Какими способами производят цемент?

Цемент является одним из старейших строительных материалов, но он не является природным материалом.

Процесс производства цемента достаточно дорогостоящий и к тому же энергоемкий и представляет собой объединение химических процессов, а также самого высокотехнологичного оборудования, но в результате получается один из самых популярных строительных материалов, который успешно применяется в промышленном и гражданском строительстве по всему миру.

Процесс производства портландцемента складывается из следующих основных технологических операций:

1) добыча сырьевых материалов и доставка их на завод;

2) дробление и помол сырьевых материалов;

3) приготовление и корректирование сырьевой смеси;

4) обжиг смеси (получение клинкера);

5) помол клинкера с добавками (получение цемента).

В зависимости от вида подготовки сырья на обжиг различают мокрый, сухой, полусухой и комбинированный способы производства портландцементного клинкера.

При мокром способе производства помол сырьевых материалов, их смешивание и корректирование сырьевой смеси осуществляются в присутствии определенного количества воды, а вот при сухом способе все перечисленные операции производятся с сухими материалами. Мокрым этот способ назван потому, что измельчение сырьевой смеси производится в водной среде, на выходе получается шихта в виде водной суспензии - шлама влажностью 30 - 50%. Затем шлам поступает в печь для обжига, диаметр которой достигает 7 м, а длина - 200 м и более. При обжиге из сырья выделяются углекислоты. После этого шарики-клинкеры, которые образуются на выходе из печи, растирают в тонкий порошок, который и является цементом.

В некоторых случаях сухую сырьевую смесь гранулируют,  то есть добавляют при грануляции необходимое для образования прочных гранул количество воды. Такой способ производства портландцементного клинкера уже будет называться полусухим.

Каждый из этих способов имеет свои плюсы и минусы. К примеру, в присутствии воды облегчается измельчение материалов и проще достигается однородность смеси. Но при мокром способе расход тепла на обжиг сырьевой смеси будет на 30-40% больше, чем при сухом способе. Кроме того, значительно возрастает необходимый объем печи при обжиге мокрой сырьевой смеси (шлама), так как большая часть ее выполняет функции испарителя воды.
Принцип комбинированного способа заключается в том, что сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, а затем ее максимально обезвоживают, то есть фильтруют на специальных установках и уже в виде полусухой массы обжигают в печи. Или можно поступить следующим образом, сначала идет сухой способ для изготовления сырьевой смеси, а затем, добавляя 10-14% воды, гранулируют, размер гранул составляет 10 - 15 мм и подают на обжиг.

Для правильного выбора способа производства портландцементного клинкера необходимо учесть ряд факторов технологического и технико-экономического характера, такие как свойства сырья, его однородность и влажность, наличием достаточной топливной базы в районе строительства и другие факторы.

Мокрым способом рационально получать портландцементный клинкер при однородном по составу сырье, когда природная влажность сырья более 8-10%. Также стоит учесть, что мокрый способ будет  более выгоден при использовании двух мягких компонентов (глины и мела), так как измельчение их будет легко достигаться разбалтыванием в воде.

Сухим способом рационально получать портландцементный клинкер при однородном по составу сырье в случае, когда природная влажность сырья не превышает 8-10%. То есть сухой способ заключается в том, что сырьевые материалы перед помолом или в его процессе высушиваются. И сырьевая шихта выходит в виде тонкоизмельченного сухого порошка. Шихтами называют исходные смеси, подлежащие переработке данным заводским процессом (в данном случае смеси, которые используются при производстве цемента).

Полусухой способ используют при изготовлении клинкера из достаточно пластичных сырьевых материалов, когда при грануляции смеси образуются прочные и термостойкие гранулы. При хорошей фильтруемости сырьевых шламов предпочтение необходимо отдавать именно комбинированному способу. Стоит отметить, что для каждого способа используется определенный вид оборудования и, соответственно, строго определенная последовательность операций.

Далее цемент отгружается в цементовозы, хоперы или фасуется в мешки. Хопером называют саморазгружающийся бункерный грузовой вагон для перевозки массовых сыпучих грузов. Его кузов имеет форму воронки, в нижней части расположены люки (по-английски - «хопперы»), через которые груз высыпается при разгрузке под действием силы тяжести, что способствует быстрой разгрузке.