Научно-производственное содружество «альянс – цемен т»
| Вид материала | Документы |
- Статут всеукраїнської громадська організації "Український фінансово-кредитний альянс", 135.88kb.
- Информационный центр всеукраинского объединения «русское содружество», 461.4kb.
- С. И. Мозжерин Федеральное Государственное Унитарное Предприятие «Научно-Исследовательский, 268.73kb.
- rn org/resources/summary/Russian doc, 125.05kb.
- Заочная межгуманитарная олимпиада Раздел: Иностранный язык (английский), 54.89kb.
- Vii международная научно-практическая Интернет-конференция «альянс наук: ученый ученому», 89.6kb.
- Никуличев Ю. В. Содружество независимых государств. Очерк современной истории, 1646.81kb.
- Франсез-Казань 5 лет, 49.99kb.
- С. В. Климашевская, М. В. Гладышева, В. Ф. Пузырев, Т. И. Уланова,, 75.4kb.
- М. М. Бутаев ОАО «Научно-производственное предприятие «Рубин», 41.2kb.
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ СОДРУЖЕСТВО
«А Л Ь Я Н С – Ц Е М Е Н Т»
в составе:
- Научно-исследовательский, проектно-конструкторский институт «НИИСТРОМКОМПОЗИТ», г. Красноярск (разработки института внедрены на 34 (из 75) советских цементных заводах);
- Строительно-монтажное объединение «СИБТЕХМОНТАЖ», г. Красноярск;
- Завод тяжелого машиностроения «СИБТЯЖМАШ», г. Красноярск (поставщик оборудования на все Сибирско-Дальневосточные цементные заводы, оборудование функционирует более 40 лет без проблем)
ПРЕДЛАГАЕТ СОТРУДНИЧЕСТВО при внедрении
МИНИ-ЗАВОДОВ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЦЕМЕНТА,
работающих на техногенных продуктах; использующих альтернативные энергоносители.
«АЛЬЯНС – ЦЕМЕНТ» ПРЕДЛАГАЕТ СЛЕДУЮЩИЕ УСЛУГИ:
строительство («под ключ») цементных заводов серии НИИСК любой мощности;
изготовление и комплектация технологических линий по производству цемента на мини-заводах серии НИИСК с передачей оборудования Заказчику для самостоятельного монтажа и ввода в эксплуатацию с нашим авторским надзором;
выполнение полного комплекта проектно-сметной и конструкторской документации на заводы серии НИИСК с передачей документации Заказчику для самостоятельного строительства при нашем авторском надзоре;
обучение основного производственного персонала работе на технологических линиях мини-заводов серии НИИСК;
сервисное обслуживание внедренных технологий НИИСК в течение трёх лет, далее по договоренности.
Удельные капитальные вложения в строительство мини-заводов «под ключ» в зависимости от их мощности по цементу (НДС включено):
| 25 тыс.т в год 60 тыс.т в год 120 тыс.т в год 240 тыс.т в год 300 тыс.т в год 600 тыс.т в год | — 110 $/т — 100 $/т — 95 $/т — 90 $/т — 85 $/т — 80 $/т | Исп. 10 мес. Исп. 12 мес. Исп. 15 мес. Исп. 18 мес. Исп. 24 мес. Исп. 24 мес. |
В С Т У П Л Е Н И Е
Последние 3 года возрос интерес к строительству собственных цементных заводов.
Это и понятно – велик дефицит цемента, значительна его рыночная стоимость и коммерческая привлекательность.
Только в 2007 г. НИИСтромкомпозит получил заявки от 34 потенциальных Заказчиков, с тремя даже заключили договора на поставки мини-заводов «под ключ». Однако ни один из договоров не «заработал»: Заказчики вдруг терялись, исчезали из поля зрения, и более о своих интересах не заявляли.
В чем причина? На наш взгляд причин две.
Первая – это значительные стартовые капитальные вложения (хотя наши заводы намного дешевле китайских, корейских и, тем более, немецких и американских, чьи заводы энергично рекламируются в России).
Вторая – слабая осведомленность потенциальных Заказчиков в технологии портландцемента, порождающая неуверенность и сомнения.
В настоящем документе предпринята попытка донести до каждого заинтересованного лица сущность технологии портландцемента, рассказать простым языком, используя доступные для неспециалиста понятия, помочь разобраться в сложных физико-химических процессах в твердых веществах, приводящих к получению искусственных соединений, которые при затворении водой твердеют, образуя прочный, водостойкий камень.
Обращайтесь с любыми вопросами. Поможем всем.
С наилучшими пожеланиями и надеждой на плодотворное сотрудничество.
Директор НИИСтромкомпозит,
к. т. н., с. н. с. КАЛИНИН В.И.
e-mail: sibekol@mail.ru
(3912) 33-17-01 – директор Калинин Валерий Иванович
(3912) 33-16-97 – гл.инженер Полехин Анатолий Михайлович
(3912) 33-17-00 – секретарь-референт Сивачёва Юлия Сергеевна
СОДЕРЖАНИЕ
- КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА И ПОНЯТИЯ
Известь (жженая известь, строительная известь) – оксид кальция СаО.
Известь гидратная (гашеная известь, известковое тесто) – гидроксид кальция Са (ОН)2.
Известняк (арагонит, мел, мрамор, известковый туф, ракушечник) – карбонат кальция – СаСО3.
Гипсовый камень (гипс, алебастр, глиногипс) – двуводный сульфат кальция – СаSO4 . 2Н2О.
Портландцемент – тонкодисперсная смесь клинкера (95…97 %) и гипсового камня (3…5 %) – способная твердеть при затворении водой и обладающая гидравлическими свойствами.
Гидравлические свойства минеральных вяжущих – способность твердеть и набирать механическую прочность во влажных условиях, в т.ч. в воде.
Клинкер – обожженная до спекания смесь извести с алюмосиликатным веществом; по структуре – твердые растворы извести в кислых оксидах SiO2, Al2O3, Fe2O3.
Низко-, высокоосновные (клинкерные минералы, твердые растворы) – показатель содержания СаО в соединении, низкоосновные характеризуются содержанием СаО не более 50 %.
Алюмосиликатное вещество – минеральный продукт природного (например, глина) или искусственного (например, зола) происхождения, состоящий на 80…95 % из оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3.
Техногенные продукты – промышленные отходы минерального и органического составов.
Потери при прокаливании – потери Н2О или СО2 при нагревании сырьевых компонентов. Вода теряется при прокаливании гидратов, диоксид углерода – при прокаливании карбонатов.
Стехиометрия (стехиометрическое уравнение, показатель, отношение) – расчеты на уровне молекулярных масс и их соединений.
Диффузия – движение элементов твердого тела, активированное тепловой энергией нагрева внутри кристалла и наиболее энергичное на его поверхности и на его ребрах.
- КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЦЕМЕНТА
Что такое известь – знает каждый. Да, это продукт, который получили нагревом при температуре 900…1000 0С природного карбоната кальция – обычно известняка. В результате термического распада от известняка отделился диоксид углерода СО2.
t 0
СаСО3 СаО + СО2Теоретически 1 кг чистого карбоната кальция дает 0,56 кг СаО. Однако идеально чистого известняка, состоящего на 100 % из СаСО3, в природе не существует. Вместе с СаСО3 в известняке всегда присутствует некоторое количество МgСО3 и глины.
Наиболее качественной строительной известью считается та, которую получили из известняка, состоящего на 97 % из СаСО3 + МgСО3 (причем MgСО3 не более 7 %) и на 3 % из глинистых примесей.
Затворение водой строительной извести ведет к быстрому образованию гидрата оксида кальция (гашеной извести) с выделением большого количества тепла:
СаО + Н2О = Са (ОН)2
Продукт гидратации отличается белизной, а известковое тесто пластичностью и быстрым твердением при сушке с образованием камня, прочность при сжатии которого лежит в пределах 10…15 кг/см2, однако этот камень нестоек в воде.
Строительная известь как строительный материал известна более 3000 лет. Используется она и в наши дни.
Наряду с высококачественными известняками чаще встречаются такие, в которых содержание глинистых примесей значительно более 3 %. В древние времена такие известняки для получения извести не использовали, а применяли как бутовый камень.
Однако в начале нашей эры стали обжигать известняки с содержанием глины до 15 %, при этом температуру обжига увеличили до 1000…1100 0С. Полученная таким образом известь особой белизной не отличалась, но прочность на сжатие затвердевшего камня из известкового теста составляла уже 20…25 кг/см2 и что самое важное, новый вид вяжущего проявлял слабые гидравлические свойства.
В 19-ом веке такую известь назовут гидравлической. Гидравлическая известь успешно применяется и в настоящее время.
Появление гидравлической извести дало толчок развитию поиска эффективного гидравлического вяжущего вещества.
В 1796 г. Дж. Паркер опубликовал результаты своих работ по обжигу известняков, содержащих глинистое вещество до 25 %. Обжигая такие известняки (в основном мергели) при температурах необычайно высоких 1200…1250 0С, (в то время считали, что полученная при высоких температурах известь обожжена «намертво» и с водой не реагирует), он получил гидравлическое вяжущее марок 100…150. Позже это гидравлическое вяжущее получит название «роман-цемент», его производство и применение в ряде стран сохранилось до сих пор.
Итак, до открытия портландцемента остался один шаг, и его сделал англичанин Дж. Аспдин. В 1824 г. он получил первый в мире Патент на искусственное вяжущее. Заслуга изобретателя в том, что он, во-первых, разделил исходный продукт («засоренный» известняк) на два самостоятельных компонента: известковый (известняк) и алюмосиликатный (глина); во-вторых, увеличил долю «примесей» (глины) до 33…37 %; в-третьих, с целью интенсификации процесса поднял температуру обжига сырьевой смеси до 1400…1450 0С.
В чем природа проявления гидравлических свойств продуктов высокотемпературного обжига известково-глинистых смесей?
Известь (СаО) энергично реагирует с водой, образуя нестойкие в воде гидраты Са(ОН)2. Снизить энергию гидратации по законам химии возможно, снизив концентрацию реагента. В нашем случае СаО смешивают с кислыми оксидами глин: SiO2, Al2O3, Fe2O3. Но простое механическое смешивание ничего не даёт, кроме неводостойкого известково-глинистого камня (самана).
Совершенно другая картина наблюдается, если известково-глинистая смесь оказывается нагреть до температуры 1200…1250 0С (романцемент). Между СаО и кислыми оксидами начинается взаимодействие, но не химическое, а механическое. Элементарные частицы СаО начинают диффундировать в элементарные частицы SiO2, Al2O3, Fe2O3. В результате диффузии СаО образуются твердые растворы
2 СаО SiO2 = 2 СаО SiO2,
СаО Al2O3 = СаО Al2О3,
4 СаО Al2O3 + Fe2O3 = 4 СаО Al2O3 Fe2O3.
Концентрация СаО в твердых растворах значительно ниже, поэтому они реагируют с H2O достаточно медленно.
Механизм гидратации твердых известковых растворов отличается от гидратации чистого СаО. Гидратными продуктами являются комплексные соединения, состоящие из гидратов СаО, заключённых в каркасы водонерастворимых водных и безводных соединений SiO2, Al2O3, Fe2O3. Именно поэтому, минеральные вяжущие на основе извести (гидравлическая известь, роман-цемент) приобрели достаточную водостойкость и проявили способность твердеть во влажных условиях.
Но гидравлическая известь и роман-цемент твердеют слишком медленно (перегнули палку в затормаживании гидратной активности СаО!) и образуют низкомарочный камень.
Изобретение портландцемента устранило эти недостатки. Увеличение температуры обжига до 1450 0С, в значительной степени активировало диффузионные перемещения СаО. При температурах 1400…1450 0С возникли новые, более насыщенные известью (читай более активные) соединения:
СаО 2 СаО SiO2 = 3 СаО SiO2
2 СаО СаО Аl2О3 = 3 СаО Аl2О3
Итак, портландцемент – это известь, «разбавленная» кислыми оксидами, представляет смесь твердых растворов, продуктов искусственного диффундирования СаО в кислые оксиды, за счет теплового движения элементарных частиц.
Содержание СаО в портландцементе лежит в пределах 63…67 %.
Портландцемент состоит из четырех главных синтетических минералов (твердых известковых растворов):
- 3 СаО SiO2 – трехкальциевый силикат, концентрация СаО – 73,7 %;
- 2 СаО SiO2 – двухкальциевый силикат, концентрация СаО – 65,1 %;
- 3 СаО Аl2О3 – трехкальциевый алюминат, концентрация СаО – 62,2 %;
- 4 СаО Аl2О3 Fе2О3– четырехкальциевый алюмоферрит, концентрация СаО – 46,1%.
Таким образом, обобщая опубликованное выше, можно сделать вывод о том, что история создания цемента – это чреда событий, процессов, обстоятельств стихийно или целенаправленного ухудшавших качество извести – СаО за счёт инициирования взаимодействия между СаО с кислыми оксидами SiO2, Al2O3, Fe2O3 – носителями которых являлось природное вещество – глины.
Поскольку все золы твердых топлив – это обожженная глина, то очевидно, что они могут применяться совместно с глинами или самостоятельно в технологии получения цемента.
И последнее, любые техногенны минеральные продукты (шлаки, шламы, кеки и др.), содержащие кислые оксиды SiO2, Al2O3, Fe2O3 в суммарном исчислении большем 60% пригодном для производства портландцемента.
3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА
(НЕОБХОДИМЫЙ МИНИМУМ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЖЕЛАЮЩИХ ПОСТРОИТЬ ЦЕМЕНТНЫЙ ЗАВОД)
Представленная ниже информация относится к «сухому» способу производства цемента как наиболее прогрессивному и энергосберегающему. При формировании технологии предпочтение отдано техногенному сырью и нетрадиционным энергоносителям.
3.1. НАЧАЛО ПРОЦЕССА: ПОДГОТОВКА СЫРЬЕВОЙ ШИХТЫ
3.1.1. Сырьевая база портландцемента.
Исторически сложилось так, что классическим сырьем для производства цемента считались известняк и глина. Однако по мере развития науки о цементе стало очевидным – сырьем могут служить и другие вещества, в том числе различные техногенные продукты, которых становилось больше и больше.
В таблицах 3.1., 3.2., 3.3. в порядке иллюстрации представлены лишь некоторые виды техногенных продуктов, которые могут с успехом конкурировать как с известняком, так и с глиной. Причем технико-экономический эффект применения промышленных отходов намного выше за счет низкой стоимости сырья и сокращения энергозатрат.
В таблице 3.1. даны техногенные продукты, представляющие смесь алюмосиликатов и извести, причем известь, как правило, представлена низкоосновными твердыми растворами – аналогами клинкерных минералов.
В таблице 3.2. представлены известковые техногенные продукты, в которых известь содержаться в форме гидрататов и карбонатов.
В таблице 3.3. представлены алюмосиликатные техногенные продукты, в которых известь содержится в крайне незначительных количествах, но сумма кислых оксидов (SiO2, Al2O3, Fe2O3) составляет 85…99 %.
Таблица 3.1.
Техногенные продукты, содержащие твердые растворы СаО в SiO2, Al2O3, Fe2O3
| Наименование техногенного продукта | Вид твердых растворов | Доля твердых растворов, % | СаО, % в сухом веществе |
| Нефелиновый шлам Электротермофосфорный шлак Доменный шлак Феррованадиевый шлак Конвертерный шлак Золы от сжигания углей КАТЭК Ваграночные шлаки | -С2S -С2S -С2S, СА, С2F -С2S -С2S -С2S, С4АF, С2F -С2S, СА, С2F | 75 … 78 70 … 75 65 … 75 75 … 80 75 … 77 50 … 52 48 … 50 | 52 … 55 47 … 49 43 … 52 55 … 57 52 … 54 33 … 43 32 … 35 |
Таблица 3.2.
Техногенные продукты, содержащие СаО в форме карбоната и гидроксида
| Наименование техногенных Продуктов | Вид известкового компонента | Доля известковых компо- нентов, % | СаО, % в сухом веществе |
| Шламы раскисления кислых стоков Отходы производства перманганата калия Шлам гальванических производств Отходы сахарного производства Отходы производства цианамида кальция Отходы бумажного производства (мел) Рассольный шлам хлорного производства Отходы производства фтористого алюминия Шлам распиловки карбонатных пород Отходы флотации апатитовых руд Шлам «дистиллятный» содового производства Шлам водомягчения ТЭЦ Карбидный ил | СаSO4, Са (ОН)2, СаСО3 Са (ОН)2 Са (ОН)2, СаСО3 Са (ОН)2 Са (ОН)2 СаСО3 Са (ОН)2 СаSO4, СаСО3 СаСО3 Са (ОН)2, СаСО3 Са (ОН)2, СаСО3 СаСО3, Са (ОН)2 Са (ОН)2 | 78 … 85 50 … 53 70 … 72 75 … 77 80 … 84 86 … 88 66 … 69 55 … 60 80 … 89 76 … 80 82 … 86 60 … 63 86 … 90 | 38 … 43 36 … 40 46 … 48 56 … 58 60 … 63 47 …49 49 …52 33 … 36 45 … 50 40 … 45 40 … 42 37 … 40 66 … 68 |
Таблица 3.3.
Алюмосиликатные техногенные продукты
| Алюмосиликатный компонент | Содержание оксидов, % на сухое вещество | ||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | СаО | прочие | |
| Хвосты предприятия «Фосфорит» Отходы обогащения вольфрамитовых руд Вскрышные породы * КМК Хвосты флотации Актогайского ГОКа Хвосты обогащения циркон-илменитовых руд Отходы углеобогащения Дальнего Востока Горелая формовочная земля Шамотная пыль огнеупоров Бой керамического кирпича Сурьмяные шлаки Золы сжигания Экибастузских углей Отходы производства этилбензола Золы сжигания Кузнецких углей Золы сжигания Челябинских углей Золы сжигания Черемховских углей Алунитовый шлам | 96,0 72,6 61,2 69,4 79,5 62,5 95,3 60,0 56,0 55,0 63,9 - 61,7 55,3 51,4 81,0 | 0,3 9,0 15,8 15,4 9,4 16,5 - 35,0 28,5 8,6 25,5 99,0 21,6 25,4 26,8 6,5 | 0,2 3,7 5,2 1,0 1,5 5,0 1,8 2,0 12,5 - 5,1 - 7,7 8,5 6,2 7,2 | 0,5 1,1 2,7 3,0 2,2 1,0 - - 0,5 2,8 0,5 - 2,0 3,5 3,8 1,1 | 3,0 13,6 15,1 11,5 7,4 15,0 2,9 3,0 2,5 33,6 5,5 1,0 7,0 7,3 11,8 4,2 |
Примечание: * КМК – Курская магнитная аномалия