Цемент своими руками

Производство цемента на заводах

На данный момент времени производителями цемента используются три технологии производства связующего:

• Мокрый способ.
• Сухой способ.
• Комбинированный метод.

Стоит заметить что «сухую» технологию используют зарубежные производители цемента: Египет, Турция и Китай. «Мокрая» же технология традиционно используется отечественными цементными заводами.

циклы производства цемента

Сухой способ

Здесь нет необходимости использовать воду. Исходный материал (глину и известняк) дробят на специальном оборудовании. Сушат и перемалывают в мелкодисперсную муку, смешивают пневматическим способом и подают на обжиг.

Образовавшийся в результате обжига цементный клинкер измельчается до соответствующей степени фракции, фасуется в упаковку и отправляется на склад готовой продукции. Данный способ позволяет снизить затраты на производство, однако отличается «капризностью» к однородности исходных материалов и является экологически опасным вариантом.

Мокрый способ

Неоспоримые достоинства данного метода заключается в возможности точного подбора состава исходного сырья при высокой неоднородности исходных компонентов: порода, вид породы и пр. Исходный материал (шлам) представляет собой жидкую субстанцию, содержащую до сорока процентов влаги.

Перед тем как сделать цемент, состав шлама корректируется в специальных технологических бассейнах. После выдержки сырья в бассейне, производится отжиг в специальных вращающихся печах и последующее измельчение.

Мокрый способ требует большего расхода тепловой энергии расходуемой на высушивание исходного сырья. Это существенно увеличивает себестоимость производства цемента, однако качество конечной продукции не страдает от возможной неоднородности клинкера, как при мокром варианте.

Комбинированные способы

Данная технология опирается на мокрый вид получения связующего. Промежуточную субстанцию обезвоживают по специальной технологии. Клинкер гранулируют с добавлением воды, после чего производят отжиг и последующее измельчение до той или иной марки цемента.

В числе достоинств комбинированного способа производства цемента: высокий выход «годного», возможность использования отходов металлургической промышленности.

Что такое маркировка цемента?

Существует несколько марок цемента, в соответствии с которыми материал различается по прочности на сжатие, временем схватывания, морозоустойчивостью и т. д. Маркировка указывается на упаковке товара, и расшифровать ее бывает непросто (по крайней мере, новичку). Из-за разницы существующих стандартов, один из которых использует тот или иной производитель, может возникнуть путаница. Давайте разбираться вместе!

В нашей стране существует 3 типа маркировок цемента:

• ГОСТ 10178 (1985 г.);
• ГОСТ 31108 (2003 г.);
• Европейский стандарт EN 197-1.

Таким образом, на мешках с цементом может содержаться обозначение как по новому, так и по старому стандарту.

Как сделать цемент в домашних условиях

Прежде всего стоит сразу уяснить, что качественного продукта в домашних или гаражных условиях получить не удастся. Мало знать, как самому сделать цемент, ведь кроме этого потребуется приобрести специальное оборудование, ну или приложить максимальные мускульные усилия, что в конечном итоге оказывается довольно затратным и утомительным. Гораздо легче приобрести готовое изделие в магазине.

Наиболее простым способом получить в домашних условиях раствор, пригодный для цементирования мелких трещин, является приготовление смеси на основе следующих ингредиентов: воды, водной извести и каменной золы. Эти вещества перемешивают до получения однородной, вязкой массы, которую необходимо сразу же использовать, так как срок хранения этого раствора составляет не более двух часов.

Прочие варианты самостоятельного изготовления цемента предусматривают наличие печи для обжига материала и мельницы для размалывания клинкера в порошок.

Разновидности раствора, рецепт, из чего делают

Основными компонентами для изготовления строительного материала служат глинистые и карбонатные породы. В составе цемента обязательно должны присутствовать породы из каждой категории. И карбонатные, и осадочные породы примерно схожи по химическому составу. Но иногда используют другое сырье, например, шлаки.

Карбонатные породы для изготовления

В соответствии с названием состоят в основном из карбонатов, солей угольной кислоты. К карбонатным породам относятся мел, мергелистый известняк (мергель), метаморфические или осадочные породы доломитового, известнякового и карбонатно-глинистого состава. Ценность пород в качестве сырья для изготовления цемента определяется прежде всего их структурой. Породы с кристаллической структурой хуже в сравнении с породами аморфной взаимодействуют с другими элементами смеси при обжиге.

Мел — вид мажущего известняка, легко растирающаяся мягкая порода, что особенно важно при самостоятельном изготовлении в отсутствии специального оборудования. Легко измельчается, поэтому является популярным сырьем

Мел. Фото OBI

Мергель — порода, включающая некоторое количество глины, поэтому является переходной от известняковых к глинистым. Может иметь твердую и рыхлую структуру, разную плотность и влажность в зависимости от количества глинистых примесей, которое измеряется в процентах. Растворы на основе мергеля используются при устройстве печей, каминов и т.д.

Ракушечник — пористая порода, легко крошится.

Из известняков для производства цемента предпочтительны пористые и мергелистые виды с небольшим порогом прочности на сжатие и без содержания кремниевых включений.

Глинистые породы

Глинистые породы впитывают воду, увеличиваясь в объемах, обеспечивают цементу необходимую эластичность, содержат оксиды железа, алюминия и кремния. Из глинистых пород в производстве применяется суглинок, глина, лесс, глинистый сланец, лессовидные суглинки.

Суглинок — глина с высоким содержанием пылеватых и песчаных частиц.

Глинистые сланцы — плотные и твердые, самые прочные породы, имеют постоянный состав, не гироскопичны, механическая нагрузка приводит к расслаиванию породы на пластинки.

Лесс — тонкозернистая порода, рыхлая и пористая, содержит кварц или силикат, не отличается высокой пластичностью.

Лессовидный суглинок — материал, являющийся промежуточным между суглинком и лессом.

Что потребуется для реализации бизнеса?

Для обустройства мини-завода потребуется:

• дробилка для известняка;
• мельница-мешалка для глины;
• мельница, которая помогает измельчать продукцию;
• вращающаяся печь, необходимая для обжига;
• шаровая трубная мельница для измельчения и смешивания сырья;
• промышленный холодильник, где будет охлаждаться клинкер;
• шламбассейны и баки;
• электрофильтры;
• бункер для отработанного газа;
• оборудование для упаковки мешков.

Чтобы сэкономить на обустройстве производственного цеха, можно заказать б/у оборудование.

Перспектива развития предпринимательского дела зависит от варианта добычи сырья. Для начала проходит разработка известнякового месторождения, глины. Карьер можно купить или арендовать. Добытый материал необходимо измельчать до кусков диаметром 10 см. Если завод удален от месторождения, то сырье нужно транспортировать к рабочему цеху. Известняк сушат, измельчают, для этого используются специальные мельницы. Дальше его смешивают с остальным сырьем. Добыча, транспортировка – все это влечет за собой серьезные финансовые затраты. На начальном этапе бизнеса лучше закупать сырьевые компоненты. Для этого следует искать оптовых поставщиков.

Для производства понадобится (на месяц):

• зола – 6 508 т;
• гипсовый камень – 752 т;
• известняк – 14 758 т;
• каменный уголь – 3667 т.

Для изготовления цемента потребуется помещение площадью примерно 400 кв. м. В нем должны быть потолки высотой более 4 м. Лучше всего помещение искать за пределами населенного пункта. Внутри здания должна быть хорошая вентиляция.

Производству нужны примерно 80 рабочих и 5 человек административно-управленческого персонала.

Мокрая технология производства цемента

Производство цемента мокрым методом начинается так же, как и в любом другом случае: с добывания твердого известняка из карьеров, который потом дробят на куски разной величины. Потом куски измельчают в специальных дробильных агрегатах до тех пор, пока фракция известняка не будет равна максимум 8-10 миллиметрам.

Потом на завод доставляют глину из карьера, ее обрабатывают в вальцевых дробилках до тех пор, пока размер кусков не будет равен максимум 100 миллиметрам. Измельченную смесь глины отмачивают в болтушках до момента получения глиняного шлама влажностью в пределах 70%. Потом шлам отправляют в мельницу, где его смешивают и размалывают вместе с известняком.

Далее шлам, влажность которого находится уже на уровне 40%, отправляют в вертикальный бассейн, где осуществляется окончательный процесс корректировки. Данная операция чрезвычайно важна, так как именно тут формируется и обеспечивается правильная химическая формула состава шлама.

После проверки качества шлама его транспортируют для реализации последующих этапов: цементную массу из вертикального бассейна транспортируют в горизонтальный, где смесь хранят до того, как отправить в печь для обжига. Сырье в горизонтальном бассейне постоянно перемешивается механически с использованием сжатого воздуха. Это не позволяет шламу выпадать в осадок и дает возможность полностью гомогенизироваться.

В случае, когда производство цемента предполагает использование сырья с неизменным химическим составом, корректирование состава шлама выполняется в горизонтальном бассейне.

Далее шлам отправляют на обжиг в печь, где он превращается в клинкер. Клинкерная основа, полученная в итоге, отправляется в промышленный холодильник и там охлаждается. Потом клинкер дробят, подают в емкости мельниц, повторно измельчают до состояния порошка.

В случае, когда процесс обжига шлама требует применения твердого топлива, необходимо позаботиться о строительстве дополнительного помещения (где будет храниться, готовиться уголь). Если технологическая схема производства цемента требует применения газообразного/жидкого топлива, процесс обжига клинкера упрощается.

На завершающем этапе производства цемент из бункеров мельниц направляют в специальные помещения, где он хранится. Здесь лаборанты исследуют качество продукции, определяют марку. Только по завершении проверки цемент может отправляться на упаковочные аппараты.

Преимущества

Рассматривая мокрый способ производства цемента, стоит учитывать его плюсы и минусы. Как и любой технологический процесс, данный обладает своими особенностями.

Ключевые достоинства мокрого метода производства цемента:

• Понижение технологических затрат на измельчение сырьевой базы – глина и мел прекрасно намокают в воде в бассейне при первичной обработке, в связи с чем измельчаются легче и проще.
• Транспортировка, усреднение, корректировка шлама осуществляются проще, безопаснее с точки зрения экологии, особенно в сравнении с аналогичными процессами при производстве цемента сухим способом.
• Намного меньше образуется пыли.
• Печи обжига по конструкции простые, надежные, обладают высоким коэффициентом использования пространства (варьируется в пределах 0.89-0.91).
• Есть возможность использовать в производстве компоненты с достаточно «пестрым» (разным) химическим составом, а также обеспечена хорошая гомогенизация шлама.

Недостатки

Недостатков в мокром методе производства цемента мало, но они есть и не учитывать их нельзя.

Основные минусы мокрого метода производства цемента:

1. Высокий удельный расход тепловой энергии в процессе обжига сырья. Сырье, которое поступает для обжига, обладает в среднем влажностью до 45%. И для испарения влаги, правильного прогрева компонентов необходимо до 6800 кДж/кг тепловой энергии либо 35% тепловой мощности печи. В связи с такими расчетами часть обжиговой печи функционирует в качестве сушильного агрегата с последующими сложностями.
2. Высокий уровень материалоемкости печей для обжига наряду с не очень большой производительностью.

Указанные недостатки приводят к достаточно низкой производительности труда, существенным эксплуатационным и технологическим расходам, что обуславливает высокую стоимость всего производства.

Технология приготовления в домашних условиях, как сделать самому, пропорции и так далее

Промышленное производство цемента возможно разделить на два этапа: изготовление клинкера и смешивание его с гипсом. Клинкер производится из карбонатных и осадочных пород, которые измельчаются и перемешиваются. Смесь нагревается при значительных температурах. Клинкер перемалывается и смешивается с гипсовым порошком. Правильное отношение — 5% от общей массы, что уменьшает время застывания цемента.

Необходимое оборудование

Для самостоятельного изготовления цемента потребуется мельница для измельчения клинкера и печь для обжига

Важно понимать, что в процессе работ исполнителю потребуется не только значительное количество трудовых ресурсов, но и достаточно много расходных материалов. Поэтому перед тем, как приступить к процессу по изготовлению цементу в домашних условиях, необходимо объективно оценить собственные технологичные возможности

Не стоит забывать и об экономическом аспекте. Необходимо определить целесообразность самостоятельного изготовления. Для мелких работ это нецелесообразно в любом случае, выгоднее купить готовую продукцию.

Подготовка

Первым этапом работ является подготовка. Данный этап является основополагающим. Исполнителю потребуется емкость для приготовления цемента

Важно помнить, что объем выбранной тары должен соответствовать объему, который исполнитель планирует получить. Кроме этого, рекомендуется выбирать устойчивую тару с прочными стенками

Не рекомендуется использовать емкость с тонкими и низкими стенками, т.к. они не позволяют приготовить материал высокого качества. Кроме этого, может потребоваться легкий и прочный инструмент для измельчения и смешивания.

Как приготовить

Для изготовления клинкера в домашних условиях возможно выбрать известняк и глину в пропорции 3 к 1. Материалы измельчают и тщательно перемешивают. Основная сложность состоит в нагреве смеси до нужной температуры. В соответствии с технологией она должна составлять 1400-1500 градусов по Цельсию. Поддерживать данный режим необходимо в течение 2-4 часа. У частных исполнителей нет подходящего оборудования для решения данной задачи. Неплохим вариантом является русская печка, в ней возможно выпекать клинкер. Если постараться, то в печи возможно поддерживать температуру примерно в 1000 градусов. Этого недостаточно, но за отсутствием лучшего решения подойдет и такой вариант. Для поддержания постоянной температура следует использовать дрова из бука или ясеня. Но необходимо выполнение и других условий: доступ кислорода и постоянное перемешивание. В промышленных условиях для этого используются барабанные печи.

Гипс. Фото Петрович

Для производства цемента на постоянной основе возможно приобрести лабораторную печь для обжига, которой по силам создать температуры до 1600 градусов. Для облегчения задачи возможно купить и мельницу для измельчения, в которой перемалывается клинкер. Оборудование не отличается доступной стоимостью, но даже его применение не обеспечивает получение цемента, качество которого возможно сравнить с продукцией промышленного выпуска. При нагреве образуются силикаты кальция (белит и алит), алюминатная и алюмоферритная фазы. Сделать цемент самостоятельно не слишком просто. В завершении необходимо перемолоть клинкер и добавить гипсовый порошок.

Оборудование для производства

В производстве цемента сначала необходимо подготовить сырье. Для измельчения известняка используются специальные промышленные дробилки, стоимость их от 200 000 рублей за единицу, для глины нужны мельницы-мешалки, в которых ее измельчают с помощью воды, стоимость их от 250 000 рублей.

Дальнейший процесс смешивания и измельчения для получения однородной массы проводиться в шаровых трубных мельницах, стоимость которых начинается от 3 300 000 рублей.

Затем проводиться корректировка состава и шлам попадает во вращающуюся печь для обжига, где происходит завершение химических реакций, и на выходе получается клинкер. Следующий этап – охлаждение клинкера. Для быстрого охлаждения горячего клинкера, выходящего из печи с температурой 1200-1500°С необходимы специальные промышленные холодильники. В цементном производстве используются рекуператорные, барабанные и колосниковые холодильники. Барабанные холодильники имеют большие размеры и, при этом, слабую степень охлаждения, всего от 100 до 200°С , средняя производительность у рекуператорных холодильниках – охлаждают до 100-150°С, самые эффективные колосниковые, способны охлаждать до 80-120°С. В производстве цемента часто применяются вращающееся печи в комплекте с рекуператорным холодильником, их стоимость от 140 000 рублей.

Дальнейшее совместное измельчение клинкера, гипса и различных минеральных добавок происходит в шаровой трубной мельнице.

Для производства цемента необходимы и производственные площади с цехами. Высота потолков в помещении должна быть не ниже четырех метров, а необходимая минимальная площадь от 450 кв.м. Идеальный момент для ведения такого бизнеса – собственный или арендуемый карьер, для добычи глины и известняка. В таком варианте себестоимость цементной продукции существенно снизится, что обеспечит выгодные конкурентные условия на рынке.

Для полноценного производства цемента понадобятся и специальные линии по упаковке готовой продукции в мешки, автопогрузчики для складирования и отгрузки.

Необходимое количество единиц оборудования для производства цемента зависит от планируемого объема выпуска продукции, который скован, пожалуй, только финансовыми вложениями в бизнес. Цемент можно производить в больших количествах, так как строительный рынок способен поглотить очень большое его количество. Штат работников, занятых на таком производстве цемента, зависит от количества и технологичности применяемого оборудования.

Целесообразность собственного производства

В домашних условиях приготовить качественный цемент невозможно, размолотые и растворенные в воде известняк и зола пригодны разве что для замазки швов или фиксации мелких деталей (при условии добавления жидкого стекла). Для создания вяжущего, соответствующего нормам ГОСТ, и с маркой прочности выше М200 требуется линия оборудования, включающая дробилки, транспортеры для подачи сырья, мельницы, дозаторы, сортировочные, гранулирующие, клинкерную и шнековые машины, барабанную печь, охладитель и пакетирующие станки. Для обслуживания цементного завода требуются силы как минимум 40 человек, характерно высокое потребление энергоресурсов.

Основным поставщиком оборудования является Китай, фирмы-реализаторы предлагают как отдельные машины, так и полностью укомплектованные линии. Претензий к надежности агрегатов и качеству изготавливаемого портландцемента нет. Начальная стоимость мини-завода составляет не менее 1000000 рублей, для размещения потребуется площадь от 30000 м2. Но несмотря на значительные первоначальные вложения этот бизнес относится к рентабельным из-за востребованности данного стройматериала. Средняя себестоимость 1 т цемента – от 800 до 1000 рублей, а реализации – от 3500 до 4000.

Рентабельность во многом зависит от качества и доступности сырья, близости карьеров и степени развития маркетинговой сети. При полном цикле заводы выпускают от 330 т/сутки, что означает свыше 60000 рублей чистой прибыли в день.

Лицензирование производства

Еще с 2007 года, согласно приказу руководителя Ростехнадзора, все объекты по обогащению и переработке сырья для производства цемента и процесс получения цемента подлежат обязательной регистрации в государственном реестре опасных производственных объектов.

В тех случаях, когда предполагается самостоятельная добыча сырья из карьера, нужна еще лицензия от Роснедра. Необходимость лицензирования данного вида деятельности прописана в Законе «О недрах» (ст. 18). Срок действия такого документа – до полной отработки месторождения.

Алгоритм действий включает следующие этапы:

• выбор участка;
• составление и согласование проекта;
• сбор необходимой документации.

При выборе участка нужно проверить, чтобы он был включен в Перечень участков недр местного значения. Далее согласование проекта выполняется по такой схеме:

• разработка проекта геологического исследования;
• проведение экспертизы отчета по геологоразведке;
• получение горноотводного акта и Протокола местного органа власти, отвечающего за разработку месторождений.

Лицензии на добычу полезных ископаемых выдаются Министерством экологии и природных ресурсов. Непосредственно этим процессом занимается Федеральное агентство по вопросам недропользования (Роснедра). В пакет документов на получение лицензии входят:

• заявление с информацией о компании и участке для добычи сырья;
• правоустанавливающие документы на этот участок;
• подтверждение наличия на предприятии необходимого оборудования и сотрудников соответствующей квалификации;
• справка о финансовом состоянии ООО.

Выдача лицензий осуществляется двумя путями:

• с проведением открытого аукциона;
• безаукционным способом.

Первый вариант является преимущественным, а второй применяется только в отдельных случаях, прописанных в ст.19 указанного выше Закона «О недрах».

Сухая технология производства

Сухой способ производства цемента использует другую технологическую схему. Известняк и глина, которые добывают из карьера, дробятся и отправляются в сепараторную мельницу. Тут они смалываются, смешиваются, сушатся. Полученную смесь доставляют в смесительные аппараты, окончательно перемешивают с использованием сжатого воздуха. Сейчас же корректируется и химический состав цемента.

При применении глинистого компонента сырье подают для смешивания в шнеки, где частично увлажняют водой. Создаются прочные гранулы со влажностью максимум 14%, потом они поступают для обжига в печь.

Обжиг сырья при сухом методе может осуществляться в разных печах – в данном случае особое внимание обращают на приготовление сырья. А дальнейшие этапы производства сходны с мокрым методом

Плюсы технологии

В сравнении с мокрым, сухой метод обладает некоторыми преимуществами, которые обязательно нужно учитывать при расчетах (когда планируется организовать бизнес по производству цемента, к примеру).

Главные достоинства сухого метода:Сравнительно невысокий удельный расход энергии тепла на обжиг клинкера – в пределах 2900-3700 кДж/кг.Объем печных газов меньше на 30-40%, их можно вторично применять для сушки сырья и значительно снизить энергозатраты на создание клинкера, уменьшить затраты на обеспыливание.Значительно меньшая металлоемкость печей для обжига при повышенной производительности в сравнении с мокрой технологией. Мощность печей при «сухом» методе составляет 3000-5000 тонн в сутки, что больше в 1-2 раза аналогичного оборудования мокрого метода.Нет необходимости в мощных источниках воды.

Минусы технологии

Несмотря на явные преимущества, есть у технологии и свои минусы.

Какие недостатки есть у сухого метода производства цемента:Значительно больше выделяется пыли, что усложняет соблюдение санитарных норм, правил охраны окружающего пространства.Сложность конструкции печей для обжига и их требовательность в плане колебаний химического состава сырья, его степени влажности, дисперсности.Сравнительно низкий коэффициент использования печей – где-то 0.7-0.8.

Помещение и персонал

При определении местоположения завода нужно исходить из того, что цементное производство относится к категории вредных из-за наличия большого количества цементной пыли. Она негативно влияет не только на работников и близлежащую территорию, но и разносится на большие расстояния, оседая на почву и делая ее непригодной для сельскохозяйственных культур. Поэтому лучше всего располагать цементный завод за пределами населенного пункта.

Второе условие, которое надо соблюсти при выборе здания – это непосредственная близость к месту добычи сырья. Такое расположение существенно снизит транспортные расходы и себестоимость цемента в целом.

Общая площадь завода должна составлять как минимум 400 кв. м, на которых надо будет расположить несколько зон. Основная из них – производственная, поскольку занимает большую часть пространства и требует соблюдения нескольких требований.

При обустройстве цеха следует учитывать следующие факторы:

• одна технологическая линия по производству цемента занимает 250 кв. м;
• требуемая для ее установки высота потолков составляет как минимум 4 м;
• обязательным по санитарно-гигиеническим требованиям является наличие мощной промышленной вентиляции.

Остальную площадь будут занимать:

• офисные помещения;
• 2 склада – под сырье и готовый цемент;
• служебные комнаты с санузлом.

Изготовление цемента предполагает непрерывный производственный цикл. Поэтому работа на заводе должна быть круглосуточной – в 3 смены. При таком режиме численность персонала для мини-завода составит 96 человек, включая следующие единицы:

• директор;
• бухгалтер;
• менеджер по поставкам и сбыту;
• 2 технолога;
• 3 мастера цеха (1 на смену);
• 60 специалистов по обслуживанию линии (20 на смену);
• 24 подсобных рабочих (8 на смену);
• 2 водителя;
• 2 уборщицы.

Обязательным требованием техники безопасности является обеспечение всех работников цеха спецодеждой, масками и респираторами.

Технологический процесс выпуска белого цемента

Производство белого цемента незначительно отличается от технологии выпуска стандартного серого стройматериала. Но и белый цемент производится в соответствии с сухим и мокрым способами. Основное отличие заключается в том, что сырье обжигается при высоких температурах и впоследствии быстро охлаждается водой. Клинкер белого цемента состоит из известняка, гипса, соли, минеральных добавок и других компонентов, характеризуется как маложелезистый. В качестве исходного сырья для производства клинкера применяются глинистая и карбонатная породы: известняк, кварцевый песок, каолиновая глина и отходы обогащения. Производство белого цемента требует бОльших затрат по сравнению с выпуском обычного серого.

Цемент белый М500 Д0 3 кг. Фото Петрович