«Укрдицемент»
| Вид материала | Тезисы |
Тезисы
Здоров А.И. (ГосНИИ «Укрдицемент»)
Основные тенденции производства и потребления цемента
На современном этапе развития цивилизации производство портландцемента, главные элементы которого – О, Si, Al, Fe, Ca - составляют более 92 % массы литосферы Земли, остаётся, в силу уникальных не только строительных, но и экологических свойств бетона в сравнении с прочими строительными материалами, основой её развития . Это обуславливается дальнейшей урбанизацией человечества – подземное строительство, в т.ч. заводов-городов с экологически вредным технологическим циклом и атомных электростанций, подводное строительство без кессонов, стабилизация службы построенных бетонных сооружений, дорог, аэродромов, а также сооружение в недалеком будущем дамб для защиты приморских городов к началу таяния полярных льдов.
Мировой практикой доказано, что вредное воздействие цементной промышленности на загрязнение окружающей среды по основным факторам – пылевыброс, газовые выбросы, вредные примеси – могут быть значительно ниже экологически допустимых концентраций. Достигнутые за рубежом прозрачные выбросы соответствуют пулеуносу 0,1 %, а в природоохранных зонах – ещё на порядок ниже.
Цементная промышленность однозначно является экологическим резервом общества за счёт эффективности утилизации отходов производства и жизнедеятельности человека – шлаков металлургического производства, золошлаковых отходов и зол ТЭС, кирпичного и стекольного боя, энергоресурсных отходов – от переработки нефти, газа, угля, бытового мусора, сельскохозяйственного производства, изношенных автомобильных шин и прочего.
Это объясняется не только безотходностью самой цементной технологии и низкой стоимостью сжигаемых отходов, но и тем, что вращающаяся цементная печь является самым экологически чистым агрегатом для утилизации отходов, в т.ч. вредных, за счёт:
- относительно высокой температуры материала в печи (1450 С), газового факела и газового потока;
- щелочной среды материала в печи при наличии кислой атмосферы;
- движения газа и материала в противотоке;
- нейтрализацией за счёт образования жидкой фазы клинкера даже токсичных металлов;
- высокоэффективной очисткой пылегазовых выбросов в электрофильтрах.
В зарубежной цементной промышленности потребление горючих отходов составляет около 20 % от общего количества используемого топлива и по прогнозам будет увеличиваться несмотря на то, что утилизация бытового мусора становится всё более сложной (без предварительной сортировки).
Использование энергоресурсных отходов корреспондируется с одной из главных задач отечественной цементной промышленности – снижение энергопотребления, поскольку себестоимость цемента зависит, как известно, на 40 % от цен на энергоносители. В Украине и странах СНГ на тонну клинкера расходуется 220 кг условного топлива и выше вместо 120-100 кг/т в мировой практике при сухом способе производства. До тех пор, пока действующее у нас оборудование не выработает свой ресурс, положение вряд ли изменится, поэтому целесообразно рассмотреть энергосберегающие технологии, внедрение которых не требует существенных капитальных затрат.
Прежде всего это разработанная ещё в Южгипроцементе энергосберегающая технология дополнительного питания печей граншлаком, которая применяется на «Волынь-цемент» и Краматорском ЦШК. Эффективность технологии пропорциональна вводу шлака.
Перспективность применения этой технологии в отрасли в настоящее время увеличилась в связи с появлением большого количества дробленых и отмагниченных сталеплавильных шлаков, химический состав которых при определённых условиях не обуславливает необходимость изменения состава подаваемой на обжиг смеси. Проблему применения сталеплавильных шлаков институт прорабатывает в настоящее время по бюджетному финансированию, выделенному Харьковскому НТЦ «Энергосталь». Следует отметить, что сталеплавильные шлаки могут подаваться непосредственно с холодной части печи, так и более эффективно - по способу НТК «Цемент».
Аналогичная технология под названием «CEMSTAR» запатентована и широко рекламировалась в США для сухого и мокрого способов производства, однако публикации по полученным результатам нам не известны.
В связи с проблемами образования новых золоотвалов и использования фосфогипса институт Теплофизики АН Украины привлёк ГосНИИ «Укрдицемент» к разработке энергосберегающей технологии придания технологичного вида этим продуктам. Промышленное внедрение потребует финансирования отрасли.
Резервом экономии топлива остаётся применение разжижителей шлама, поскольку, как известно, увеличение влажности на 1 % требует дополнительного, по печам длиной 150, м от 5 до 7 кут/т кл, оптимизация состава клинкеров, работы тепловых агрегатов, реконструкции рекуператорных холодильников и другое, однако соответствующие заявки нам не поступают.
Для отечественной цементной промышленности, учитывая высокую естественную влажность многих месторождений сырья, остаётся актуальным использование комбинированного способа производства, при котором более половины содержащейся в шламе воды удаляется механическим отжатием, что позволяет снизить приведенные затраты на удаление воды в10 раз, а объём инвестиций, по сравнению со строительством сухой линии, в 5-8 раз. Всё зависит от эффективности фильтрующих агрегатов. Предложения по участию во внедрении автоматизированных фильтр-прессов нового поколения от машиностроителей нам поступали, но никаких проектных предложений не разрабатывалось.
В результате работ ГосНИИ «Укрдицемент» цементная промышленность Украины стала применять в составе сырьевой смеси так называемые «красные шламы», отходы глиноземного производства, в качестве алюможелезистой добавки.
По нашим данным кэки «красного шлама» как добавка в составе цемента приводит к увеличению ранней прочности цемента, может снизить расход клинкера на 5-10 % и положительно влияет на строительно-технические свойства бетона. Однако желающие оплатить такую разработку среди цементников отсутствуют, а у глиноземщиков проблема использования отходов решилась в связи с выделением площадей под новые отвалы.
Харьковский опытный цементный завод много лет вводит в состав цемента разработанный нами активизатор твердения АТС, выпускаемый в гранулированном виде Сумским ПО «Химпром». Добавка обеспечивает повышение прочностных показателей цемента, его дехроматизацию, приобретение специальных свойств, однако применения в цементной промышленности Украины до сих пор не нашла.
С применением упомянутого активизатора нами совместно с АОЗТ «Спецхимзащита» получена и внедрена добавка – ускоритель твердения СП-7М в современные бетоны, которые будут рассмотрены ниже.
Перспективным во многих отношениях способом повышения эффективности производства и применения цемента является производство и применение композиционных цементов.
Композиционные («многокомпонентные», «смешанные») цементы получают всё более широкое признание в мировой практике.
Количество вводимых в мире добавок в цемент систематически не публикуется. В Индии, например, с минеральными добавками из производимых 100 млн т/год выпускается 45 % цемента, причем 33 % из них – с вводом золы-уноса ТЭС. В Японии доля проданного шлакопортландцемента составила в 80 г. – 6 %, а в 2002 г. – почти 26 % от произведенных 69 млн т/год. В Германии доля ШПЦ постоянно увеличивается за счёт ПЦ. В Украине выпуск ШПЦ в 2003 году составил 23 % от общего количества.
Необходимо отметить, что производство шлакосодержащих цементов существенно способствует уменьшению выбросов СО2 - проблеме, к которой надо готовиться уже сейчас.
В последнее десятилетие , как известно, в технологии цементных систем и бетонов произошли коренные изменения за счёт применения:
- композиционных вяжущих материалов;
- новых добавок-модификаторов структуры и свойств бетонов;
- дисперсных минеральных наполнителей;
- интенсивной технологии бетона с получением высокого класса и гарантированных свойств.
Общепризнано, что бетоны на основе композиционных цементов могут с помощью комплексных химических добавок иметь одинаковые свойства с бетонами, изготовленными из чистоклинкерных цементов при более низкой стоимости единицы изделий, а также приобретать такие специальные потребительские свойства бетона как медленное или быстрое твердение, низкое тепловыделение, повышенную долговечность, истираемость, безусадочность и сохраняемость.
К началу ХХI века на рынке строительных материалов появились бетоны нового поколения, приготовленные из высокопластичных бетонных смесей с низким (до 0,3) В/Ц и длительной (до 2-х и более часов) сохранности удобоукладываемости, без вовлечения воздуха, позволили получать особо плотные, с прочностью до 200 МПа, бетоны с высокими показателями долговечности и сопротивляемости агрессивным воздействиям.
Применение современных комплексных химических добавок в бетоны обходится не дешево и не вполне оправдано при получении низкомарочных бетонов, достаточно широко применяемых нашими потребителями.
Одни из них, однако, считают, что низкомарочные бетоны выгоднее получать из высокопрочных цементов, применяя местные заполнители в бетон, другие утверждают, что рынок нуждается в низкомарочном и более дешевом цементе. Это следует из данных Госкомстатистики Украины по строительству жилья.
Представляется, что цементникам, используя имеющиеся на предприятиях маркетинговые службы, необходимо заглянуть в завтрашний день строительства в Украине и определить, с учетом менталитета нашего потребителя, дальнейшие ориентиры отрасли.
Институт по договорам с рядом предприятий разработал ДСТУ на цемент для строительных растворов.
Основное требование к такому цементу марок 200, 300 и 350 – содержание клинкера не менее 80 % и возможность ввода любых минеральных добавок, которые обеспечат его потребительские свойства, включая удобоукладываемость, которая не достигается при работе с высокомарочным цементом. Допускается вводить пыль электрофильтров, этот цемент не подлежит обязательной сертификации.
Применение цемента для строительных растворов потребует агитации потребителей, такая практика есть у заводов группы Хайдельбергцемент (ОАО «Днепроцемент» и ОАО «Кривой Рог Цемент»). Ни один завод-юбиляр не имеет в активе книги, подобно выпущенной к 70-летию «Днепроцемент» учеными Украины и Польши «Шлакопортландцемент и бетон». Приведенные в ней данные по бетонам ещё раз указывают на необходимость пересмотра многих ДБН.
Необходимо отметить, что все свои разработки в области нормативно-технической документации институт предварительно согласовывает с Заказчиками. Таким же образом мы намерены поступить при разработке в будущем году ДНАОП «Правила охорони праці працівників в цементній промисловості». Ряд заводов уже подписал с нами соответствующие договоры .
В соответствии с указанием Госстроя Украины необходимо будет разработать ДСТУ вместо ТУ 21-13-6-89 и ТУ 21-26-11-90 на минеральные добавки, которые действуют в Украине до 2007 г.
Перспективы развития производства и применения цемента как в Украине, так и в странах СНГ наитеснейшим образом связана с внутренними ценами на него. По мнению ряда экспертов, при существующих внутренних ценах на цемент отрасль обречена на убытки.
Разрешите обратить внимание присутствующих на готовность института «Укрдицемент», при поддержке ассоциации «Укрцемент», оказывать всестороннюю научно-техническую помощь предприятиям цементной промышленности Украины.