Тепловой агрегат используемый при получении цемента

Обновлено: 24.04.2024

Портландцемент имеет зеленовато-серый цвет и тем самым резко отличается от других видов цементов.

Свое название портландцемент получил благодаря острову Портленд в Великобритании. Именно на этом острове в далеком 1824-ом году было начато первое в мире промышленное производство данного вида цемента и название образовалось само собой.

Патент на изобретение портландцемента был выдан Дж. Аспдину.

Как я уже говорил, это самый распространенный вид цемента и не только у нас в стране, но и по всему миру. И на данный момент было построено множество заводов разных размеров по производству портландцемента, именно поэтому он имеет небольшую себестоимость.

Состав и технология производства портландцемента

Портландцемент представляет собой гидравлический вяжущий продукт тонкого помола цементного клинкера, который получается путем обжига до спекания природного сырья или искусственной сырьевой смеси определенного состава. Сырье, пригодное для получения портландцемента должно иметь 75-78% карбоната кальция и 22-25% глины. Такое природное сырье встречается крайне редко, поэтому заводы производящие цемент отлично работают на искусственных смесях из карбонатных пород и глины. Спёкшаяся сырьевая смесь в виде зерен 40-50 мм называется клинкером.

Получение портландцемента хорошего качества зависит от содержания главнейших оксидов в клинкере, процент которых должен быть в пределах: CaO – 60-68%. SiO2 – 19-25%, оксида алюминия 4-8%, оксида железа 2-6%.

При содержании в портландцементе серного ангидрида SO3 более 3.5% или MgO более 4.5% наблюдается неравномерность изменения объема. Гидравлический модуль портландцемента 1.7 – 2.7. С целью увеличения содержания в портландцементе того или иного оксида в сырьевую смесь вводят корректирующие добавки, т.е. вещества, содержащие значительное количество того или иного оксида. При помоле клинкера добавляют до 5% гипса для регулирования сроков схватывания.

Улучшение некоторых свойств портландцемента и снижение его стоимости возможно путем введения до 15% активной минеральной добавки при измельчении клинкера. Портландцемент с активными минеральными добавками маркируют следующим образом: ПЦ 500Д15. Без добавок: ПЦ 500Д.

Технология получения цемента

Основные технологические операции выполняющиеся для получения цемента:

Добыча сырья и приготовление сырьевой смеси.
Обжиг сырьевой смеси и получение цементного клинкера.
Помол цементного клинкера с добавкой

Добыча сырья

Добыча сырья является основной в ступени производства цемента. Сырьём для цемента служит слой известняка зеленовато – жёлтого цвета. Добыча ведётся открытым способом. Залегания цементного известняка располагается на глубину до 10 м. неравномерными слоями до 0,7 м. Из опыта геологоразведочных работ таких слоёв, как правило, четыре. Первичная обработка

После добычи известняк транспортируют и производят специальную сушку и первичный помол с добавлением специальных добавок. В маркировке такого цемента добавляется обозначение Д20, например ПЦ500 Д0 обозначает 0% добавок, а ПЦ 400Д20 — 20% добавок. В конце прохождения этой стадии смеси подвергают обжигу – таким образом получается клинкер. Конечная обработка

Далее полученный клинкер ещё раз размалывают и сушат с добавлением известкового камня и активными минеральными добавками. Полученный материал является готовым цементом с заданными свойствами.

Поскольку у каждого вида исходного сырья есть свои особенности: минеральный состав, влажность, прочность каждое производство имеет свою уникальную технологию, позволяющую добиться необходимых свойств цемента. В основном при производстве цемента на второй стадии используют одну из трёх отработанных технологий:

мокрый;
сухой;
комбинированный.

Мокрый способ

Применяется при производстве цемента из сырья состоящий из мела, глины, железосодержащих добавок. Требование к глине по влажности не более 20%, к мелу – не более 29%. Измельчение сырья производится в воде. Полученная шихта в виде суспензии влажностью до 50% поступает в печь для обжига. Диаметр печи может составлять 7 метров и длиной более 200 метров. В результате обжига получаются небольшие шарики – клинкеры, которые после тонкого помола станут готовым цементом. Сухой способ

Основным отличием данного способа является то, что сырьё после или во время измельчения не увлажняется, а наоборот сушится. Таким образом, порошкообразная шихта поступает на обжиг уже в сухом виде. Данный вид обработки является наиболее экономически целесообразным, поскольку позволяет экономить не только сырьё, но и энергию, которая при мокром способе тратится на удаления воды из шихты. Комбинированный способ

Данный способ производства совмещает в себе два способа и предполагает две разновидности технологий.

Мокрым способом готовят сырьевую смесь – шлам. После чего шлам пропускают через фильтры, осушая смесь до 16-18%, а затем отправляют на обжиг.

Сухим способом готовят шлам. Затем добавляют воду до влажности смеси 10-14% и гранулируют в шарики. После обжига они становятся клинкерами. Размер клинкеров 10-15 мм

Виды портландцемента

При строительстве любого объекта используется портландцемент, а при разных условиях эксплуатации тех или иных зданий и объектов, портландцемент должен обладать разными свойствами и выдерживать не только высокие нагрузки, но и противостоять воздействию погоды, агрессивных сред и механическим воздействиям, которые могут быть условиями эксплуатации любого здания.

Для того чтобы придать портландцементу особые свойства, в его состав добавляет специальные добавки, которые добавляют ему новые свойства (гидрофобность) или улучшают существующие (ускорение твердения).

В зависимости от вида добавок и предназначения того или иного вида портландцемента, различают несколько групп портландцементов.

быстротвердеющие;
нормальнотвердеющие;
пластифицированные;
гидрофобные;
сульфатостойкие;
дорожные;
белые и цветные;
с умеренной экзотермией;
с поверхностно-активными органическими добавками.

Требования к прочности образцов

МПа (кгс/см2), не менее

Отличия мокрой технологии производства цемента от сухой

Обе технологии имеют свои преимущества и свои недостатки. Основной недостаток, которым отличается мокрый способ производства цемента – значительная энергоемкость процесса, отражающаяся на себестоимости конечного продукта. Сухая технология отличается большей экологической опасностью и соответственно большими капитальными затратами на устранение данного фактора. Рассмотрим оба способа производства цемента подробнее.

«Мокрая» технология производства связующего

Технологическая схема мокрого способа предусматривает раздельную первичную обработку компонентов клинкера. Измельченные «ингредиенты» загружаются в специальное оборудование для кратковременной выдержки под слоем воды. После этого компоненты клинкера, мокрыми, попадают в специальные мельницы, где их перемалывают до состояния порошка и тщательно перемешивают.

Подготовленный таким образом шлам подается в вертикальные и горизонтальные «шлюмбассейны» на корректировку необходимого соотношения «ингредиентов». Следующей технологической операцией идет печной обжиг откорректированного шлама и охлаждение промышленными холодильными установками. Полученный таким образом клинкер измельчается до мелкодисперсного порошка – цемента. Далее производятся: лабораторный анализ на соответствие цемента требованиям ГОСТ, фасовка и отправка потребителю.

Преимущества «мокрой» технологии

Меньшие технологические затраты на измельчение сырья. Такие компоненты как мел и глина хорошо размокают в воде при первичной обработке в бассейнах. Соответственно процесс их измельчения происходит намного проще и легче;
Транспортировка, усреднение и корректировка шлама происходит проще и экологически безопаснее, чем аналогичные операции при сухой технологии;
В разы меньшее пылеобразование;
Конструкция печей обжига шлама проста, надежна и имеет высокий Коэффициент Использования пространства – от 0,89 до 0,91;
Имеется принципиальная возможность использовать сырьевые компоненты «пестрого» химсостава и хорошей гомогенизации шлама.

Недостатки

Большой удельный расход тепловой энергии на обжиг сырья для производства цемента. Сырье поступающее на обжиг, имеет среднюю влажность 35-45%. Соответственно для испарения влаги и прогрев компонентов требуется порядка 5 450-6 800 кДж/кг тепловой энергии или 35% тепловой мощности печи. Поэтому часть обжиговой печи работает как сушильный агрегат со всеми вытекающими «неприятностями»;
Высокая материалоемкость обжиговых печей при небольшой производительности.

Указанные недостатки выливаются в относительно низкую производительность труда, значительные технологические и эксплуатационные расходы, обуславливающие относительно высокую себестоимость производства.

Тепловыделение клинкерных минералов

минералами при сроке твердения

. Эти стандарты действуют параллельно со старыми стандартами ГОСТ 10178 и ГОСТ 310, ориентированными на деление цементов на марки по прочности. Соотношение марок и классов портландцементов приведено в табл. 4. Цементы всех классов делятся по скорости твердения на
подклассы
: нормальнотвердеющие (индекс Н) и быстротвердеющие (индекс Б).

«Сухая» технология производства связующего

В этом случае основное производственно-технологическое оборудование аналогично мокрому способу. Изменения заключаются в принципиально иной технологической схеме производства клинкера. После предварительного измельчения компоненты клинкера подаются в сушильные барабаны, причем каждый компонент подается в отдельный барабан. После сушки «ингредиенты» перемешиваются и поступают в общую мельницу для дальнейшего измельчения и ввода присадок.

Следующая операция обусловлена видом и влажностью глины. Все остальные компоненты корректируются по указанным параметрам глины. Суть операции заключается в незначительном увлажнении (не более 13% влажности) шлама и последующую подачу на обжиг. Соответственно небольшой влажности энергетические затраты на обжиг небольшие, а печи менее металлоемки и менее габаритны. Операции, следующие после обжига шлама, аналогичны предыдущему способу производства цемента.

При разработке скважин, их освоении и капремонте необходимо проведение промывочно-продавочных и цементных работ. Нагнетание жидкого раствора выполняется с помощью цементировочных агрегатов.

Цементировочные установки также применяют для промывки и продавливания песчаных пробок, выполнения гидроразрыва пластов, опрессовки обсадных колонн и труб.

Использование для цементных работ

Цементирование горной выработки представляет собой процесс, при котором в затрубном пространстве буровой раствор полностью заменяется цементным. В результате цемент затвердевает и превращается в цементный камень.

Процесс проведения цементирования дает возможность решить ряд задач:

обеспечить долговременную изоляцию продуктивных объектов от влияния верхних и нижних вод,
исключить возможность перетекания флюидов между горизонтами через затрубное пространство,
укрепить неустойчивые породы посредством ряда элементов – обсадной колонны, стенки скважины, цементного камня,
обеспечить обсадную колонну от смятия, возникающего от коррозии и воздействия внешнего давления,
предотвратить выброс газов из пород, оставшихся в зацементированных участках скважин и находящихся под высоким давлением,
возможность изолировать продуктивные горизонты малой мощности, пройденные в процессе бурения.

Цементировочный комплекс: устройство и комплектация

В комплектацию цементировочного агрегата входит следующее оборудование:

цементировочный насос высокого давления,
водоподающий блок,
мерная емкость,
манифольд,
трубопровод (вспомогательный),
система выхлопов,
обогревательная система,
дополнительное оборудование и оснащение,
рама и шасси

Цементировочный гидравлический насос

Цементировочные насосы бывают двух видов – поршневой и плунжерный. Поршневые насосы представлены модификациями НПЦ-32 и НЦ-320, плунжерные – СИН-32, СИН-64 и ЗПН-32.

Насосное оборудование оснащено автомобильными приводами и приводится в действие с помощью двигателя с КПП, установленного на платформе.

НПЦ-32

Принцип работы поршневого насоса марки НПЦ-32 заключается вприменении глобоидной передачи, которая, преобразовавшись, имеет высокие показатели степени нагрузки, надежности и долговечности. Для производства гидравлической коробки используют низколегированную сталь. Поэтому насос способен выдержать гидростатические испытания даже с давлением в 60 Мпа, что дает возможность использовать насос при показателе давления в 40 Мпа.

НЦ-320

НЦ-320 – насос цементировочный двухпоршневой, двусторонне действующий, горизонтальный. В конструкцию вмонтирован специальный червячный редуктор, способный выдерживать высокие рабочие нагрузки.

СИН-32

Насос высокого давления трехплунжерный горизонтальный с односторонним действием представлен моделью СИН-32. Основное предназначение агрегата - подача глинистых и цементных растворов в выработку. Рабочий ресурс узла до капремонта составляет 6000 моточасов либо 10 лет.

СИН-64

Трехплунжерный горизонтальный насос СИН-64 имеет аналогичные принцип работы и производительность с насосом СИН-32.

ЗПН-32

ЗПН-32 представляет собой модификацию трехплужерных насосов с тремя клапанными коробками, соединенными между собой шпильками. Узлы и гидравлическая система конструкции смазываются с помощью принудительной системы смазки.

Водоподающий блок

Водоподающий блок работает от двигателя ГАЗ-51. Агрегат подает порцию воды в затворенное смесительное устройство. Конструкция состоит из двигателя и насоса. В насосе предусмотрена система продувки. Выхлопные газы удаляют жидкость из агрегата после завершения работ, а также прогревают устройство.

Управление блоком подачи воды осуществляется с помощью приборов с площадки рамы. На панель выведены предохранители, датчики давления масла, температуры, контрольная лампочка зарядки аккумуляторной батареи, кнопка включения муфты, запуска стартера и включения нагрева.

Манифольд

Манифольд представляет собой систему, состоящую из всасывающего и запорного трубопроводов. Принцип работы устройства заключается в заборе жидкости как из внешних источников, так и из мерного бака, и подаче ее в скважину под высоким давлением. Пульт управления агрегатом находится в кабине. Напорная линия оснащена датчиком давления, предохранительным клапаном, манометром.

Мерный бак

Мерный бак – емкость, обеспечивающая размещение цементного раствора или продавочной жидкости. Емкость может быть разного объема. Крепится болтами на заднюю часть устройства. Бак разделен на две половины, каждая из которых оснащена мерной линейкой. Перед баком устанавливается откидная площадка для удобной работы по управлению донными клапанами.

Вспомогательный трубопровод

Соединяет напорную линию насоса с устьем скважины вспомогательный трубопровод. Установка комплектуется трубами высокого давления, напорными шлангами, шарнирными коленьями, приемными рукавами.

Система выхлопного и обогревающего оборудования

Система способствует обогреву приемного коллектора, картера двигателя и насоса, мотора водоподающего блока. С помощью системы трубопровод продувается отработанными газами. Потоками газов помогают управлять заслонки.

Дополнительное оборудование:

откидная лестница и площадка,
кожухи, установленные на вращающиеся части агрегата,
поворотные фары, смонтированные на мерный бак и кабину - для удобной работы в темное время суток,
запасное колесо, установленное на бак – обеспечивает беспрепятственный доступ к блоку подачи воды.

Шасси для монтажа

Цементировочный агрегат может быть установлен на шасси КАМаз, Урал, Маз, Краз со встроенной функцией замешивания цементного раствора и его транспортировки под давлением по шлангу или трубе до скважины. Также возможна установка агрегата на сани, прицеп, полуприцеп.

Цементировочный агрегат СИН-35

Рассмотрим цементировочный агрегат СИН-35. Агрегат предназначен для цементирования скважин, опрессовки и проведения промывочно-продавочных работ на нефтяных и газовых скважинах.

Установку можно использовать в качестве подпорного, оседиагонального насоса способного перекачивать вязкие жидкости с включениями абразивов.

Технические характеристики насосной установки СИН-35 без ВПБ

Вместимость емкости, куб. м

Трехплунжерный насос высокого давления

СИН-32 цементировочный, трехплунжерный, горизонтальный с двухскоростным редуктором

Диаметр плунжеров, мм

Давление максимальное, МПа (при подаче, л/с)
- при диаметре плунжеров 100 мм
- при диаметре плунжеров 125 мм

Наибольшая идеальная подача, л/с (куб. м/ч)
- при диаметре плунжеров 100 мм 10,4 МПа
- при диаметре плунжеров 125 мм 6,6 МПа

Сухой цемент представляет собой искусственное вещество, которое поставляется в формате порошка и используется в качестве вяжущего в процессе замешивания разного типа бетонных растворов. В момент смешивания с водой цемент провоцирует прохождение химической реакции с изменением структуры материала, который застывает и превращается в камень, обеспечивая монолиту должные характеристики прочности, стойкости, способности выдерживать механические нагрузки.

Состав цемента может быть разным, что напрямую зависит от вида вяжущего и возложенных на него функций, требуемых свойств материала. Классический цемент делают из клинкера (обожженные и спаянные в куски известняк и глина, взятые в определенной пропорции), смешанного с гипсом и различными минеральными добавками.

Известь (оксид кальция) – около 60%.
Кремниевый диоксид – до 20%.
Алюминий (глинозем) – 4%.
Гипс, оксиды железа – до 2%.
Магния оксид – 1%.

Данное процентное соотношение актуально для портландцемента – самого распространенного вида материала. Пропорции могут меняться, в соответствии с классном и технологией производства цемента. Ввиду существования большого числа марок и видов цемента точного рецепта его производства (и химической формулы) не существует – тут все зависит от показателей минералогического состава.

Производство цемента осуществляется из клинкера – продукта обжига глины и известняка, взятых в пропорции 1:3. Клинкер представляет собой полуфабрикат для создания цемента. После обжига при высокой температуре (до 1500 градусов) клинкер мелко измельчают до гранул величиной около 6 сантиметров. Потом клинкер измельчают до порошкообразного вида, вводя различные добавки.

Гипс, который регулирует длительность схватывания.
Корректирующие добавки для улучшения определенных характеристик цемента (присадки, пластификаторы и т.д.).

В качестве основного исходного сырья в производстве цемента используют различные горные породы – карбонатного типа (могут быть с кристаллической либо аморфной структурой, определяющей уровень эффективности взаимодействия материала с остальными компонентами состава в процессе обжига) и осадочного происхождения (глинистое сырье с минеральной базой, которое при сильном увлажнении разбухает и становится пластичным, увеличиваясь в объеме; материал вязкий, применяется при производстве сухим способом).

Мокрая технология производства цемента

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.

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.

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.

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.
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.

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).

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.

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.

Отличия мокрой технологии производства от сухой

Обе технологии производства цемента обладают своими нюансами, плюсами и минусами. Но есть ключевые особенности, которые необходимо учитывать в первую очередь при планировании бизнеса и просчете расходов, прибыли. Главный недостаток мокрого метода производства цемента – существенная энергоемкость всего процесса, которая отражается соответствующим образом на цене конечного продукта в сторону повышения.

Сухая же технология менее экологична и опасна для окружающей среды, в связи с чем требует значительных расходов на устранение этого фактора. При этом, сам процесс производства обходится дешевле по всем пунктам, позволяет понизить цену конечного продукта.

Особенности полусухого способа

Полусухой метод производства цемента достаточно схож с сухим, но предполагает некоторые отличия. Фракция сырья, что проходит стадию гранулирования, равна примерно 10-20 миллиметрам, уровень влажности 11-16%. Сначала сырье обжигают в печах Леполь, потом создавшиеся гранулы отправляют в конвейерный кальцинатор.

Из печи выходят газы, проходящие сквозь гранулы, находящиеся на решетке. Таким образом сырье нагревается до 900 градусов, полностью высушиваясь в процессе. Такая термообработка способствует декарбонизации смеси примерно на 25-30%, что нужно для производства. После сырье отправляют в печь – это завершающий этап производства цемента.

Гранулированный цемент может обжигаться и в шахтных печах – в таком случае гранулирование осуществляется с частицами угля, после чего цемент уходит на хранение.

Комбинированный метод производства

Данный способ базируется на подготовке компонентов сырья по мокрому методу, а вот их обжиг осуществляется по схеме полусухого метода. Шлам, полученный в сырьевой мельнице, обладает влажностью в диапазоне 30-45%, он отправляется в фильтр: тут обезвоживается до уровня влажности в 15-20%, потом сырье смешивают с пылью, влажность доводят до показателя в 12-14%.

На следующем этапе смесь отправляется на обжиг, который осуществляется в печах полусухого способа изготовления цемента. Все остальные операции ничем не отличаются от аналогичных этапов мокрого метода производства.

Подходящий метод производства цемента выбирают в соответствии с технологическими и технико-экономическими факторами – качеством и типом сырья, влажностью и однородностью смеси, наличием соответствующего оборудования, возможностей и т.д. В Москве заводы работают по всем трем схемам и поставляют на рынок цемент высокого качества.

Сегодня применение цемента достаточно широко – несмотря на появление новых строительных материалов, бетон на основе цементного вяжущего по-прежнему считается самым популярным, универсальным и предпочтительным во многих случаях вариантом. Цемент представляет собой порошкообразное вещество, относящееся к классу неорганических.

Цемент производят при помоле клинкера, который, в свою очередь, получают путем обжига при высоких температурах глины и извести, взятых в определенных пропорциях. К порошку могут добавляться различные минеральные вещества, пластификаторы для улучшения свойств и т.д. Цемент используют в виде вяжущего при замесе бетонных растворов разного типа и назначения.

Главная функция цемента – качественное скрепление конструктивных элементов создаваемых конструкций и возводимых зданий. Бетонные растворы используют для заливки полов и разных конструкционных элементов, монолитного строительства, производства тех или иных изделий и т.д.

При затворении водой превращается в вязкую пасту.
Цвет меняется со светло-серого на темный.
Бетон быстро набирает твердость во влажной и теплой воздушной среде.

Смесь в течение 28 дней (как правило) набирает прочность и постепенно превращается в искусственный камень с очень высокими характеристиками прочности, стойкости. Свойства цемента могут быть разными, зависят от массы факторов: вида самого вяжущего, наличия добавок, особенностей и условий применения, соблюдения технологии замеса и укладки.

Дополнительные свойства могут обеспечиваться специальными добавками в составе порошка, объем которых производитель всегда указывает на упаковке в маркировке и описании.

Производство цемента

Все разновидности цемента производятся по одной технологии. Могут отличаться составляющие и их пропорции, добавляться какие-то минеральные и другие вещества в конце, но само производство всегда предполагает определенные этапы и действия. Все современные смеси составляются на базе портландцемента.

Получение первичного сырья: перемолотый известняк и глина смешиваются в шлам в пропорции 4:1.
В процессе обжига шлама при температуре +1500 градусов по Цельсию сырье спекают в твердую массу, которая называется клинкер.
Клинкер очень мелко смалывается до состояния порошка.

К клинкерному порошку добавляют минеральные присадки, гипс, чтобы получить цемент с нужными свойствами.

Состав

В составе цемента работают несколько составляющих на молекулярном уровне. Материал представляет собой тонкий порошок серого цвета, а вот компоненты в его химической формуле есть разные и отвечают за те или иные процессы в бетоне.

Кальциевый оксид – в объеме около 67%.
Кремниевый оксид – в объеме до 22%.
Алюминиевые окиси – до 5%.
Оксид железа – в объеме до 3%.
Разного типа модифицирующие компоненты – максимум 3%.

Портландцемент отличается по составу не только из-за добавления в него компонентов в процессе производства, но и из-за особенностей мест добычи сырья. Так, в каждом регионе цемент другой, хоть и отличия несущественные.

Разные виды глины (включая глинистый сланец и лесс).
Мергель, известняк, мел, другие карбонатные породы.
Минеральные присадки: кремнеземы, глиноземы, апатит, флюорит, плавиковый шпат, гипс, фосфогипс и т.д.

Прочность

Прочность является одним из самых важных свойств цемента, которое определяет сферу применения, предполагаемые нагрузки, технические характеристики конструкции из бетонного монолита. Нормативную прочность на сжатие цемент приобретает по прошествии 28 дней с момента затворения.

Прочность можно посмотреть по марке (самые популярные марки цемента М300, М400 и М500, указывают на прочность в кг/см2) и классу (указанным маркам соответствуют примерные показатели В20, В30 и В40). Приготовленный раствор твердеть начинает в течение 1-2 часов, завершается процесс минимум через 12 часов после укладки.

Далее появляется гидратационное тепло и бетон набирает прочность в течение 28 суток. При низких наружных температурах тепло позволяет цементу набрать полный цикл прочности, при высоких – может спровоцировать ускорение прохождения реакции, в результате чего распространяются трещины из-за появления температурных напряжений.

Прочность цемента смотрят на упаковке и в специальных таблицах, для каждой сферы и типа конструкции, определенной нагрузки ищется оптимальный показатель. На прочность влияет также соблюдение технологии замешивания раствора, укладки, ухода после.

Виды цемента

Когда рассматривают цемент, виды указывают в достаточно большом количестве, но и они не исчерпывают все многообразие материалов, что можно создавать из вяжущего. Ведь при правильном подходе придавать цементу разные свойства можно, вводя в состав те или иные добавки. А ввиду того, что цемент используется в самых разных сферах и областях, вариантов приготовления смеси существует множество. Варьироваться состав порошка может также за счет особенностей сырья, добываемого в том или ином регионе.

Кроме того, на рынке можно найти много других составов, которые могут использоваться при выполнении определенных видов работ в тех или иных условиях, сферах.

Основные марки

Марки цемента обозначаются буквой М и цифрами от 25 до 1000. Самые распространенные марки – М100, М200, М300, М400 и М500. Остальные применяются для конкретных задач и намного реже. Самые универсальные и прочные марки цемента – М400 и М500. Как было указано выше, цифры рядом с индексом говорят о нагрузке в кг/см2, которую может выдержать застывший камень.

Марки ниже М100 и М200 применяются для штукатурки, кладки, выше М600 – для возведения объектов особого назначения (военных, бункеров, ракетных шахт и т.д.).

Кроме прочности, маркировка цемента может представлять много другой важной информации. В первую очередь, обращают внимание на буквы.

ПЦ – портландцемент.
ШПЦ – шлако-портландцемент.
Б – быстротвердеющий состав.
СС – вяжущее с сульфатостойкими свойствами.
ПЛ – цемент уже с пластификатором в составе.
Н – нормированный, цемент с подтвержденной прочностью.
ВРЦ – водонепроницаемый цемент (применяется в возведении гидротехнических сооружений).

Также по ГОСТу 31108 указывают наличие добавок в порошке: I обозначает, что добавок нет; II – в цементе есть минеральные компоненты. Объем добавок обозначается буквами: А – 6-20% минкомпонентов, Б – 21-35%. Добавками могут выступать пуццолан, шлак, полимеры и т.д. Скорость твердения также обозначается буквами: Н – нормально твердеющее вяжущее, С – скорость средняя, Б – быстротвердеющие смеси.

Добавки в цементе также индексируются буквой Д и цифрами, отображающими процент содержания. Д0 – добавок нет, Д20 – в состав цемента включено 20% добавок, в результате чего вещество получается более пластичным. Общее правило такое: чем выше марка, тем больше прочность; чем выше процент добавок, тем эластичнее цемент (но при критичном содержании прочность может падать).

М100, М200, М300 – производство разных элементов и изделий с нужными характеристиками.
М400 – применяются при заливке сборного/монолитного железобетона.
М500 – актуален для производства гидротехнических конструкций и плит, которые находятся в воде переменного уровня, для заливки бордюров и тротуаров, фундаментов всех видов.
М600 – бетонирование сборных конструкций повышенного качества.
М700 – работа с постройками, где отмечены высокие нагрузки и зоны напряжения.

Область применения

Область применения цемента напрямую зависит от его свойств и характеристик. В СНиПах и ГОСТах указаны все правила и особенности применения разных марок цемента с определенными техническими характеристиками в строительстве зданий, производстве изделий и т.д. Также влияют на выбор цемента условия его применения, поставленные задачи, особенности эксплуатации.

Несколько полезных советов по использованию цемента

Чтобы произведенный из цемента бетонный раствор соответствовал всем требованиям и был пригодным для создания прочных, надежных, долговечных конструкций и изделий, необходимо помнить о некоторых правилах.

Цементировочные агрегаты предназначены для нагнетания рабочих жидкостей в скважину. Используются при бурении, капитальном ремонте и глушении скважины.

Функции и назначение цементировочного агрегата при цементировании скважины

Целью цементирования пробуренной скважины является полное замещение бурового раствора цементным в затрубном пространстве скважины. Впоследствии цементный раствор затвердеет, превратившись в цементный камень. Цементирование скважины исключает перемещение жидкостей по затрубному пространству между горизонтами; обеспечивает защиту колонны от коррозии и внешних воздействий.

Основные этапы цементирования скважины:

Подготовка цементировочного раствора
Закачка подготовленного раствора в скважину
Продавливание раствора в затрубное пространство
Отверждение раствора
Экспертиза качества цементирования

Также цементировочные агрегаты могут применяться для промывки - продавки скважины, опрессовки, гидроразрыва пластов.

Устройство

Основные узлы цементировочного агрегата:

насос для подачи цементировочного раствора под давлением
привод насоса. Цементировочный насос приводится в движение от двигателя шасси, либо отдельного двигателя
мерный бак и бак для цементных растворов
водоподающий блок не является основным узлом, применяется для подачи жидкости в бак для приготовления цементного раствора

Узлы цементировочного агрегата могут быть смонтированы как на шасси (Камаз, Урал, Краз, Маз) так и на полуприцеп, прицеп, сани.

Цементировочные насосы

Поршневые цементировочные насосы

Основные модели поршневых насосов: 9Т, НПЦ-32, НЦ-320, ЦА-320. Технические характеристики, фото каждого насоса приведены по ссылкам. Там же размещены ссылки на цементировочные агрегаты нашего производства, оборудованные поршневыми насосами. Технические характеристики всех указанных поршневых насосов ± одинаковы и приведены по ссылкам.

Плунжерные цементировочные насосы

В основном представлены насосами СИН-32, и СИН-64.

Водоподающий блок

Шасси

Мы производим цементировочные агрегаты на всех возможных видах шасси. В том числе: КамАЗ, Урал, Маз, КРАЗ, прицеп, полуприцеп, а также цементировочные агрегаты на санях и др.

Читайте также: