, не оказывает воздействия на уровень прочности цемента на протяжении 28 суток. Но он влияет на прочность в значительно поздние сроки, что также немаловажно. Так, через год в идентичных условиях показатель прочности чистого белита и чистого алита примерно одинаков.

Алюминатная фаза

Алюминатная фаза в клинкере цементном составляет 5-10%. Трехкальциевый алюминат обозначается как 3СаO*Al2O3, меняется по составу и структуре в некоторых случаях благодаря инородным ионам (в особенности Nа+, Si4+, К+, Fe3+). Фаза мгновенно реагирует с водой, из-за чего становится причиной быстрого высыхания, если в состав не был введен контролирующий скорость схватывания реагент, в качестве которого выступает обычно гипс.

Алюмоферритная фаза

Ферритная фаза составляет около 5-15% цементного клинкера, обозначается как 4CaO*Al2O3*Fe2O3 (сокращенно CaAlFe). Четырехкальциевый алюмоферрит существенно меняет состав при изменениях пропорции Al/Fe и нахождении в структуре инородных ионов.

Скорость реакции базы с водой может быть разной из-за отличий в составе. Как правило, показатель достаточно высокий на первых этапах, в более поздние сроки средний между показателями алита и белита.

Производство цемента и состав цементного клинкера

Состав цементного клинкера который получается от производства цементного камня по новой технологии. Способы схем процесса производства цемента из клинкера.

Производство цемента из клинкера

Романцемент — получают путем обжига известняков, содержащих глинистых не менее 25% при температуре 1000-1200 градусов по Цельсию. Применение: производство бетонов низких марок, стеновые панели, блоки.

Портландцемент — после обжига известняков, мергелей и глинистых примесей получают цементный клинкер. Клинкер смешивают с добавками (ракушечник, доменный шлак).

Способы производства портландцемента

1. Мокрый — компоненты измельчают и смешивают в присутствии воды, полученную суспензию (шлам) обжигают.

2. Сухой — все тоже самое, только в сухом состоянии.

Минералогический состав цементного клинкера

Трехкальциевый силикат (алит) является активным минералом. Быстро твердеет и набирает прочность, сопровождается значительным тепловыделением.

Двухкальциевый силикат (белит) в начальный период твердеет медленно.

Трехкальциевый алюминат — низкая стойкость против серно-кислых соединений.

Четырехкальциевый алюмоферрит твердеет медленнее алита, но быстрее белита. Прочность ниже алита.

Применение портландцемента

Приготовление растворов невысоких марок для кладочных и штукатурных работ, бетонные изделия.

Виды портландцемента

Глиноземистый — быстро твердеет. Получают путем обжига известняков и бокситов (богаты глиноземом). Процесс твердения сопровождается большим тепловыделением.

Свойства: сульфатостойкий, водонепроницаемый, жаростойкий, в 3-4 раза дороже портландцемента.
Применение: срочные ремонтные работы, аварийные работы, бетонные работы в зимних условиях, производство жаростойких бетонов.

Водонепроницаемый расширяющийся портландцемент получают путем тщательного измельчения глиноземистого цемента, гипса и гидроалюминатов кальция. При взаимодействии двух последних происходит образование гидросульфатоалюминатов кальция. Твердение сопровождается увеличением объема.

Применение: создание гидроизоляционных покрытий, заделка стыков и трещин железобетонных конструкций.

Быстротвердеющий портландцемент характеризуется быстрым нарастанием прочности.

Конечно, скорость твердения не сравнить с гипсом. Но самая быстрая из всех видов цемента.

Применение: возведение монолитных сооружений, приготовление высокопрочных бетонов.

Шлакопортландцемент жаро-, водо- и сульфатостойкий. Процесс твердения медленный.

Применение: изготовление железобетонных конструкций для работы в горячих цехах, гидротехнические сооружения.

Пуццолановый портландцемент твердеет медленно, требует систематического увлажнения.

Свойства: водостойкий, сульфатостойкий, не морозостойкий.

Применение: бетонные и ж/б конструкции.

Пластифицированный позволяет снизить водопотребление бетонных смесей и расход цемента на 5-8%.

Применение: дорожные бетоны, аэродромное и гидротехническое строительство.

Гидрофобный по своим свойствам похож на пластифицированный. Применение тоже.

Белый и цветной портландцемент

Белый изготавливают из сырья в котором мало окрашивающих оксидов (чистый известняк). Цветной — в которых много (охра, железный сурик).
Применение: облицовочные плитки, фактурный слой стеновых панелей, искусственный мрамор.

Сульфатостойкий портландцемент изготавливают из клинкера с другими примесями не более 7%.

Производство цемента

Цемент — это один из самых востребованных строительных материалов на рынке. Однако, производство готового цемента является затратным как по капитальным вложениям, так и по использованию энергии. Заводы по его производству обычно расположены вблизи мест добычи основного сырьевого компонента, каковым является известняк. Сам цемент используется в строительстве, как в чистом виде, так и в качестве основы для изготовления незаменимых материалов (бетона и железобетона).

Производство цемента начинается с добычи клинкера. Затем клинкер измельчают и получают вещество в виде порошка, в которое добавляют гипсовый компонент и другое. Расходы на добычу клинкера — большая доля затрат в себестоимости цемента. В итоге такая статья затрат, как добыча сырья, составляет долю в себестоимости готового продукта равную 70%.

Метод, с помощью которого осуществляют добычу и разработку залежей известняка называется «сносом». Используя этот метод, часть горной породы «сносят», освобождая путь к известняку желто-зеленого цвета. Глубина залегания известняка обычно составляет 10 м, толщина пласта равна 70 см. До принятой глубины породу желто-зеленого цвета можно встретить еще примерно четыре раза. На следующем этапе добытый известняк с помощью ленты для транспортировки отправляется на измельчение. Здесь известняковая порода должна приобрести размер кусков не более 10 см в диаметре. Измельченный до таких размеров известняковый компонент транспортируется на сушку и повторное перемалывание, где к нему добавляются другие составляющие. Затем известняковая смесь обжигается. Так происходит процесс получения клинкера.

Следующая стадия заключается в обработке клинкера. В первую очередь, клинкер дробят. Одновременно проходит процесс подсушки минеральных компонентов и дробление гипсового камня. Затем все компоненты смешивают и еще раз подвергают перемалыванию.

Поскольку сырье имеет порой разные технические и физические характеристики, то в промышленности существует три метода производства готового продукта. Так, при производстве цемента применяется три способа изготовления готовой смеси: мокрый, сухой и комбинированный.

Цементная смесь, произведенная мокрым способом, сделана на основе карбоната (мела), силикатов (глины) и добавок, содержащих железо. К последним относятся конвертерный шлам, огарки пирита и железистый продукт. При этом глина должна содержать влагу не более 20%, а мел не более 29%. Все компоненты смеси проходят измельчение в воде, в итоге получается суспензия, влажность которой составляет 30-50%. Суспензия, а вернее шлам, поступает в специальные печи, где проходит обжиг. Печь для обжига имеет весьма внушительные размеры: ее высота составляет 7 м, а длина — 200 м. В процессе обжига из шлама происходит выделение углекислот. На выходе из печи после обжига получается клинкер, который имеет вид шариков. Эти шарики измельчают и получают готовую цементную смесь.

При сухом способе производства происходит сушка всех сырьевых составляющих цемента, и только затем перемалывание. Таким образом, смесь имеет вид порошка.

При комбинированном способе осуществляется частичное использование двух предыдущих. Таким образом, комбинированный способ производства подразделяется на два вида. При первом из них смесь сырьевых компонентов готовят по мокрому способу, и только затем влажность смеси снижают с помощью специальных фильтров, она не должна превышать 16-18%. Потом эту массу отправляют на обжиг. При втором виде для получения смеси используется способ сухого получения первоначальной смеси, а затем в нее добавляют воду. Так получают гранулы, размер которых составляет не более 10-15 мм. Затем эти гранулы отправляют в печь для обжига.

Дата публикации статьи: 6 ноября 2014 в 11:32
Последнее обновление: 19 января 2021 в 15:50
Предложить свою заметку или пресс-релиз

Цементный клинкер — Справочник химика 21

Основные направления использования фосфогипса [3] — химическая мелиорация солонцовых почв интенсификация производства портландцемента производство строительного гипса и высокопрочного гипсового вяжущего производство серной кислоты и цементного клинкера. [c.230]

В печах для обжига известняка и цементного клинкера весьма желательно использовать тепло отходящих газов для сушки и предварительного подогрева сырых материалов перед их загрузкой, а обожженный конечный продукт охлаждать потоком вторичного воздуха, подаваемого на сжигание газового топлива. Теплообмен между кусковым материалом и газами может осуществляться в небольших вращающихся печах, однако для этих целей чаще используют вертикальные бункера или сушилки, применяемые как подогреватели или контактные холодильники. [c.295]

Большое значение имеют эти процессы при выделении кристаллической фазы из стекол и расплавов, при образовании кристаллических эмалей, глушеных глазурей, молочных стекол, при получении стеклокристаллических материалов, коллоидном окрашивании стекла и др. Они оказывают большое влияние на свойства материала в технологии керамики и цементного клинкера, при обжиге которых образуется определенное количество жидкой фазы, выделяющей при охлаждении кристаллическую. [c.218]

Источник пылегазового выброса — вращающаяся печь обжига цементного клинкера. Уловленный материал в сухом виде [c.65]

Пример 16. Составить материальный баланс обжиговой печи в производстве цементного клинкера для портландцемента (на 1 т клинкера), если в состав шихты входит 20% строительной глины и 80% известняка. Состав сырья, % (масс.) строительная глина — Si02 — 72,0 AI2O3—16,0 РегОз — 7,0 К2О—1,7 ЫагО — 3,3 известняк — СаСОз — 95,0, примеси — 5,0. [c.18]

Так, например, быстрое охлаждение цементного клинкера, всегда применяемое после его обжига, предотвращает образование крупных кристаллов. Быстро охлажденный клинкер состоит из сравнительно мелкокристаллических и аморфных частиц, что определяет более высокую активность цемента, получаемого из клинкера. [c.165]

Ускорение и замедление процессов твердения цемента. Известен ряд веществ, применяемых в качестве добавок для ускорения или замедления твердения портландцемента, его специальных видов и аналогов. Известно, что трехкальциевый силикат 3S количественно преобладает в цементном клинкере и поэтому на процесс твердения цемента можно влиять добавками, ускоряющими или, наоборот, замедляющими гидролитическое разложение 3S. [c.185]

Добавка к портланд-цементному клинкеру прн помоле [c.284]

Чем больще цепей будет в печи, тем больщую долю тепла газов можно использовать. Но чем больще цепей, тем выще сопротивление движению газов и сильнее пылеобразование. Чтобы газу было удобнее двигаться, цепей не должно быть вообще. А чтобы теплу удобнее переходить от газа к цементному клинкеру, все пространство печи должно быть заполнено цепями. Четко выраженное техническое противоречие Как его преодолеть [c.83]

При измельчении цементного клинкера с начальной крупностью кусков 38 мм в мельнице, имеющей размер кольца 1100 X X 300 мм, получены следующие результаты [c.93]

При измельчении цементного клинкера производительность измельчителя составляет около 100 кг/ч продукта крупностью 0,085 мкм. При такой производительности установки удельный расход энергии составляет около 200 кВт-ч/т вместо 25— 30 кВт-ч/т, расходуемых на многокамерных барабанных мельницах. [c.158]

Поверхностно-активные пластифицирующие вещества можно вводить в смесители при изготовлении бетонных или растворных смесей или добавлять в мельницу при помоле цементного клинкера. В последнем случае добавки, как уже указывалось, служат их интенсификаторами помола. [c.170]

Природный известняк и глину до их поступления в печи обжига известняка и цементного клинкера обычно высушивают. Однако при производстве цементного клинкера по мокрому способу (рис. 62) сначала приготовляют жидкое цементное тесто (шлам), из которого все примеси удаляют путем осаждения. После этого чистый шлам перед нагревом и кальцинацией обезвоживают в специальных вращающихся обжиговых печах (их длина —до 200 м). Совершенно ясно, что исключительно большие размеры установок (производительность до 1000 т/сут цементного клинкера) и большое потребление ими топлива в большинстве случаев делают невыгодным применение СНГ. Суточный расход СНГ на большой вращающейся обжиговой печи (производительность до 1000 т/сут цементного клинкера, удельный расход тепла в среднем 6699 кДж/кг клинкера) составит примерно 145 т бутана (низшая теплота сгорания 46055 кДж/кг). Годовая потребность в СНГ при этом составит около 36 тыс. т. Такие большие количества СНГ поставляются лишь в те отрасли промышленности, где в конечных продуктах и дымовых газах, выбрасываемых через дымовую трубу, должно быть минимальное содержание серы. [c.294]

Для производства известняка требуется более короткое время протекания процесса. Здесь легче использовать СНГ. Сравним технические характеристики современных вращающихся печей соответственно для обжига известняка и цементного клинкера диаметр—2,6 и 6,5 м длина —69 и 190 м частота вращения —60 и 1,5 об/мин температура реакции—1100 и 1500°С производительность— 125 и 1500 т/сут удельный расход тепла — 4,18—5,44 и 5,44—6,28 ГДж/кг. Иногда для предотвращения засорения из-за увеличения шихты в объеме увеличивают поперечное сечение печей для производства известняка в непосредственной близости от разгрузочного конца. Рабочие температуры в таких печах несколько ниже, чем в цементных, поэтому в некоторых конструкциях их отсутствует огнеупорная футеровка, что требует решения вопроса о наружной теплоизоляции. [c.295]

Сушка наполнителя осуществляется во вращающихся печах, размеры, тепловая мощность и рабочая температура которых значительно меньше, чем у печей, применяемых для обжига известняка и цементного клинкера. [c.300]

При протекании различных производственных процессов, связанных с механической обработкой материалов, аэрозоли образуются диспергационным способом. Например, появление пыли при погрузочно-разгрузочных работах, при взрывных и сельскохозяйственных работах, при размалывании цементного клинкера на производстве цемента, при размоле злаков и т. п. Специальные пульверизационные аппараты позволяют получать аэрозоли, используемые в медицине или для борьбы с вредителями сельского хозяйства. [c.290]

Сначала изготовляют сырьевую смесь требуемого состава, потом ее обжигают до спекания и при этом получают цементный клинкер, который затем размалывают в тонкий порошок. [c.177]

Характеристика отдельных составных частей цементного клинкера. Определение минералогического состава клинкера дает возможность выявить основные свойства цемента. [c.180]

Взаимодействие минералов цементного клинкера с водой. Все минералы цементного клинкера образовались при высоких температурах и поэтому представляют собой безводные соединения. При обычной температуре они в небольшой степени растворимы в воде, а образующиеся при этом гидратированные формы, как более устойчивые, точнее говоря (см. гл. I, 3) за исключением гидроокиси кальция, прак- [c.181]

На цементных заводах для интенсификации помола применяют мылонафт, асидол, кубовые остатки синтетических жирных кислот и другие поверхностно-активные добавки, которые вводят в мельницы в количестве 0,05—0,3% от веса цементного клинкера. [c.166]

Таковы основные химические реакции, происходящие при взаимодействии важнейших составляющих цементного клинкера с водой. [c.183]

Слушатели работали у доски, а я думал хорошо, что хитрые бразерсы не увидели возможности производства цемента в оловянной ванне. А ведь почти полная аналогия В одном случае — роликовый конвейер, непомерно усложненный из-за предельного измелу1ения роликов. В другом — трубный конвейер, тоже непомерно усложненный из-за предельного увеличения трубы. В обоих случаях нужно раздробить объект на атомы, т. е. расплавить металл. Стекло и цементный клинкер родственны по химическому составу, значит, годится все та же оловянная ванна. Вот только температура для обработки клинкера требуется более высокая — до полутора тысяч градусов. Впрочем, это облегчает выбор металла-носителя можно использовать металлы с высокой температурой плавления, например чугун. [c.83]

Это расхождение обусловливается следующими причинами 1) образованием в кристаллических фазах цементного клинкера твердых растворов, 2) реакциями, происходящими между жидкой фазой клинкера и образовавшимися кристаллическими продуктами, 3) образованием в зависимости от скорости охлаждения клинкера разных количеств стекловидной фазы переменного состава. [c.103]

Жидкая фаза цементного клинкера по химическому составу резко отличается от обычного стекла. В стекловидной фазе цементного клинкера содержание кремнезема не-превышает 7%, в то время как в обычном стекле оно доходит до 70% и выше. Поэтому условия для образования стекловидной фазы в клинкере при неполном охлаждении менее благоприятны, чем у кремнеземистого стекла, ибо вязкость их при соответствующих температурах резко различна. [c.105]

Задача 5,6, Современная цементная печь — гигантская вращающаяся труба (длина до 250 м, диаметр до 7 м). Расположена труба наклонно, и вдоль нее медленно передвигается поток сырья — цементного клинкера, Над сырьем несутся раскаленные газы. Даже неспециалист может представить, насколько трудн о передать тепло от газа к сырью ведь газ соприкасается только с поверхностью сырьевого потока. Чтобы улучшить условия теплопередачи (от этого зависят производительность и экономичность), давно было предложено навешивать внутри печи цепные завесы. MeтaлJ ичe киe цепи помогают переносу тепла от газа к сырью.., и увеличивают пылеобразование, размалывая обжигаемое сырье. После изобретения цепных завес наступила пауза, тянувшаяся десятки лет. Если хотели улучшить теплопередачу, просто навешивали дополнительные цепи. В современной печи общий вес цепей превышает 100 тонн. Естественно, появился поток мельчайших изобретений на тему повесим цепи не так, а так … Цепная завеса выпол- [c.82]

Из оксида кальция, песка и глины образуется цементный клинкер. Продукты содержащие диоксид серы газы, цема1тный клинкер. [c.250]

При производстве цемента содержащиеся в топливе сернистые соединения взаимодействуют с богатыми известняком компонентами сырья и переходят в цементный клинкер, поэтому в качестве топлива в данном случае можно использовать богатые серой уголь и мазут. Уголь — достаточно загрязненное топливо. К тому же на приобретение и установку дорогостоящего оборудования для размола, сортировки и транспортировки пылеугля требуются значительные капитальные затраты. По этой причине в большинстве стран при выборе вида топлива предпочтение отдается мазуту. Например, во Франции на долю мазута приходится 80 %, в ФРГ — 66%, Швеции — 78%, Швейцарии — 86 % от общего количества топлива, потребляемого в цементной промышленности. Даже в Великобритании с ее большими запасами угля и традиционным использованием его в тяжелой промышленности 76 % от всего потребляемого в производстве цемента топлива приходилось на долю мазута (по данным 1976 г.). В Нидерландах и Бельгии в цементной промышленности потребляется природный газ, добываемый на Гронингенском месторождении. В 1976 г. в Нидерландах на его долю приходилось 48 %, в Бельгии — 41 % от всего количества топлива, потребляемого в цементной промышленности. Следовательно, низкое содержание серы и низкая излучательная способность пламени не являются препятствием для перевода обжиговых печей с угля и мазута на газовое отопление. [c.295]

Химическое взаимодействие добавок с минералами цементного клинкера и продуктами их гидратации с образованием нерастворимых соединений часто сопровождается хсмосорбцией. Хемосорбция происходит за счет остаточных валентных ионных или координационных сил поверхности. В первую очередь процессы хемосорбции протекают на активных участках поверхности, наиример на углах или ребрах кристаллов, обладающих большой валентной ненасы-щенностью. Хемосорбция сопровождается образованием химических соединений и тонкой, но прочной защитной пленки иа поверхности сорбента. [c.115]

Силикатные цементы синтезируют обжигом (при 1400—1600Х) до спекания тонкоизмельченной смеси известняка и богатой SiOa глины. При этом частично разрушаются связи Si—О—Si и А1—О—А1 (т. е. деполимеризуются исходные алюмосиликаты глины), образуются относительно простые по структуре силикаты и алюминаты кальция и выделяется Oj. Тонко измельченный цементный клинкер, будучи замешан с водой в тестообразную массу, постепенно твердеет. Этот переход (схватывание цемента) обусловливается сложными процессами гидратации и поликонденсации составных частей клинкера, приводящими к образованию высокомолекулярных силикатов и алюминатов кальция. [c.577]

Шестой международный конгресс по химии цемента Химия цементного клинкера.— М. Стройнздат, 1976, т. 1. [c.326]

Тонко измельченный цементный клинкер с водой образует тестообразную массу, способную со временем затвердевать. Схватывание цемергта обусловливается сложными физико-химическими процессами (б частности, гидролиза и гидратации), приводящими к образованию высокомолекулярных гидросиликатов и гидроалю-ыипатов кальция. [c.269]

Для получения цемента известково-глинистую породу (мергель) или смесь глины с известняком СаСО) и песком SiOa прокаливают во вращающейся печи при 1500 °С. Из печи выходит плотная спекшаяся масса — цементный клинкер, состоящий из оксидов СаО ( 60% (масс.) , SiOi ( 20%), Л11О3 ( 10%) и других оксидов ( 10%). Клинкер размалывают в тонкий порошок — цемент. [c.339]

На диаграмме указана нижняя граница устойчивости трехкальциевого силиката 1250 С. Вблизи этой температуры разложение протекает сравнительно медленно, но при 1150—1200° С с большой скоростью при более низких температурах скорость распада очень мала, в результате чего в сухой среде aaSiO, может существовать длительное время в неустойчивом переохлажденном состоянии. Трехкальциевый силикат является одной из основных составляющих портланд-цементного клинкера, обеспечивающей цементам высокую гидравлическую активность. Неустойчивое состояние характеризуется повышенным запасом энергии, что и обусловливает высокую гидравлическую активность. ajSiOg. [c.107]

Гидросиликаты кальция образуются в обычных условиях при взаимодействии СаО и S 02 в водной среде, при взаимодействии с водой. беаводных силикатов кальция и минералов цементного клинкера. [c.108]

Минералогический состав порт-ландцементного клинкера и характеристика отдельных составных частей его. Цементный клинкер представляет собой систему из нескольких искусственных минералов, образовавшихся при обжиге сырьевой смеси. Отдельные составные части клинкера нельзя различить невооруженным глазом, так как клинкер состоит из весьма тонкозернистых кристаллических и аморфных фаз. [c.179]

Кристаллизация минералов в таких сложных по составу системах, как цементный клинкер, часто сопровождается образованием твердых растворов. Поэтому некоторые минералы клинкера, строго говоря, не представляют простых индивидуальных соединений. Так, 3 a0-Si02 выделяется с небольшим содержанием алюминия и магния. [c.180]

Иначе протекает процесс взаимодействия трехкальциевого алюмината с водой в присутствии гипса. Как указывалось, при помоле цементного клинкера в мельницу всегда добавляют небольшое количество гипса aS04 2HzO для регулирования сроков схватывания цемента. Цемент без добавки гипса может схватываться очень быстро, так как реакция С3А с водой протекает с большой скоростью и шестиводный трехкальциевый алюминат вызывает чрезмерно раннее структу-рообразование в цементном тесте, что затрудняет или делает невозможным операции перемешивания, укладки и уплотнения бетонных смесей. Замедление указанной реакции достигается введением гипса, который взаимодействует с находящимся в растворе гидроалюминатом, образуя малорастворимый гидросульфоалюминат кальция (см. гл. II, 8) [c.183]

Цементный камень, образующийся в результате взаимодействия минералов цементного клинкера с водой, включает следующие основные части 1) гидроокись кальция 2) гидросиликаты кальция 3) гидроалюминаты кальция 4) гидроферриты кальция. Практически цементный камень имеет большее или меньшее количество заполненных воздухом или водой пор, так как при затворении бетонных смесей всегда берут (для придания им должной пластичности) больше воды, чем требуется для реакций твердения. [c.185]

Экзотермична и реакция синтеза минералов цементного клинкера ( 3S, 2S, 4AF) на основе оксидов. Однако для осуществления таких реакций требуются определенные условия, которые будут рассмотрены ниже. В то же время реакции получения СаО и синтеза минералов на основе СаСОз требуют значительных затрат теплоты. [c.42]

Цемент клинкерный получение — Справочник химика 21

В связи с многокомпонентностью цемента исследователи неоднократно обсуждали полученные результаты по фазовому анализу твердеющей цементной системы с точки зрения кинетики гидратации отдельных клинкерных минералов, очередности возникновения новообразований и их количественного соотношения в различные периоды твердения этой сложной системы [56—58, 76, 106, 111, 128]. [c.74]
Важной и нерешенной до настоящего времени является задача производства материалов, снижающих материало-, энерго-, трудоемкость строительства и стоимость зданий и сооружений. По-прежнему в производстве строительных изделий и конструкций основным вяжущим является клинкерный цемент, для производства силикатных стеновых материалов — известь, технологические процессы получения которых достаточно дороги и энергоемки, требуют больших капитальных затрат. В связи с этим важной задачей остается поиск более дешевых строительных материалов и энергосберегающих технологий их производства. [c.5]

Среди строительных материалов достойное место занимают гипсовые вяжущие и изделия на их основе, которые характеризуются хорошей огнестойкостью, звукоизолирующей способностью, гигиеничностью, широким диапазоном прочностных характеристик и малой теплопроводностью. При этом удельные капитальные затраты на производство гипсовых вяжущих в 2, а энергозатраты в 4 раза ниже, чем на получение клинкерных цементов. [c.5]

Тонкость помола определяется путем взвешивания остатков на ситах. Чем более тонко смолота правильно составленная по химическому составу сырьевая смесь, тем лучше происходит образование клинкерных минералов при обжиге ее во вращающейся печи. Но слишком тонкий помол сырьевой смеси связан с излишним расходом электроэнергии. Установлено, что для получения цемента хорошего качества необходима следующая тонкость помола шлама, характеризующаяся остатками на ситах № 021 — от 0,4 до 0,8% и на сите № 008 — от 5 до 8% в зависимости от свойств сырья. Физические свойства размалываемых материалов оказывают большое влияние на производительность мельницы. [c.159]

Ряд докладов и выступлений посвящен теоретическим вопросам структурообразования цементного клинкера и роли отдельных клинкерных минералов в формировании основных свойств цемента, а также способам получения цементов, обладающих специальными свойствами (быстротвердеющего, тампонажного и др.). [c.268]

При исследовании процессов образования клинкерных минералов в присутствии фосфатов было установлено вредное влияние фосфатов на образование трехкальциевого силиката одновременно выявлена возможность получения портланд-цемента (марки 400 по ГОСТ) при работе с шихтами определенного состава с ограниченным содержанием окиси кальция. [c.6]

Важным показателем качества цемента является отсутствие свободной СаО. Вся она должна быть связана клинкерными минералами. При гашении свободная известь значительно увеличивается в объеме, отчего в затвердевшем цементе создаются вредные напряжения, приводящие к образованию трещин и разрушению полученного бетона. [c.151]

Цементная промышленность будет работать над получением и организацией массового производства цементов с заданными свойствами за счет введения в шихту микроэлементов, изменения формы и размеров кристаллов клинкерных минералов путем создания направленных режимов обжига и охлаждения клинкера, улучшения качественных характеристик цемента введением добавок к готовому цементу, изменяющих процесс твердения в нужном направлении. [c.179]

В целях получения более убедительных данных о незначительном влиянии минералогического состава цементов на процессы сорбции предельных жирных кислот мы решили провести исследование на чистых клинкерных минералах трехкальциевом силикате, р-двухкальциевом силикате, трехкальциевом алюминате и четырехкальциевом алюмоферрите. На рис. 3 представлены изотермы сорбции масляно кислоты на чистых клинкерных минералах. [c.286]

Прп создании огнеупорных материалов для различных областей промышленности, напрпмер строительных материалов (получение стекла, керамики, цементов), черной и цветной металлургии, также необходимо учитывать явление смачпванпя. Причем приходится создавать для каждой технологии такие материалы, которые, находясь в контакте с металлом, клинкерной жидкостью плп стекломассой, в наименьшей степени смачивались ими. Следует помнить, что от этого зависят не только срок службы огнеупоров, но и, например, как в стекловарении, качество синтезируемого материала. [c.119]

Вышеизложенные результаты изучения процессов гидратации относились к чистым клинкерным минералам. Для выяснения возможности приложения выводов к процессам гидратации порт-ланд-цемента было произведено изучение двух типов гидратированного портланд-цемента при помощи электронного микроскопа. На рис. 9 приведены микрофотографии продуктов гидратации портланд-цемента при различных увеличениях. Полученные результаты позволяют утверждать, что в гидратированном портланд-цементе не наблюда1ется каких-либо соединений, отличающихся от соеди- [c.24]

В свете изложенных рассуждений общая схема гидратации и твердения мол-сет быть дана в следующем виде. Получение клинкерных минералов, которые загадочно называются носителями гидравлических свойств , представляет собой, с кристаллохимической точки зрения, не что иное, как получение минералов, способных к цеолитному поглощению воды. При смещении с водой относительно крупные кристаллы этих минералов (10—40 у-в среднем) цеолитно поглощают воду. Вследствие различных по размерам и форме пустот и скважин в кристаллических ячейках, скорость проникновения воды ли, как говорят, скорость гидратации у различных минералов различна. В результате накопления на поверхности зерен цемента гидратированных оболочек последние начинают постепенно раскалываться по плоскостям наименьшей прочности выделяются в воду затвердевания в виде большого количества мелких кристаллов гидратированных клинкерных минералов. Одновременно происходит переход кристаллической решетки Сз5 из напряженной и деформированной 3 устойчивую и ненапряженную решетку гидратированного 28. [c.194]

Получение клинкера — наиболее сложный и эне,ргоемкий процесс. Он требует больших капитальных и эксплуатациовных затрат. Удельная стоимость клинкера среди всех статей, слагающих стоимость портландцемента, достигает 70—80%- Этим определяется требова1ние максимально экономить клинкер, заменяя его по возможности гидравлическими добавками и шлаками, а также изыскивать пути для более полного иопользования клинкерной составляющей в цементе. [c.33]

Рассмотрим подробнее наиболее важные из перечисленных мероприятий. Большое влияние на прочность цемента как в ранние, так и в поздние сроки твердения оказывает минералогический состав клинкера. Последний прн получении БТЦ должен содержать повышенные количества быстро твердеющих клинкерных минералов — трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината при соответственно уменьшенном количестве менее активных — двухкальциевого силиката и алюмоферритной фазы. Иными словами, цемент должен быть алюминатно-алитовым с повышенными значениями коэффициента насыщения и глиноземного модуля. Оптимальный минералогический состав клинкера на каждом заводе устанавливается с учетом особенностей сырья и технологического оборудования. В порядке общих соображений можно указать, что расчетное содержание СдЗ должно находиться в пределах 50—55 о, а СзА — 8—11 % в сумме СдЗ+СзА должны составлять 60—65%. [c.488]

Достаточно надежно более тонкое измельчение клинкерной части обеспечивается при двухступенчатом помоле, при котором вначале размалывается клинкер до удельной поверхности порядка 2000—2500 см- г, а затем к полученному грубодисперсному портландцементу добавляется дробленый микронаполнитель, и смесь вновь размалывается до необходимой тонкости. При повторном помоле портландцемента с такими твердыми породами, как кварцевый песок, гранит, отвальный доменный шлак и т. д., частички последних выполняют роль мелющих тел и способствуют дальнейшему интенсивному измельчению зерен клинкера. В случае мягких микронаполнительных добавок домол цемента менее значителен, но дисперсность его значительно превосходит дисперсность добавки (при удельной поверхности смешанного цемента порядка 3000— 4000 см /г). [c.594]

Характеристика клинкера — статьи на тему Цемент

Подобно тому, как, например, гранит состоит из определенных природных минералов, так и цементный клинкер представляет собой систему из нескольких искусственных минералов, образовавшихся при обжиге сырьевой смеси. Но в отличие от гранита отдельные составные части клинкера нельзя различить невооруженным глазом, так как клинкер состоит из тонкозернистых кристаллических, а также аморфных фаз.
Примерный минералогический состав портландцементного клинкера:
1. Трехкальциевый силикат (алит)- 3 СаО х SiO2- 40-65%;
2. Двухкальциевый силикат (белит)- 2 СаО х SiO2- 15-45%;
3. Трехкальциевый алюминат- 3 СаО х Al2O3- 4-12%;
4. Четырехкальциевый алюмоферрит- 4 СаО х Al2O3 х Fe2O3- 12-25%.
Суммарное содержание алита и белита обычно находится в пределах 70-80%. Следовательно, в портландцементном клинкере количественно преобладают силикаты кальция. Поэтому данный цемент одно время называли силикатным.
Кроме указанных важнейших минералов в клинкере содержатся в небольших количествах и другие алюминаты и алюмоферриты кальция, а также феррит кальция. Наряду с кристаллическими фазами в клинкере имеется аморфное вещество в виде незакристаллизованного стекла (6-10%). В небольших количествах (не более 5%) в клинкере содержится окись магния, так как карбонат магния- это почти неизбежная природная примесь в известняках. В клинкере иногда встречается свободная окись кальция (до 1%) как результат неполного обжига клинкера, т.е. погрешностей в технологии обжига. Наконец, в клинкере могут быть соединения (до 1-2%), образованные щелочными окислами- окисями натрия и калия. Эти окислы переходят в клинкер из сырьевых материалов и золы твердого топлива.
Зная свойства клинкерных минералов, в частности величину тепловыделения при взаимодействии с водой, и минералогический состав данного клинкера, можно в первом приближении выявить основные особенности цемента, получаемого из этого клинкера.
Трехкальциевый силикат (алит) химически очень активен в реакции с водой. Об этом свидетельствует величина его тепловыделения при гидратации, особенно за первые трое суток. Он обладает способностью быстро твердеть и при твердении развивает большую прочность. Поэтому высокое содержание трехкальциевого силиката имеет важное значение для качества цемента. Высокомарочные и быстротвердеющие цементы должны содержать большое количество алита.
Двухкальциевый силикат (белит) значительно менее активен, на что указывает не только тепловой эффект гидратации, но и медленный ход тепловыделения: за трое суток выделяется только 10% от всего тепла гидратации. Твердеет он очень медленно. Но на протяжении нескольких лет прочность при благоприятных для твердения условиях неуклонно возрастает.
Трехкальциевый алюминат является наиболее активным клинкерным минералом; у него наибольшее тепловыделение, причем за трое суток выделяется не менее 80% от тепла гидратации. Трехкальциевый алюминат очень быстро твердеет. Однако продукт твердения имеет низкую прочность.
Четырехкальциевый алюмоферрит по величине тепловыделения при реакции с водой занимает промежуточное положение между трехкальциевым и двухкальциевым силикатом. Четырехкальциевый алюмоферрит твердеет значительно медленнее, чем трехкальциевый силикат, но быстрее, чем двухкальциевый. Прочность тоже выше, чем у продукта гидратации двухкальциевого силиката.
Приведенные краткие характеристики клинкерных минералов дают некоторое представление о влиянии их количественного содержания в клинкере на свойства данного цемента. Так, если требуется получить быстротвердеющий цемент, нужный, например, в производстве сборных железобетонных изделий и конструкций для сокращения сроков их изготовления, то применяют клинкер с повышенным содержанием трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината. Эти минералы в сумме должны составлять не менее 65-70% от веса клинкера. Для бетонных работ в зимнее время тоже удобен цемент с относительно большим количеством трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината. Такой цемент отличается высокой экзотермией. Поэтому бетон в какой-либо конструкции, защищенной от потери тепла, может успешно твердеть и при отрицательной температуре воздуха.
В строительстве часто требуется цемент с умеренной экзотермией преимущественно для массивных бетонных гидротехнических сооружений. Известно, что при большом тепловыделении твердеющего цемента бетон сильно расширяется во внутренних частях массива и меньше в наружных, которые естественно охлаждаются воздухом или водой. Объемные деформации, возникающие при неравномерном расширении и сжатии бетона, вызывают образование трещин и часто приводят к аварийному разрушению сооружений. Поэтому в массивных бетонных конструкциях (например, гидротехнических сооружений) не применяют цементы, отличающиеся большим тепловыделением.
Для получения цемента с умеренной экзотермией клинкер должен содержать относительно небольшое количество трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината.
На свойства цемента помимо указанных важнейших клинкерных минералов влияют также содержащиеся в нем окиси магния, кальция, калия и натрия.
В правильно изготовленном и охлажденном клинкере значительная часть свободной кристаллической окиси магния (периклаза) растворена в стекловидной фазе в виде очень мелких кристаллов; мелкие же кристаллы, притом находящиеся в тонкомолотом цементе, успевают гидратироваться в той стадии, когда цемент еще не затвердел. В этот период увеличение объема отдельных составляющих цемента не вызывает разрушения массы, сохранившей некоторую пластичность. Поэтому современная технология почти полностью исключает вредное влияние окиси магния на цемент при ее содержании в клинкере до 5%.
Свободная окись кальция присутствует в нормальных клинкерах, как указывалось, в незначительных количествах и притом в виде очень мелких частиц. Чем мельче частицы, тем они быстрее гидратируются. При таких условиях процесс гидратации свободной извести в бетоне обычно не представляет опасности.
Щелочные окислы присутствуют в клинкере в разных химических соединениях, например в виде алюмината калия К2О х Аl2О3.
Если в каменных заполнителях бетонов имеется опаловидный кремнезем, т.е. водная двуокись кремния (SiO2 х nh3O) в аморфном виде, то присутствие щелочных окислов в цементе может вызвать разрушение бетона. Содержание этих окислов в клинкере составляет в среднем около 0,5%.
Причины такого разрушения заключаются в следующем. Щелочные окислы реагируют с двуокисью кремния, находящейся в каменных заполнителях в деятельном, активном реакционноспособном виде, образуя водорастворимые силикаты калия или натрия. Они в свою очередь взаимодействуют с гидроокисью кальция цементного камня с образованием кальциевых солей и тем самым нарушают прочность и стойкость слоя цементного камня, находящегося на границе с зернами заполнителя. В связи с этим в методы испытания заполнителей для бетона введено определение содержания опаловидного кремнезема.
Таким образом, выбор цементов для различных областей применения следует сообразовывать с минералогическим и элементарным химическим составом клинкера.
Необходимо более подробно рассмотреть вопросы, касающиеся взаимодействия минералов цементного клинкера с водой. Тогда станет еще более ясно, как именно надо учитывать минералогический состав клинкера при выборе цементов для изготовления бетонов различного назначения.

Украина запретила импорт российского цементного клинкера — Экономика и бизнес

КИЕВ, 29 августа. /ТАСС/. Украина запретила импорт российского цементного клинкера. За соответствующее решение проголосовали в среду члены украинского правительства.

«Цементный клинкер добавлен в перечень товаров, запрещенных к ввозу на территорию Украины из России», — сообщили корреспонденту ТАСС в министерстве экономического развития и торговли (МЭРТ) Украины. Такая мера, считают в кабинете министров, позволит защитить экономические интересы страны в связи с запретом РФ на ввоз ряда украинских товаров, а также на транзит товаров через Россию в Казахстан и Киргизию.

По данным МЭРТ, импорт российского цементного клинкера на Украину в 2017 году вырос почти вдвое против 2016 года, составив почти 0,9 млн тонн стоимостью $32,9 млн. «Существует тенденция к дальнейшему увеличению доли импорта цементного клинкера, что связано с недобросовестной конкуренцией через заниженные цены на энергоносители в РФ. Это может привести к остановке отечественного производства, где заняты около 5,5 тыс. человек», — отметили в ведомстве.

В правительстве уверены, что запрет на ввоз этой продукции из России не создаст дефицит цемента, а в случае необходимости его можно импортировать из соседних стран ЕС. «Решение кабинета министров также будет способствовать увеличению производства цемента украинскими предприятиями», — отметили в МЭРТ.

В мае правительство Украины дополнило список запрещенных к ввозу из РФ товаров шифером. В перечне оказался товар, который классифицируется по таможенному коду 3102 40 10 00 (смеси нитрата аммония с карбонатом кальция или иными неорганическими веществами, которые не являются удобрениями, с содержанием азота не более 28%).

Постановление о запрете ввоза в страну ряда российских товаров вступило в силу на Украине в 2016 году. В конце 2017 года действие постановления было продлено до 2019 года. В запретный список, в частности, включены ряд российских продовольственных товаров, хлебобулочные, мучные, кондитерские изделия, шоколадные конфеты, мясо, рыба, кофе, чай, детское питание (всего 43 вида).

Цементный клинкер — обзор

5.3.1 Сырье для производства цементного клинкера

Процесс производства цементного клинкера включает тщательное перемешивание и последующую термообработку смеси известковых пород, таких как мел или известняк, и глинистых пород, таких как глина или сланец. Оксиды кальция, кремния, оксида алюминия и железа, присутствующие в этих материалах, претерпевают ряд химических реакций, которые приводят к образованию клинкерного материала с основными соединениями: силикат трикальция (C ₃ S), силикат дикальция (C ₂ S). , алюминат трикальция (C ₃ A) и алюмоферрит тетракальция (C ₄ AF).После охлаждения и хранения клинкер измельчают до мелкого цементного порошка и добавляют гипс в качестве источника сульфата кальция для улучшения характеристик схватывания цемента в будущем.

Производство цементного клинкера связано с высокими требованиями к природным ресурсам, и большое количество выбросов CO ₂ также генерируется за счет энергии, необходимой для преобразования карбоната кальция (CaCO ₃) в известняке в оксид кальция (CaO) (широко известный как лайм). Таким образом, это вызвало интерес к использованию переработанных и вторичных материалов, таких как доменный шлак, цементная пыль и летучая зола, в качестве альтернативных источников необходимого кальция (без процесса конверсии из CaCO ₃), кремния, глинозема и оксиды железа.

Химический состав МИБА предполагает, что он также потенциально может служить ценным ресурсом при производстве цементного клинкера. На основании предыдущего анализа характеристик материала в главе 4 было установлено, что MIBA в среднем содержал SiO ₂, CaO, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ 37,4%, 22,2 %, 10,2% и 8,3%. Огромный размер рынка производства цемента — еще одна причина, по которой эта торговая точка является очень привлекательной, поскольку использование MIBA даже при очень низких процентных показателях с определенной степенью регулярности в мировом масштабе может достигать больших объемов в целом.

Проведенная работа и появляющиеся результаты по использованию МИБА как части сырья при производстве цементного клинкера описаны в Таблице 5.6. Зольный остаток использовался с относительно низким содержанием, до 15%, вместе с другими отходами, такими как медный шлак, железный шлак и летучая зола, наряду с традиционными составляющими известняка и песка. Следует отметить, что в последних двух исследованиях в Таблице 5.6 рассматривается использование комбинированной золы твердых бытовых отходов, включая фракции зольного остатка и летучей золы, но они все же приведены в таблице для интереса читателей.

Таблица 5.6. Исследования и выводы об использовании сжигаемого мусора в качестве сырья для производства цементного клинкера

Публикация	Предпринятые работы и результаты
Краммарт и Тангермсирикуль (2003, 2004)	Испытания с цементным клинкером, содержащим 5% и 10% МИБА.
Краммарт и Тангермсирикуль (2003, 2004)	Клинкеры МИБА имели химический состав, аналогичный контролю. Были очевидны более низкие значения прочности, хотя и меньшая подверженность сульфатному расширению.
Лам и др. (2010, 2011)	2%, 4%, 6%, 8% MIBA в сырье, с скорректированным процентным содержанием известняка, песка, медного шлака и летучей золы.
Лам и др. (2010, 2011)	Клинкер с содержанием МИБА до 6% показал фазовый состав, подобный ПК, хотя 8% привело к подавлению основных фаз (уменьшилось C ₃ S) за счет P ₂ O ₅ и SO ₃ содержание.
Ли и др. (2016)	Два клинкера: первый — контрольный; второй — 9% MIBA + нижнее содержание известняка, песчаника, летучей золы, шлака.
Ли и др. (2016)	Основные химические компоненты клинкера МИБА и контрольного клинкера были сходными, хотя смесь МИБА имела более высокое содержание щелочи (Na ₂ O и K ₂ O) и P ₂ O ₅.
Pan et al. (2008)	Клинкер с использованием 3,5% промытого МИБА, с скорректированным процентным содержанием известняка, железного шлака, глины, летучей золы
Pan et al. (2008)	Допустимое процентное содержание МИБА было ограничено процентным содержанием хлорида. Время схватывания увеличивалось с MIBA, в то время как прочность на сжатие была аналогична контролю, когда P ₂ O ₅ был ограничен.
Shih et al. (2003)	MIBA (после удаления металла) используется для замены 1%, 3%, 5%, 10%, 15% цементного сырья.
Shih et al. (2003)	При содержании & gt; 5% MIBA было очевидным значительное снижение прочности цемента на сжатие из-за низкого содержания CaO. Однако при кондиционировании (добавление CaO) для достижения целевого содержания HM и LSF желаемая прочность была достигнута с 10% и 15% MIBA.
Kikuchi (2001)	Пилотные испытания цемента, произведенного с комбинированной зольностью ТБО от 28% до 41%.
Kikuchi (2001)	По сравнению с контролем клинкеры из золы ТБО имели более короткое время схватывания и схожую прочность на сжатие. Содержание Cl, в основном из золы-уноса, было проблемой.
Wiles and Shepherd (1999)	Использование комбинированной золы ТБО на двух предприятиях по производству цемента в США.
Wiles and Shepherd (1999)	Зола использовалась в производстве цемента в Такоме с 1991 года. Она также использовалась в старом мокром процессе в Чарльстоне, но его производство было прекращено.

Cl , хлор; HM , гидравлический модуль; LSF , коэффициент насыщения известью; MIBA , зола сжигаемая муниципальная; ТБО , твердые бытовые отходы; PC , портландцемент.

По материалам Lynn et al. (2017).

Для обеспечения того, чтобы в цементных клинкерах, содержащих МИБА, производились одни и те же основные фазы клинкера, сумма SiO ₂, CaO, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ из всех компонентов должен строго контролироваться. Таким образом, когда MIBA вводится в сырье, содержание всех других компонентов (известняк, песок и другие) также обычно необходимо регулировать. Это затрудняет выделение и анализ конкретных эффектов MIBA при сравнении пробных смесей с контрольными смесями.

На основании вышеупомянутой процедуры расчета смеси неудивительно, что химический состав цементного клинкера, полученного с использованием MIBA, очень похож на химический состав контрольных смесей (таблица 5.6). Однако при использовании верхнего предела протестированных уровней замещения MIBA содержание некоторых из более мелких оксидов, присутствующих в MIBA, таких как P ₂ O и SO ₃, начало увеличиваться до уровня, который начал подавлять C ₃ S образование. В результате это привело к снижению прочности на сжатие цементных клинкеров MIBA и увеличению времени схватывания, хотя восприимчивость к сульфатному расширению была уменьшена.Содержание хлоридов в MIBA также было определено как еще один ключевой параметр, который необходимо учитывать, поскольку присутствие этого элемента в сырье может в конечном итоге привести к коррозии оборудования в цементной печи в долгосрочной перспективе, если не будет должным образом контролироваться. Одно из решений, позволяющее предотвратить эту проблему, состоит в том, чтобы подвергнуть MIBA промывке перед его использованием, как это было сделано Pan et al. (2008).

Было одно исследование (Shih et al., 2003), в котором MIBA просто использовали после обработки магнитной сепарацией как прямую замену определенных процентных долей сырого сырья (от 1% до 15%), хотя это, по-видимому, не помогло. отрегулируйте содержание других компонентов, чтобы сохранить тот же общий оксидный состав.При содержании MIBA до 5% достигается прочность на сжатие, сопоставимая с контрольной; однако при более высоких уровнях замещения 10% и 15% были понесены большие потери прочности из-за недостатка CaO в сырье, вызванного заменой традиционных известняков, глины и сланцев на MIBA. Однако после использования кондиционирующей обработки, включающей добавление СаО для соответствия квотам гидравлического модуля и коэффициента насыщения известью, удовлетворительная прочность была достигнута с клинкерами, полученными с использованием 10% и 15% МИБА.

На основании общих данных ожидается, что MIBA может быть пригоден для использования в сырье для цементного клинкера при низком содержании, предлагаемом примерно до 5%, без какого-либо отрицательного воздействия на характеристики получаемых продуктов. Более высокие содержания также могут быть включены в зависимости от содержания некоторых второстепенных компонентов, присутствующих в золе, таких как P ₂ O ₅, SO ₃, Cl и металлов. Обработка магнитной сепарацией для уменьшения металлической фракции и промывка для уменьшения содержания хлоридов являются потенциальными вариантами дальнейшего улучшения перспектив использования MIBA.Однако из-за огромного размера цементной промышленности, которая, как сообщалось, произвела 250 миллионов тонн цементного клинкера в странах Европейского Союза в 2015 году (Cembureau, 2016), прогнозируется, в качестве примера, на основе производства золы. По оценкам, около 80% от общего количества MIBA, произведенного в этих странах, будет израсходовано только на это использование, если материал будет принят с этим 5% содержанием повсеместно в цементных печах.

Что такое цементный клинкер? Состав, типы и применение

Клинкер — это материал с шаровидным графитом, который образуется на стадии обжига во время производства цемента и используется в качестве связующего во многих цементных изделиях.Комки или узелки клинкера обычно имеют диаметр 3-25 мм и темно-серого цвета. Его получают путем нагревания известняка и глины до точки разжижения при температуре около 1400-1500 ° C во вращающейся печи. При добавлении клинкера к гипсу (для контроля схватывания цемента и обеспечения прочности на сжатие) и мелкого измельчения образуется цемент. Клинкер можно хранить в течение длительных периодов времени в сухом состоянии без ухудшения качества, поэтому он продается на международном уровне и используется производителями цемента, когда сырье оказывается дефицитным или недоступным.

Состав клинкера

Состав клинкера исследуется двумя отдельными подходами:

минералогический анализ с использованием петрографической микроскопии и / или рентгеноструктурного анализа
химический анализ, наиболее точно с помощью рентгеновской флуоресцентной спектрометрии

Четыре основных компонента клинкера:

Алит : приблизительно трехкальциевый силикат (обычно около 65% от общего количества)
Белит : приблизительно дикальцийсиликат (обычно около 15% от общего количества)
Алюминат : приблизительно трикальцийалюминат (обычно около 7% от общего количества)
Феррит : очень приблизительно тетракальциевый алюмоферрит (обычно около 8% от общего количества)

Другие вещества могут присутствовать в небольших количествах:

Соль фазы — различные комбинации катионов натрия, калия и кальция с сульфатом и с хлорид-анионы, такие как:
- Арканит — K ₂ SO ₄
- Кальций Лангбейнит — K ₂ Ca ₂ (SO ₄) ₃
- Aphthitalite — K 9 SO ₄) ₂
- Сильвит — KCl
Низкотемпературные фазы — различные промежуточные химические соединения, ускользнувшие от дальнейшей термической обработки, такие как:
- Спуррит — Ca ₅ (SiO ₄) ₂ (CO ₃)
- Тернезит — Ca5 (SiO ₄) ₂ (SO ₄)
- Эллестадит — Ca ₁₀ (SiO ₄) _{9000 4 (SO ₃)}) ₃ (OH) ₂
- Йеэлимит — Ca ₄ (AlO ₂) ₆ (SO ₄)

Химический анализ клинкера обычно следующая форма оксида (в% масс.):

SiO2	Al ₂ O ₃	Fe ₂ O ₃	CaO	MgO	K ₂ O	Na ₂ O	0	SO O	0		LOI	IR	Всего
21.5	5,2	2,8	66,6	1,0	0,6	0,2	1,0	1,5	0,5	98,9

Свободная известь = 1,0% CaO

Остаток складывается путем добавления сульфатов щелочных металлов и незначительных примесей, таких как небольшие количества оксидов титана, марганца, фосфора и хрома.

Количество различных компонентов варьируется в зависимости от желаемых свойств производимого клинкера.

Термохимия клинкера

Сырье, поступающее в печь, отбирается при комнатной температуре. Внутри печи температура продолжает расти, и когда она достигает своего пика, клинкер производится путем быстрого охлаждения. Хотя стадии реакции часто перекрываются, их можно выразить в четко определенной последовательности следующим образом:

65-125 ° C : Свободная вода испаряется: необходимо подводить скрытое тепло. Чистая тепловая нагрузка: 2145 кДж / кг клинкера.
400-650 ° C : Глины разлагаются эндотермически, а щелочи реагируют с атмосферой печи с образованием жидких сульфатов.Чистая тепловая нагрузка: 42,2 кДж / кг клинкера.
500-650 ° C : Доломит разлагается эндотермически. Потребляемая полезная энергия: 19,7 кДж.
650-900 ° C : Карбонат кальция эндотермически реагирует с кремнеземом с образованием «зарождающегося белита». Полезное тепловложение: 722,5 кДж
700-900 ° C : Карбонат кальция эндотермически реагирует с оксидом алюминия и оксидом железа с образованием зарождающихся алюмината и феррита. Полезная тепловая нагрузка: 207,2 кДж.
900-1050 ° C : Когда весь доступный диоксид кремния, оксид алюминия и оксид железа прореагировали, оставшийся карбонат кальция эндотермически разлагается до оксида кальция.Требуемая теплопроводность: 601,9 кДж / кг клинкера.
1300-1425 ° C : Алюминат, феррит и часть белита расплавляются эндотермически, и белит реагирует с оксидом кальция с образованием алита.
1425-1300 ° C : После достижения максимальной температуры расплав экзотермически повторно замерзает с образованием алюмината, феррита и белита.

Типы клинкера

Самый распространенный вид клинкера производится для портландцемента и его смесей. Типы клинкера различаются в зависимости от типа цемента, для которого клинкер производится.Помимо портландцементных смесей, ниже перечислены некоторые специальные типы цементного клинкера:

Сульфатостойкий клинкер
Низкотемпературный клинкер
Белый клинкер
Низкощелочной клинкер

Белит Сульфоалюминат кальция

8 (BCT)

8 (BCT) Стойкий клинкер

Он содержит 76% алита, 5% белита, 2% алюмината трикальция, 16% алюмоферрита тетракальция и 1% свободного оксида кальция. Его производство снизилось в последние годы, поскольку сульфатостойкость можно легко получить, используя гранулированный доменный шлак в производстве цемента.

Низкотемпературный клинкер

Он содержит 29% алита, 54% белита, 2% алюмината трикальция и 15% алюмоферрита тетракальция с очень небольшим количеством свободной извести. Его больше не производят, потому что цемент, произведенный из обычного клинкера и измельченного гранулированного доменного шлака, имеет отличные низкотемпературные свойства.

Белый клинкер

Он содержит 76% алита, 15% белита, 7% алюмината трикальция, отсутствие алюмоферрита тетракальция и 2% свободной извести, но состав может широко варьироваться.Из белого клинкера получается белый цемент, который используется в строительстве в эстетических целях. Большая часть белого цемента идет на заводской сборный бетон.

Клинкер с низким содержанием щелочи

Уменьшение содержания щелочи в клинкере осуществляется либо заменой исходного сырья глинозема другим компонентом (таким образом, получая более дорогой материал из более удаленного источника), либо установкой «щелочного отвода», который включает удаление некоторых высокотемпературных газов из системы печи (которые содержат щелочи в виде дыма), что приводит к некоторым потерям тепла.

Белит Тернезит сульфоалюмината кальция (BCT)

Эта концепция используется для производства клинкера с уменьшенным на 30% выбросом углекислого газа. Повышается энергоэффективность, а затраты на электроэнергию для производственного процесса также снижаются примерно на 15%.

Использование клинкера: преобразование в цемент

Клинкер в сочетании с добавками и измельченный в мелкий порошок используется в качестве связующего в цементных изделиях. Для достижения определенных свойств производимого цемента добавляются различные вещества.Гипс, добавленный и измельченный с клинкером, регулирует время схватывания и придает самое важное свойство цемента — прочность на сжатие. Это также предотвращает агломерацию и покрытие порошка на поверхности шаров и стенок мельницы. Некоторые органические вещества, такие как триэтаноламин (используется в количестве 0,1 мас.%), Добавляются в качестве вспомогательных средств измельчения, чтобы избежать агломерации порошка. Иногда используются и другие добавки: этиленгликоль, олеиновая кислота и додецилбензолсульфонат. Наиболее известным типом производимого цемента является портландцемент, но некоторые активные ингредиенты химических добавок могут быть добавлены в клинкер для производства других типов цемента, например:

измельченный гранулированный доменный шлак цемент
пуццолановый цемент
микрокремнезем цемент

Клинкер в основном используется для производства цемента.Поскольку он может храниться в сухом состоянии в течение нескольких месяцев без заметного ухудшения, он продается на международном уровне в больших количествах. Производители цемента покупают клинкер для своих цементных заводов в регионах, где сырье для цемента ограничено или недоступно.

Цементный Процесс производства

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократической Республика ofCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Острова (Мальвинские) Фарерские острова ФиджиФинляндияФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренада oupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и МикелонСамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская Ара biaSenegalSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальных Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Арабские EmiratesUnited KingdomUruguayUS Малые отдаленные IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin острова (Британские) Виргинские острова (U.S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара Йемен Югославия Замбия Зимбабве

Влияние и контроль химического состава клинкера для производства цемента

Сануси Нуху ^{1, 2}, Самила Ладан ³, Абубакар Умар Мухаммад ⁴

¹ Департамент химического машиностроения, Политехнический институт Умару Али Шинкафи, Сокото, Нигерия

² Студент, факультет химической инженерии, Университет Ахмаду Белло Зария, Нигерия

³ Департамент мониторинга и оценки, Целевой фонд высшего образования, Нигерия

⁴ Факультет чистых и прикладных наук, Университет Усмана Данфодийо Сокото, Нигерия

Для корреспонденции: Сануси Нуху, Департамент химического машиностроения, Политехнический институт Умару Али Шинкафи, Сокото, Нигерия.

Электронная почта:

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY).
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Аннотация

В этом исследовании основное внимание уделялось изучению эффектов и способов контроля химического состава клинкера для лучшего производства цемента.Цемент — это вещество, получаемое путем измельчения смеси глины и известняка и нагревания до температуры 1450 ° C, при которой химическое превращение происходит внутри печи с образованием нового соединения, называемого клинкером. Методология данной исследовательской работы: 10 образцов клинкера собирали на пластинчатом конвейере, 10 г каждого образца взвешивали, измельчали и гранулировали с помощью пиридина и связующего агента. Затем образец был подвергнут рентгенографическому анализу для определения минералогического состава клинкера, обнаруженных минералов и оксидов; C ₃ S, C ₂ S, C ₃ A и C ₄ AF и CaO, SiO ₂, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃.Другие модули упругости цемента, такие как LSF, AM и SM, были рассчитаны с использованием уравнения Богога. Из результатов на рис.8 показано увеличение начальной прочности цемента в результате увеличения AM, на рис.10 показано снижение начальной прочности цемента в результате увеличения SM, на рис.9 также представлена диаграмма LSF и свободной известь (FCaO), и результат показывает, как количество свободной извести увеличивается по мере увеличения LSF, что приводит к увеличению потребления энергии для образования клинкера, клинкера низкого качества, объемного расширения и низкой прочности цемента.Поэтому химический состав цементного сырья и клинкера имеет решающее значение для эффективности цементного завода и энергопотребления. Чтобы обеспечить постоянный и стабильный химический состав и качество цементного клинкера с минимально возможным потреблением энергии, необходимо уделять внимание питанию для печи и химическому составу клинкера.

Ключевые слова: Химический, Цемент, Клинкер, Состав, Печь, Потребление

Цитируйте эту статью: Сануси Нуху, Самила Ладан, Абубакар Умар Мухаммад, Влияние и контроль химического состава клинкера для производства цемента, Международный журнал науки и техники управления , Vol.10 No. 1, 2020, pp. 16-21. DOI: 10.5923 / j.control.20201001.03.

1. Введение

Влияние и контроль химического состава клинкера является важным элементом процесса производства цемента. При производстве цемента необходимо анализировать, контролировать и эффективно контролировать влияние химического состава клинкера на технологические материалы и готовую продукцию, чтобы оптимизировать процесс и обеспечить постоянное желаемое качество цемента.

Цементное вещество получают путем измельчения смеси глины и известняка и нагревания до температуры 1450 ° C. Химическое преобразование происходит внутри печи с образованием нового соединения, называемого клинкером. Клинкер образуется в результате обжига на ступени печи, его можно описать как комки или конкреции, обычно диаметром от 3 до 25 мм. CaO, SiO ₂, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ являются основным компонентом цементного клинкера, на их долю приходится более 95% и MgO, TiO ₂, P ₂ O ₅ и щелочи являются второстепенными компонентами в исходном количестве менее 3%, они не присутствуют в отдельном оксиде, но существуют в виде соединения, образованного двумя или более оксидами (Mohammd A.Aldies, et al 2010). C ₃ S, C ₂ S, C ₃ A и C ₄ AF являются минералами состава клинкера, и эти минералы являются результатом пиропереработки или реакции оксидов в печи, которая приводит к к образованию коэффициента насыщения известью (LSF). LSF — это отношение CaO к SiO ₂, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃. Клинкер с LSF, близким к 1,0 или выше, указывает на вероятность присутствия свободной извести, это приводит к сильному горению клинкера и, следовательно, затрудняет измельчение (Nuhu.S и др., 2019). Однако LSF также контролирует долю C ₃ S в C ₂ S в клинкере, высокое значение LSF приводит к тому, что свободная известь (CaO) не соединяется с этими оксидами, остается свободной известью, а избыток свободной извести приводит к нежелательным эффектам, таким как поскольку увеличивает время схватывания, затрудняет измельчение клинкера, объемное расширение и снижает прочность цемента (CCNN-Sokoto, 2013). Таким образом, рисунок 9 ниже подтверждает, что химический состав цементного клинкера имеет решающее значение для потребления энергии, поскольку измельчение цементного клинкера зависит от LSF и композиций свободной извести, любое отклонение скольжения от этого состава может значительно повлиять на производительность установки, т.е. включая потребление энергии и качество цемента.Эта исследовательская работа была сосредоточена на изучении роли эффектов и способов контроля химического состава клинкера для лучшего производства качественного цемента с минимально возможным потреблением энергии. Исследование проводилось на основе анализа химического состава клинкера, полученного на Сокотском цементном заводе.

1.1. Химический состав сырого корма

Для достижения необходимого химического состава клинкера во время спекания должен быть установлен химический состав сырого корма. Различные химические параметры могут использоваться для контроля в зависимости от количества сырья, используемого для приготовления корма.Обычно количество целевых параметров, которые можно контролировать, на единицу меньше количества сырья. Однако также для контроля сырьевой смеси с использованием карбоната кальция требуются два вида сырья — камень высокого и низкого качества, если необходимо также контролировать содержание железа, то для надлежащей регулировки необходимо добавить третье сырье, содержащее оксид железа (CCNN — Sokoto, 2009). . Обычно цель сырья, используемого на заводе, — это доступное сырье и важные параметры клинкера. Обычные комбинации целевых параметров исходного сырья могут быть основаны на:

§ Химический состав — CaCO ₃, SiO ₂ и Fe ₂ O ₃

§ Расчетная минералогия C ₃ S, C ₃ A и C ₄ AF

§ Расчетные отношения, такие как LSF, SM и AM

§ Или комбинация параметров из всех трех групп.

1.2. Процесс обжига

Современная технологическая система производства цемента, время удерживания материала внутри печи составляет от 30 до 40 минут, из которых большая часть находится в зоне обжига. Температура материала быстро увеличивается с 850 ° C до 1250 ° C до 1300 ° C, при которой формируется расплав клинкера (Mohamed A. Aldieb, 2010). Химические и физические изменения материала происходят в зоне горения одновременно; это важно с точки зрения кинетики реакций клинкеризации и процесса агломерации.Фактическая температура образования расплава зависит от химического состава сырья.

Однако оператору печи необходимо поддерживать стабильную температуру в каждой части системы печи, чтобы преобразовать сырье (сырье) в печи в минералы клинкера, поскольку из-за отклонения температуры работа печи становится нестабильной. минералы клинкера не сформированы должным образом, что приводит к изменению характеристик цемента (CCNN — Sokoto, 2009). Более того, слишком долгое нагревание сырья в печи приведет к увеличению размера минералов в клинкере, и, следовательно, клинкер станет менее химически активным и приведет к плохому качеству цемента.

Рис.1 Ниже описан процесс образования клинкера. Первичные фазы клинкера завершают преобразование и свойства (Mohamed A. Aldieb, 2010):

§ Самым важным компонентом является алит (C ₃ S), 50-70% в нормальных клинкерах портландцемента. Это силикат трикальция (Ca ₃ SiO ₅), модифицированный по составу и кристаллической структуре ионными замещениями. Он обеспечивает максимальную прочность до 28 дней включительно. Каждое увеличение содержания C ₃ S на 10% увеличивает прочность строительного раствора EN 196 на 28 дней примерно на 5 МПа (Mohamed A.Алдиеб, 2010).

§ Белит (C ₂ S) составляет 15-30% обычного портландцементного клинкера. Это силикат дикальция (Ca ₂ SiO ₄), он медленно вступает в реакцию и улучшает прочность на более поздних этапах (≥28 дней).

§ Алюминат (C ₃ A) составляет 5-10% обычного портландцементного клинкера; это трикальцийалюминат (Ca ₂ Al ₂ O ₆). Он выделяет много тепла, сокращает время схватывания и улучшает очень раннюю прочность, но делает цемент склонным к сульфатной атаке.

§ Феррит (C ₄ AF) составляет до 5-15% обычного портландцементного клинкера. Это алюмоферрит тетракальция (Ca ₄ AlFeO ₅). Это мало влияет на прочность, но придает цементу темную окраску.

Рис. ure 1. Схематическое изображение реакций образования клинкера (Маркус, 2003)

Реакция превращения, происходящая во вращающейся печи, проиллюстрирована на инжир.1. С левой стороны рисунка показано сырье, состоящее в данном случае из кальцита (CaCO ₃), кварца с низким содержанием (SiO ₂), глинистых минералов (SiO ₂ -Al ₂ O ₃ — H ₂ O) и оксид железа (Fe ₂ O ₃). От 200 до температуры около 700 ° C происходит активация за счет удаления воды и изменения кристаллической структуры, в диапазонах от 700 до 900 ° C происходит декарбонизация карбоната кальция вместе с исходным соединением оксида алюминия и трехвалентного железа. оксид и активированный кремнезем с известью.От 900 до 1200 ° C образует белит. При температуре выше 1250 ° C и до 1300 ° C появляется жидкая фаза, и это способствует реакции между белитом и свободной известью с образованием алита (Mohamed A. Aldieb, 2010).

Процесс обжига подачи в печь зависит от:

2. Материалы и методы

Материалы и методы, используемые при проведении химического анализа с использованием рентгеновского дифракционного аппарата в цементной промышленности для определения присутствия и количества минералов. в образцах, а также идентифицируют фазы.И метод испытания прочности на сжатие.

2.1. Материалы

§ Дистиллированная вода

§ 10 Образцы утяжеленного клинкера

§ Машина для испытания на сжатие

§ Тряска

§ Призматическая форма

§ Смеситель

2.2. Экспериментальная процедура

§ 10 г каждого образца клинкера взвешивали, измельчали и гранулировали с помощью пиридина и связующего агента.

§ Гранулированные образцы были подвергнуты анализу XRD / XRF, это было сделано для определения минералогического химического состава образцов клинкера и их соответствующих элементарных оксидов.Минералы клинкера, состав которых был определен с помощью XRDF / XRD: C ₃ S, C ₂ S и C ₄ AF, а также определены составы элементарных оксидов: CaO, SiO ₂, Al ₂ O ₃ и MgO. Модуль диоксида кремния, модуль оксида алюминия, коэффициент насыщения известью были найдены из составов элементарных оксидов с использованием уравнения Богога, сохраненного в виде программы в анализаторе XRD / XRF.

§ Для прочности на сжатие. Взвешивали 1350 г, 450 г и 225 г стандартного песка, образца цемента и дистиллированной воды соответственно и затем смешивали в автоматической смесительной машине.Затем смеси переносились в призменную форму, установленную на встряхивающей машине, и встряхивались в течение 2 минут. Затем призменную форму удаляют для отверждения в камере отверждения в течение 24 часов, а затем извлекают ее для удаления куба в разные периоды: 2 дня, 7 дней и 28 дней. Затем куб был извлечен из камеры отверждения в машину для испытания прочности на сжатие, затем куб был помещен в точку покоя машины и работал на низкой скорости, и были сняты показания.

§ Свободная известь определялась методом влажной химии.

§ Коэффициент насыщения извести (LSF)

Коэффициент насыщения известью — это мера степени превращения кремнезема, глинозема и оксида железа в соответствующую известь, и его можно рассчитать по формуле:

LSF обычно составляет от 93 до 97% для портландцементного клинкера, чтобы получить хороший баланс цементных свойств и приемлемую горючесть.

§ Модуль упругости кремнезема

Модуль упругости кремнезема по существу определяет долю кремнеземных фаз в клинкере или является показателем горючести сырья или клинкера, и его можно рассчитать по формуле:

Модуль упругости кремнезема равен единице. основных компонентов C ₂ S & C ₃ S, которые составляют жидкую фазу и помогают в образовании алита (Taylor and Francis Group, 2018).

§ Модуль упругости глинозема

Модуль упругости глинозема также используется как индикатор температуры горения и характеристики флюса в печи. Это мера отношения оксида алюминия к оксиду железа в смеси, и ее можно рассчитать по формуле:

Модуль упругости оксида алюминия около 1,4 приведет к образованию жидкой фазы или флюса при самой низкой температуре в печи. . Более раннее образование жидкой фазы или флюса в печи позволяет формированию алита начинаться раньше и продолжаться в течение более длительного времени, что улучшает преобразование белита в алит.Однако AM с выше или ниже этих целевых 1,4, количество жидкой фазы уменьшится при более низкой температуре, длина покрытия зоны горения уменьшится, флюс станет менее жидким, что замедлит образование алита, и, следовательно, потребуется больше топлива, чтобы получить заданный уровень свободного известкового клинкера (Taylor and Francis Group, 2018).

Рис ure 2 . Машина для прессования бетона

Машина, используемая для испытания прочности кубиков цементного раствора, обычно это делается путем приложения силы к образцу.Прочность определяется как максимальная нагрузка, деленная на среднюю площадь поперечного сечения. Нагрузка воздействует на образец до тех пор, пока он не сломается.

Рис ure 3. Тряска

Машина, используемая для уплотнения призм из цементного раствора в трехрядной форме. Аппарат состоит из плоского стола для удержания формы и может подниматься. или опускаются с помощью сжатого воздуха.

Рис ure 4 . Весовые весы

Это измерительное оборудование, используемое для измерения веса образцов, обычно устанавливаемого в граммах.

Рис ure 5. Химический анализатор

XRD / XRF — это прибор, используемый в цементной или любой химической промышленности для определения присутствия и количества минералов в образцах, а также определить фазы.

Рис. ure 6 . Форма призмы

Рис. ure 7. Камера отверждения

Используется после моделирования кубиков цемента для подготовки образцов цемента для испытаний на прочность на сжатие .

3. Результаты и обсуждение

3.1. Таблица 1: XRD-анализ образцов клинкера

Таблица 1

9055 9055 1 9055 9055 Результаты анализа образцов клинкера, которые были подвергнуты анализу XRD на состав минералов, показывают, что образцы были отобраны случайным образом из-за изменения оксида кальция (CaO).Модульный состав AM, SM и LSF является факторами, определяющими пропорции SiO ₂, CaO, Al ₂ O ₃ и Fe ₂ O ₃ в образцах клинкера.

Рис ure 8 . Модуль упругости глинозема и прочность на сжатие в течение 7 дней

Рис. 10 модуля упругости глинозема (AM) и прочности при сжатии за 7 дней показывает увеличение прочности на 7 дней по мере увеличения AM. сила и тепло увлажнения.AM способствует образованию C ₃ S, что приведет к увеличению ранней прочности цементного продукта. Если AM выше целевого значения, клинкер становится липким в печи, что приводит к толстому покрытию внутри печи.

Рис ure 9 . Фактора насыщенности извести и свободной извести

На диаграмме 3.0 показано, как коэффициент насыщенности извести увеличивает образование свободной извести.Более 100% LSF приводит к неполному превращению извести в нем, поскольку остается свободная известь независимо от того, как долго и насколько горячий клинкер обжигается, что в конечном итоге повлияет на расход топлива, срок службы кирпичей и прочность цемента, а также сделать цемент несостоятельным. Следовательно, высокое LSF приводит к большему образованию алита (C ₃ S), трудно сжигаемого до клинкера, а также пыльного клинкера.

Рис ure 10 . Модуль кремнезема и прочность в сжатии 2 дня

SM и прочность в сжатии 2 дня показывают, как модуль кремнезема влияет на начальную прочность цемента.От точек 3, 9 и 10 диаграммы SM снижается до точки 20,1 и прочности 20 МПа при прочности на сжатие в течение 2 дней, это тот факт, что модуль упругости кремнезема является индикатором горючести сырья или клинкера. Высокий уровень кремнезема в сырье затрудняет его сжигание и приводит к плохому образованию клинкера (Nwokedi, 2014).

4. Выводы и рекомендации

4.1. Выводы

Качество цемента обычно оценивается на основе раствора для повышения прочности на сжатие и бетона.Соотношение ингредиентов цементного сырья влияет на качество и свойства цементного клинкера и портландцемента, а также оптимальное соотношение ингредиентов способствует и стабилизирует цементный клинкер. На рис. 8 показано увеличение прочности на сжатие по мере увеличения AM, это подтверждает, что большее образование AM приводит к образованию жидкой фазы или флюса в печи с самой низкой температурой и раннему образованию жидкой фазы или флюса в печи. Печь позволяет формировать алит, который является основным компонентом ранней прочности цемента.На рис. 10 показано, как SM влияет на начальную прочность цемента. Точки 3, 9 и 10 SM уменьшаются до точки 20,1 и прочность 20 МПа при прочности на сжатие в течение 2 дней, это тот факт, что модуль упругости кремнезема является показателем горючести сырья до клинкера. Повышение SM влияет на образование жидкой фазы, затрудняет горение клинкера и низкое качество цемента, поэтому необходимо уделять внимание достижению желаемой цели SM. На фиг.9 результаты показывают увеличение содержания свободной извести из-за увеличения LSF.Однако это подтверждает, что большее количество LSF выше целевого приводит к неполному превращению свободной извести, остающейся в виде свободной извести в клинкере, и, следовательно, это приводит к увеличению энергии, необходимой для сжигания клинкера, увеличению объема и низкому качеству цемента. Поэтому химический состав цементного сырья и клинкера имеет решающее значение для эффективности цементного завода и энергопотребления. Однако, чтобы обеспечить постоянный и стабильный химический состав и качество цементного клинкера с минимально возможным потреблением энергии, необходимо уделять внимание питанию для печи и химическому составу клинкера.

4.2. Рекомендации

Следует обратить внимание на предварительное прокаливание сырья в печи для обжига в свободном декарбонизаторе, а также необходимо провести корреляцию между загрузкой в печь и клинкером LSF для удаления извести с высоким содержанием свободной извести.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает признательность отделу химического машиностроения Умару Али Шинкафи Политехническому институту Сокото, а также главному производственному инженеру Сокото-цементного завода Энгр Насиру Бада за поддержку и поддержку.

Каталожные номера

[1]	Хайбин. (2012). Моделирование и оптимизация процесса смешивания цементного сырья. Hindaw Publishing Corporation «Математические проблемы в инженерии», 2.
[2]	Sanusi et al (2019). Влияние свободной извести и фактора насыщения на измельчаемость цементного клинкера.
[3]	Маркус, Х. М. (2003). Моделирование процесса производства цемента для изучения возможных воздействий альтернативных видов топлива, часть A. Моделирование процесса производства цемента для изучения возможных воздействий альтернативных видов топлива, часть A.
[4]	Mohamed A. Aldieb, e. а. (2010). Изменение химического состава сырья и его влияние на процесс образования клинкера — моделирование.
[5]	Самира Т. (2012). Кинетика и механизм горения клинкера.Дания: Telschow, S. (2012). Кинетика и механизм клинкера. Кг. Люнгби: Технический университет Де.
[6]	Sanusi et al, (2020). Меры по энергосбережению в печи для производства клинкера. Международный журнал инженерных наук и изобретений, 64.
[7]	Тейлор и Фрэнсис Груп. (2018). Принципы и практика технологии производства цемента. Лондон: Тейлор и Фрэнсис Групп.
[8]	Haibin.(2012). Моделирование и оптимизация процесса смешивания цементного сырья. Hindaw Publishing Corporation «Математические проблемы в инженерии», 2.
[9]	Mohamed A. Aldieb, e. а. (2010). Изменение химического состава сырья и его влияние на процесс образования клинкера — моделирование.
[10]	Промышленный стандарт Нигерии, Стандарт цемента, страницы 9, Публикация организации по стандартизации Нигерии, зона Вусе 7, Абуджа, Нигерия.
[11]	(CCNN, 2004) Учебное пособие по измельчению цемента, стр. 11-13.
[12]	(CCNN, 2003) Курс по производству цемента, технология измельчения, стр. 6-16.
[13]	Нвокеди, 2014. Исследование влияния свободной извести и коэффициента насыщения извести на измельчаемость цементного клинкера, исследовательские работы. Федеральный технологический университет, Минна. Штат Нигер, Нигерия.
[14]	Хашим.С, Хусин. Х, Азизли.К.А., Паланианди, С. (2008) Исследование характеристик клинкера и его измельчаемости в процессе производства цемента. Заключительный отчет краткосрочных исследовательских проектов, Университет Малайзии.
[15]	Tokyay. М. (1999). Влияние химического состава клинкера на потребность в энергии для измельчения. Кафедра гражданского строительства, Ближневосточный технический университет, 06531 Анкара, Турция. Исследования цемента и бетона (29) 531-535.

Бетон против цемента: в чем разница?

Люди часто используют термины «цемент» и «бетон» как синонимы.

Что аналогично использованию слов «мука» и «пирог» как синонима.

Это не одно и то же.

Цемент, как и мука, является ингредиентом.

Для изготовления бетона смесь портландцемента (10-15%) и воды (15-20%) сделать 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, обозначающий тип цемента, который используется почти во всех видах бетона.

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

И в нем главным связующим веществом является цемент.

Итак, из чего сделан цемент?

Как мы знаем, цемент — это основной ингредиент, из которого делают бетон.

Но цемент — это не какой-то природный органический материал — 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%, диоксид кремния (диоксид кремния) 17-25%, оксид алюминия (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, бокситов и железной руды.

Как производится цемент?

Мы проведем вас через каждый этап процесса производства цемента — от минералов в земле до цементного порошка, который помогает создавать бетон.

1. Добыча сырья

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

Сырье после добычи перемещается, а затем транспортируется к дробилкам через самосвалы.

Дробилки способны обрабатывать куски карьерной породы размером с масляный барабан.

2. Измельчение

Известняк дробится в первой дробилке для измельчения породы до максимального размера около 6 дюймов.

Затем его подают во вторую дробилку со смешиванием глин для уменьшения размера частиц менее 3 дюймов.

Выгруженная сырьевая смесь (известняк 70%, глины 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 содержит две камеры — сушильную и помольную.

Горячие газы, поступающие из системы подогревателя / печи, поступают в мельницу и сушат сырьевые материалы, прежде чем они попадут в следующую камеру, которая является камерой измельчения.

Помольная камера содержит определенное количество шарового заряда различных размеров от 30 мм до 90 мм, которые используются для измельчения материала.

Затем он поступает в сепаратор, который отделяет мелкий и крупный продукт. Последний, называемый браком, отправляется на вход мельницы для повторного измельчения.

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

Полученная сырая мука, состоящая только из очень тонких сырьевых материалов, подается в бетонный бункер.

Оттуда сырьевая мука, извлеченная из силоса, теперь называемая питанием для печи, подается в верхнюю часть печи предварительного нагревателя для спекания.

4. Спекание

Система печи с подогревателем состоит из многоступенчатого циклонного подогревателя, камеры сгорания, стояка, вращающейся печи и колосникового охладителя.

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

Сырье затем перемещается во вращающуюся печь, где оно перегревается примерно до 1400 ° C с образованием компонентов клинкера посредством процесса, называемого спеканием.

Тепло вырабатывается за счет сжигания топлива во вращающейся печи основной горелки и в камере сгорания с помощью вытяжных вентиляторов подогревателя или вентиляторов внутреннего сгорания печи.Для сжигания часто используются уголь, природный газ, мазут и нефтяной кокс.

Спекание — это процесс, когда химические связи сырьевой муки разрушаются под воздействием тепла, рекомбинируя с образованием новых соединений, которые образуют вещество, называемое клинкером.

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

Он падает на решетчатый охладитель для охлаждения с приблизительно 1350-1450 C до приблизительно 120 C за счет использования различных охлаждающих вентиляторов.

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

Охлажденный клинкер выходит из холодильника на лотковый конвейер и транспортируется на склад клинкера, готовый к транспортировке на цементные мельницы через вентиляторы внутреннего диаметра цементной мельницы.

5. Помол цемента

На цементных мельницах клинкер смешивают с другими добавками, необходимыми для производства цемента определенного типа.Гипс для OPC, известняк для известнякового цемента и шлак для шлакового цемента.

Затем шаровая мельница измельчает корм до мелкого порошка.

Затем мелкий порошок отправляется в сепаратор, который отделяет мелкий и крупный продукт. Последний направляется на вход мельницы на доизмельчение.

Готовый продукт хранится в бетонных силосах как цемент.

Цемент настолько мелкий, что в 1 фунте цемента содержится 150 миллиардов зерен.

6. Конечный продукт

Теперь цемент готов к транспортировке компаниям по производству товарного бетона для использования в различных строительных проектах.

Наша технология с бронированным вентилятором обеспечивает сверхнадежную работу в цементных процессах при перемещении, перемешивании, нагревании и охлаждении.

Узнайте, как мы можем максимизировать энергоэффективность и контролировать выбросы твердых частиц на вашем цементном заводе — свяжитесь с нами сегодня

Если вам понравилась эта статья, используйте наши новые кнопки социальных сетей, чтобы поделиться ею и оставить комментарий ниже.

Вопросы и ответы: Почему выбросы цемента имеют значение для изменения климата

Если бы цементная промышленность была страной, она была бы третьим по величине источником выбросов в мире.

В 2015 году он произвел около 2,8 млрд тонн CO2, что эквивалентно 8% от общемирового объема — больше, чем у любой другой страны, кроме Китая или США.

Использование цемента будет расти, поскольку глобальная урбанизация и экономическое развитие увеличивают спрос на новые здания и инфраструктуру. Наряду с другими частями мировой экономики цементной промышленности необходимо будет резко сократить выбросы, чтобы достичь целей Парижского соглашения в области температурного режима. Однако пока достигнут лишь ограниченный прогресс.

Снижение выбросов от цемента. Инфографика Розамунд Пирс для Carbon Brief.

Что такое цемент?

Цемент используется в строительстве для связывания других материалов. Его смешивают с песком, гравием и водой для производства бетона, самого широко используемого строительного материала в мире. Ежегодно используется более 10 миллиардов тонн бетона.

Промышленным стандартом является портландцемент. Он был изобретен в начале 1800-х годов и назван в честь строительного камня, широко использовавшегося в то время в Англии.Сегодня он используется в 98% бетона во всем мире, при этом ежегодно производится 4 миллиарда тонн.

Производство портландцемента, который действует как связующее, является важным этапом в производстве портландцемента. Известняк (CaCO3) «кальцинируется» при высоких температурах в цементной печи с образованием извести (CaO), что приводит к выбросу углекислого газа. В целом происходит следующая реакция:

Почему цемент выделяет столько CO2?

Около половины выбросов от цемента — это технологические выбросы, возникающие в результате вышеуказанной реакции.Это основная причина, по которой выбросы цемента часто трудно сократить: поскольку этот CO2 выделяется в результате химической реакции, его нельзя устранить путем замены топлива или повышения эффективности.

Еще 40% выбросов цемента происходит от сжигания ископаемого топлива для нагрева обжиговых печей до высоких температур, необходимых для этого процесса обжига. Последние 10% выбросов приходятся на топливо, необходимое для добычи и транспортировки сырья.

Таким образом, выбросы цемента в значительной степени зависят от доли клинкера, используемого в каждой тонне цемента.Вид топлива и эффективность оборудования, используемого при производстве клинкера, также имеют значение.

Между тем, согласно прогнозам, в ближайшие 40 лет площадь зданий в мире увеличится вдвое. Это означает, что производство цемента должно вырасти примерно до 5 миллиардов тонн к 2030 году, что на 25% больше, чем сегодня, и в четыре раза превысит уровень 1990 года.

Таким образом, одного повышения эффективности будет недостаточно для значительного сокращения выбросов в этом секторе.

Какие страны имеют высокие выбросы цемента?

Китай, безусловно, является крупнейшим производителем цемента, за ним с большим отрывом следуют Индия и страны ЕС вместе взятые, как показано на графике ниже из недавнего отчета Chatham House.Три четверти производства цемента с 1990 года приходилось на Китай, где в период с 2011 по 2013 год было использовано больше цемента, чем в США за весь ХХ век.

Производство цемента и выбросы с 2010 по 2015 год. Источник: Анализ Olivier et al. (2016) от Chatham House.

В Китае также наблюдается высокий уровень производства цемента в расчете на душу населения, поскольку он переживает быструю урбанизацию, когда многие люди переезжают в высотные или малоэтажные здания из цемента. Однако потребление в Китае может быть близким к стабилизации.

Напротив, потребление в Индии значительно возрастет, поскольку она, в свою очередь, быстро урбанизируется и строит инфраструктуру. Ожидается, что наибольший рост в будущем произойдет в Индии и на других развивающихся рынках.

Человек поднимает поддон с цементом на строительные леса, Пенджаб, 2011 г. Фото: imageBROKER / Alamy Stock Photo.

По данным Chatham House, в Европе существующие печные мощности способны удовлетворить будущий спрос на цемент. Он добавляет, что европейские производители цемента также являются одними из самых передовых в использовании альтернативных видов топлива.Однако более старое оборудование отстает от Индии и Китая по энергоэффективности.

Аналогичным образом, США, четвертый по величине потребитель цемента, отстают от других крупных производителей по показателям энергоэффективности и соотношению клинкера.

Снизились ли выбросы цемента?

По данным Chatham House, средняя интенсивность выбросов CO2 при производстве цемента — выбросы на тонну произведенной продукции — снизилась на 18% во всем мире за последние несколько десятилетий. Однако выбросы в секторе в целом значительно выросли, а с 1990 года спрос увеличился в три раза.

На данный момент прогресс достигнут по трем основным направлениям. Во-первых, более эффективные печи для обжига цемента сделали производство менее энергоемким. Это может еще больше улучшиться: среднее глобальное потребление энергии на тонну цемента по-прежнему примерно на 20% выше, чем производство с использованием современных наилучших доступных технологий и практики.

Во-вторых, использование альтернативных видов топлива также снизило выбросы — например, использование биомассы или отходов вместо угля. По словам Chatham House, это особенно актуально в Европе, где сейчас около 43% потребления топлива приходится на альтернативные виды топлива.

В-третьих, сокращение доли портландского клинкера в цементе также привело к сокращению выбросов. По данным Chatham House, цемент с высоким содержанием смеси может снизить выбросы на килограмм до четырех раз. Клинкер можно заменить другими цементоподобными материалами, включая отходы от сжигания угля и сталеплавильного производства. Однако это может повлиять на свойства цемента, поэтому подходит только для некоторых конечных применений.

Среднее мировое соотношение клинкера (клинкер: цемент) упало до 0,65 в 2014 году с большим диапазоном от 0.57 в Китае до 0,87 в Евразии.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), после нескольких десятилетий прогресса удельный вес цемента в цементе с 2014 по 2016 год мало изменился. Это связано с тем, что повышение энергоэффективности было компенсировано небольшим увеличением доли клинкера, говорится в сообщении.

Тем не менее, общие выбросы цемента в последние годы не изменились или снизились, так как спрос в Китае стабилизировался.

BioMason использует бактерии для выращивания цементных кирпичей, которые, по ее словам, могут связывать углерод.Предоставлено: bioMASON, Inc.

Насколько можно сократить выбросы цемента?

МЭА и возглавляемая отраслью Инициатива устойчивого развития цемента (CSI) недавно выпустили новую дорожную карту с низким уровнем выбросов углерода, показывающую, как они рассматривают возможность сокращения выбросов в соответствии со сценарием «2C» и сценарием «ниже 2C». Дорожная карта предполагает, что к 2050 году спрос на цемент вырастет на 12-23%.

Для сценария 2 ° C — в соответствии с 50% -ной вероятностью ограничения роста глобальной температуры до 2 ° C по сравнению с доиндустриальным уровнем к 2100 году — в дорожной карте говорится, что необходимо сокращение выбросов цемента на 24%.(Стоит отметить, что это не соответствует Парижскому соглашению, которое требует, чтобы повышение температуры оставалось как минимум «значительно ниже» 2 ° C.)

Дорожная карта основывается на четырех направлениях действий по сокращению выбросов.

Три из них — это стратегии, ранее использовавшиеся цементной промышленностью для ограничения выбросов, а именно: повышение энергоэффективности, топливо с низким уровнем выбросов и более низкое соотношение клинкера.

Например, дорожная карта устанавливает целевое среднее глобальное соотношение клинкера, равное 0.60 к 2050 году по сравнению с 0,65. Это серьезная проблема: Chatham House отмечает, что к 2050 году ему потребуется примерно на 40% больше заменителей клинкера, чем сегодня, в то время, когда доступность традиционных заменителей — летучей золы и доменного шлака -, вероятно, начнет падать.

Четвертая область — «инновационные технологии», что по сути является сокращением для сокращения выбросов с помощью улавливания и хранения углерода (CCS). Это еще не использовалось в цементной промышленности (испытания стержней), но дорожная карта предполагает, что интеграция CCS в цементном секторе достигнет коммерческого внедрения к 2030 году.Неуверенность в возможности быстрого расширения масштабов CCS и его высокая стоимость являются основными препятствиями на пути его использования для сокращения выбросов бетона.

На диаграмме ниже показан анализ Chatham House дорожной карты цемента МЭА и CSI. Красная пунктирная линия показывает сокращение выбросов на 24% в соответствии со сценарием 2C (2DS) к 2050 году.

Способы сокращения выбросов цемента, ведущие к «парижскому» пути. Показаны три сценария: «сценарий эталонной технологии» (RTS), «сценарий 2C» (2DS) и «сценарий за пределами 2C» (B2DS).Источник: Анализ Chatham House Технологической дорожной карты МЭА и CSI (2018).

В дорожной карте также изложен сценарий «за пределами 2C» (B2DS; фиолетовая пунктирная линия выше), в соответствии с которым потребуется гораздо большее сокращение выбросов на 60%. В этой дорожной карте говорится, что доля общих выбросов CO2 от цемента, улавливаемых CCS, должна увеличиться более чем вдвое по сравнению со сценарием 2C, до 63% в 2050 году. Он отмечает, что этого «будет сложно достичь».

Chatham House также отмечает, что потребуется более резкое сокращение, «если предположения о вкладе технологий CCS окажутся оптимистичными».Там написано:

«Переход за рамки 2DS потребует преобразовательных действий в отношении замещения клинкера, новых цементов и CCS, а также внедрения ряда подходов со стороны спроса за пределами сектора для снижения общего потребления. Они также становятся более важными, если CCS окажется слишком сложным для масштабирования ».

Могут ли «новые» цементы сократить выбросы?

Некоторые компании изучали «новые» цементы, которые полностью исключают необходимость в портлендском клинкере. Если бы они могли соперничать с портландцементом по стоимости и характеристикам, они бы предложили способ значительного сокращения выбросов.

Однако ни один из них еще не получил широкого коммерческого использования и в настоящее время используется только в нишевых приложениях. Более того, инновации в этом секторе, как правило, сосредоточены на постепенных изменениях, как показывает глобальный патентный поиск Chatham House, с ограниченным вниманием к новым цементам.

Цементы на основе геополимеров, например, были предметом исследований с 1970-х годов. В них не используется карбонат кальция в качестве ключевого ингредиента, они затвердевают при комнатной температуре и выделяют только воду. Zeobond и banahUK входят в число фирм, производящих их, и обе заявляют о сокращении выбросов примерно на 80-90% по сравнению с портландцементом.

Есть также несколько фирм, разрабатывающих цементы с углеродным отверждением, которые поглощают CO2, а не воду, по мере затвердевания. Если абсорбция CO2 может быть выше, чем CO2, выделяемый во время их производства, цементы потенциально могут использоваться в качестве поглотителя углерода.

Шлакоблок Solidia Concrete ™. Кредит: Solidia

Американская фирма Solidia, например, заявляет, что ее бетон выделяет до 70% меньше CO2, чем портландцемент, включая этот этап секвестрирования. В настоящее время компания сотрудничает с крупным производителем цемента LafargeHolcim.

Точно так же британский стартап Novacem — отделение от Имперского колледжа Лондона — заявил в 2008 году, что замена портландцемента его «углеродно-отрицательным» продуктом позволит отрасли стать чистым поглотителем выбросов CO2. Однако фирме не удалось собрать достаточно средств для продолжения исследований и производства.

Другие фирмы используют совершенно другие материалы для производства цемента. Например, стартап Biomason из Северной Каролины использует бактерии для выращивания цементных кирпичей, которые, по его словам, не менее сильны, чем традиционная кладка и улавливают углерод.

В таблице ниже, предоставленной Chatham House, обобщены этапы развития нескольких альтернативных технологий производства цемента.

Цементы низкоуглеродистые на разных этапах инновационного цикла. Источник: Chatham House (2018).

Какие препятствия на пути к низкоуглеродистому цементу?

Есть несколько причин, по которым низкоклинкерные или новые цементы до сих пор не получили широкого распространения.

Эти технологии менее апробированы, чем портландцемент, который веками использовался в строительстве.Это приводит к сопротивлению со стороны потребителей цемента, особенно в секторе, который по очевидным причинам склонен ставить безопасность во главу угла. Многие из этих новых технологий также недостаточно зрелы, чтобы получить широкое распространение.

Альтернативы также имеют более ограниченное применение, что означает, что может не быть единственной замены портландцементу. Поэтому их использование означало бы отход от предписывающих стандартов. В настоящее время почти все стандарты, нормы проектирования и протоколы испытаний цементных вяжущих и бетона основаны на использовании портландцемента, отмечает Chatham House.Добавляет:

«Новые подходы и особенно новые отраслевые стандарты требуют длительного обсуждения и тестирования. Например, для утверждения и внедрения нового стандарта в ЕС могут потребоваться десятилетия ».

Однако недавние достижения в испытании материалов для бетона могут позволить лучше понять его химический состав, что даст больше уверенности для корректировки отраслевых стандартов.

Альтернативные цементы также должны иметь возможность конкурировать с портландцементом по стоимости, особенно при отсутствии сильного нормативного или политического давления, такого как цены на углерод.Но переход может потребовать инвестиций в новое оборудование или более дорогие материалы, которые могут окупиться через несколько лет, говорит Chatham House.

Доступ к достаточному количеству сырья, необходимого для производства некоторых цементов, также является важным фактором. Например, доступность летучей золы — побочного продукта сжигания угля и одного из наиболее часто используемых заменителей клинкера — уменьшается по мере закрытия угольных электростанций.

Можно ли снизить спрос на цемент?

Снижение спроса на цемент также может помочь ограничить выбросы, особенно в развивающихся странах.Например, Chatham House подчеркивает, что в городских конструкциях, основанных на системе «капиллярной сети» и идущих вместо автомобилей, можно использовать на треть меньше бетона. Точно так же принципы готических соборов были использованы для проектирования современных бетонных полов, которые на 70% легче обычных.

Использование концепции «экономики замкнутого цикла», позволяющей повторно использовать модульные части зданий, также может сыграть свою роль, равно как и продление срока службы инфраструктуры. Китай, например, подвергся критике за строительство новых некондиционных зданий, которые могут простоять только 25–30 лет, прежде чем будут снесены.

Бетонные ступени, образующие часть морской стены и морской защиты на пляже Блэкпул. Предоставлено: Manor Photography / Alamy Stock Photo.

Бетон в зданиях также можно заменить древесиной, что потенциально позволяет улавливать и хранить CO2. Некоторые новые типы инженерной древесины, например, поперечно-клееный брус, открывают больше возможностей для строительства. Однако экономия углерода при использовании в зданиях древесины, а не стали и бетона, не гарантируется.

Старый бетон также можно измельчить и повторно использовать в таких проектах, как дорожные работы.Однако бетон потеряет свои связывающие свойства, если не будет произведен новый клинкер.

Регулируются ли выбросы цемента?

Цемент часто считается слишком сложным для декарбонизации, наряду с другими секторами, такими как авиация и сталь. Как отмечалось в одном из недавних отчетов, если выбросы цемента вообще упоминаются в публичных дебатах, «обычно следует отметить, что с ними мало что можно сделать».

В результате цементная промышленность столкнулась с меньшим политическим и коммерческим давлением по сравнению с энергетическим сектором, сказал Феликс Престон Carbon Brief.Престон — старший научный сотрудник Chatham House и соавтор отчета по цементу. Он говорит, что в этом секторе по-прежнему доминирует горстка крупных фирм, контролирующих значительную часть рынка. Престон добавляет:

«[Эти фирмы] часто являются доминирующими или очень влиятельными в географическом регионе, а также на мировой арене. Я думаю, что из-за этого было трудно — и до сих пор трудно — добиваться радикальных перемен. Они не обязательно видят немедленный стимул к амбициозным действиям.”

ЕС считает, что цемент подвергается значительному риску утечки углерода, что означает, что он получает бесплатные квоты в Системе торговли выбросами ЕС (EU ETS). В преддверии реформ EU ETS 2017 года комитет по окружающей среде Европейского парламента (ENVI) безуспешно предложил прекратить это бесплатное распределение. По словам Chatham House, введение минимальных цен на углерод, рассматриваемое в нескольких странах-членах ЕС, может повлиять на сектор.

Китайская ETS, как ожидается, будет расширяться за счет цемента, хотя на первом этапе она будет охватывать только электроэнергетический сектор.

Принимает ли цементная промышленность меры?

Согласно CSI производители, на которые приходится 30% мирового производства цемента, около двух десятилетий работали вместе над инициативами в области устойчивого развития, включая сокращение выбросов. На Парижской климатической конференции группа объявила о планах сократить свои коллективные выбросы на 20-25% к 2030 году. Это будет аналогичный уровень амбиций для сценария «ниже 2C», описанного выше.

Всемирная цементная ассоциация (WCA) тем временем разрабатывает «План действий по изменению климата», который будет опубликован в конце этого месяца.Современные технологии могут обеспечить только половину экономии CO2, необходимой для достижения цели 2C Парижского соглашения, как недавно предупредила АВП на своем «Форуме по глобальному изменению климата» в Париже. Членская база АВП составляет более миллиарда тонн годовой мощности по производству цемента.

Всемирная цементная ассоциация (WCA) призывает членов отрасли активизировать усилия по быстрому и масштабному внедрению новых технологий, чтобы сократить выбросы CO2, чтобы эффективно помочь в борьбе с изменением климата.#cement #sustainability #ClimateAction https://t.co/RUgEzIF1DC pic.twitter.com/PQHbl1EBT7
— World Cement Assoc. (@WorldCemAssoc) 5 июля 2018 г.

Недавно созданная Глобальная ассоциация цемента и бетона (GCCA) также хочет улучшить экологические показатели этого сектора. Он должен приступить к работе по устойчивому развитию, проделанной CSI в январе 2019 года.

Несколько цементных фирм также уже ввели внутреннюю цену на углерод или планируют ее ввести.

Линии публикации из этой истории

Снижение клинкерного фактора — Часть 1

Достижение целей цементной промышленности по сокращению выбросов углерода

Производители цемента взяли на себя обязательство сократить выбросы CO ₂, связанные с их продуктом, но они часто ограничены оборудованием, используемым в производстве цемента, и стандартизированным химическим составом обычного портландцемента.Американская стартап-компания Solidia Technologies объединила усилия с лидерами отрасли, правительства и академических кругов для индустриализации инновационной технологии, которая могла бы уменьшить воздействие цемента на окружающую среду при производстве сборного железобетона, одновременно снижая затраты на производство бетона и улучшая характеристики строительных материалов на основе бетона.

Производство цемента и бетона готово к остановке. Но привнесение устойчивых инноваций на рынок, который существует 2000 лет назад и последней крупной инновационной продукцией которого стала разработка портландцемента в начале ^{-х годов} века, — задача не из легких.Перед Solidia стоит задача не только разработать экологически безопасную технологию, но и облегчить внедрение этой технологии в отрасли.

С этой целью запатентованные Solidia процессы производства экологически безопасного цемента и бетона используют существующую в отрасли инфраструктуру, сырье, рецептуры, методы производства и спецификации.

Мотивация рынка

Уменьшение клинкерного фактора в цементных продуктах имеет двоякий стимул. Основная цель — снизить потребление энергии и выбросы CO ₂, связанные с производством цементного клинкера во вращающихся печах.Принято считать, что при производстве 1 т обычного портландцемента (OPC) образуется более 800 кг CO ₂. Вторая причина — снизить воздействие на окружающую среду побочных промышленных продуктов, таких как летучая зола, шлак и пары кремнезема.

Стратегия, применяемая для достижения этих целей, заключается в замене части цементного клинкера, используемого в производстве цемента, на промышленные побочные продукты без ущерба для характеристик цемента.

Использование запатентованных процессов Solidia для производства бетона не снижает фактор клинкера как таковой, а, скорее, помогает сделать производство и использование клинкера более привлекательным с точки зрения выбросов углерода и потребления энергии.

Новый класс экологически безопасного цемента и новейшая технология отверждения CO2

Solidia разработала новый класс устойчивого цемента, который вступает в реакцию с газообразным CO ₂, а не с водой, с образованием Solidia Concrete ™. Solidia Cement ™, производимый с использованием негидравлического, низкоэнергетического и низкоэмиссионного химического состава, более экологичен, чем обычный портландцемент (OPC). Запатентованная технология позволяет снизить выбросы CO ₂ в процессе производства цемента и предполагает использование CO ₂ в качестве отвердителя при производстве сборного железобетона.

Цемент

Solidia Cement состоит из семейства «зеленых» фаз силиката кальция с низким содержанием извести, аналогичных, но не идентичных химическому составу OPC. В результате его можно производить в существующих цементных печах, используя то же сырье, которое используется для производства обычного портландцемента, хотя и в других пропорциях. Solidia Cement производится с использованием меньшего количества известняка и при более низких температурах, чем это необходимо для портландцемента. Эти факторы приводят к сокращению выбросов CO ₂ при производстве цемента с 816 кг / т клинкера OPC до 570 кг / т клинкера Solidia Cement.Одно только это различие эквивалентно снижению клинкерного фактора на 30%.

Для создания изделий из бетона Solidia Concrete вода, заполнители и цемент Solidia смешиваются, принимают желаемую форму и затем вступают в реакцию с газообразным CO. ₂ для получения прочной связующей матрицы. В процессе отверждения расходуется до 300 кг CO ₂ на тонну используемого цемента. CO ₂ постоянно и безопасно хранится в твердой карбонатной форме внутри бетона. Эта разница эквивалентна дополнительному снижению клинкерного фактора на 37%.

Общие выбросы CO ₂, связанные с производством и использованием цемента, могут быть сокращены до 70%. ; Преимущества, полученные в бетонной промышленности, включают сокращение расхода материалов и воды, более короткое время отверждения и повышенную долговечность продукта.

Solidia Concrete может производиться производителями традиционных бетонов и может быть разработан для решения любых задач из сборного железобетона. Эти продукты, в том числе брусчатка, бетонные блоки, пустотные плиты, железнодорожные шпалы (шпалы), черепица и проницаемый бетон, соответствуют свойствам и характеристикам бетонных изделий, изготовленных с использованием OPC, или превосходят их.Кроме того, Solidia Concrete затвердевает менее чем за 24 часа по сравнению с 28 днями, необходимыми для достижения полной прочности традиционных бетонных изделий. Поскольку вода не расходуется в процессе отверждения CO ₂, ее можно собирать и повторно использовать со степенью рециркуляции от 60 до 80%.

Это первая часть статьи из трех частей, написанной доктором Николасом ДеКристофаро, Solidia Technologies, США, для сентябрьского номера World Cement и сокращенная для веб-сайта. Подписчики могут прочитать полную версию проблемы, войдя в систему, а также могут узнавать о ней на ходу с помощью нашего нового приложения для Apple и Android.Не подписчики могут получить доступ к предварительной версии сентябрьского номера 2015 года здесь.

Прочтите статью в Интернете по адресу: https://www.worldcement.com/special-reports/04092015/recting-the-clinker-factor-part-1-495/

Что такое клинкер в цементе: Что такое цементный клинкер? Состав и использование

Цементный клинкер

Характеристика клинкера

Свойства клинкера

Цементный клинкер

Производство цемента

Четыре главные фазы клинкера

Алит

Белит

Алюминатная фаза

Алюмоферритная фаза

Производство цемента и состав цементного клинкера

Производство цемента из клинкера

Минералогический состав цементного клинкера

Виды портландцемента

Производство цемента

Цементный клинкер — Справочник химика 21

Цемент клинкерный получение — Справочник химика 21

Характеристика клинкера — статьи на тему Цемент

Украина запретила импорт российского цементного клинкера — Экономика и бизнес

Цементный клинкер — обзор

5.3.1 Сырье для производства цементного клинкера

Что такое цементный клинкер? Состав, типы и применение

Состав клинкера

Термохимия клинкера

Типы клинкера

8 (BCT)

8 (BCT) Стойкий клинкер

Низкотемпературный клинкер

Белый клинкер

Клинкер с низким содержанием щелочи

Белит Тернезит сульфоалюмината кальция (BCT)

Использование клинкера: преобразование в цемент

Цементный Процесс производства

Влияние и контроль химического состава клинкера для производства цемента

1. Введение

1.1. Химический состав сырого корма

1.2. Процесс обжига

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

2.2. Экспериментальная процедура

3. Результаты и обсуждение

3.1. Таблица 1: XRD-анализ образцов клинкера

4. Выводы и рекомендации

4.1. Выводы

4.2. Рекомендации

БЛАГОДАРНОСТИ

Каталожные номера

Бетон против цемента: в чем разница?

Бетон против цемента: в чем разница?

Итак, из чего сделан цемент?

Как производится цемент?

Вопросы и ответы: Почему выбросы цемента имеют значение для изменения климата

Что такое цемент?

Почему цемент выделяет столько CO2?

Какие страны имеют высокие выбросы цемента?

Снизились ли выбросы цемента?

Насколько можно сократить выбросы цемента?

Могут ли «новые» цементы сократить выбросы?

Какие препятствия на пути к низкоуглеродистому цементу?

Можно ли снизить спрос на цемент?

Регулируются ли выбросы цемента?

Принимает ли цементная промышленность меры?

Снижение клинкерного фактора — Часть 1

Достижение целей цементной промышленности по сокращению выбросов углерода

Мотивация рынка

Новый класс экологически безопасного цемента и новейшая технология отверждения CO2

Добавить комментарий Отменить ответ