Смешанное сырье хранится в бункере перед подачей в печь. В бункере хранится запас материала на несколько дней, чтобы обеспечить защиту от любых сбоев в подаче сырья из карьера

Cement Production

Stages in Cement Development

Cement, in one form or the other, has been in use for many centuries. However, modern cement, as we know it now, resulted from the work of a select bunch of engineers and scientists in the 18th and 19th centuries AD. John Smeaton, while planning the building of Eddystone lighthouse tower in 1756, discovered that the best limes for mortar contained a high degree of clayey matter. Ultimately, such a lime was used along with pozzolana in equal quantities. In the early 1800s, Vicat prepared artificial hydraulic lime by calcining an intimate mixture of limestone (chalk) and clay – this was the principal forerunner to Portland Cement. In 1824, Joseph Aspdin, while obtaining a patent for his hydraulic cement, termed it as Portland cement, upon Portland stone (limestone from Dorset, UK), which had a high quality and durability and a similar appearance. Although the term ‘Portland’ has no significance in the modern context, it still continues to be used.

Cement, in one form or the other, has been in use for many centuries. However, modern cement, as we know it now, resulted from the work of a select bunch of engineers and scientists in the 18th and 19th centuries AD. John Smeaton, while planning the building of Eddystone lighthouse tower in 1756, discovered that the best limes for mortar contained a high degree of clayey matter. Ultimately, such a lime was used along with pozzolana in equal quantities. In the early 1800s, Vicat prepared artificial hydraulic lime by calcining an intimate mixture of limestone (chalk) and clay - this was the principal forerunner to Portland Cement. In 1824, Joseph Aspdin, while obtaining a patent for his hydraulic cement, termed it as Portland cement, upon Portland stone (limestone from Dorset, UK), which had a high quality and durability and a similar appearance. Although the term ‘Portland’ has no significance in the modern context, it still continues to be used.

Three types of Portland Cement (PC) can be found over the ages:

1. Proto PC – Calcined mixture of limestone and clay; no CaO-SiO₂ interaction; low burning temperatures

2. Meso PC – C₂S clearly evident; some C₃S present; poorly defined flux phases (C₃A and C₄AF);

3. Normal PC – Controlled production; suitable proportioned mixture of calcareous and argillaceous components, as in the modern day cements.

The primary differences between the cement in Aspdin’s time and the modern cement are encapsulated in Table 1.

Три типа портландцемента (ПК) можно найти на протяжении веков:

1. Proto PC - прокаленная смесь известняка и глины; нет взаимодействия CaO-SiO2; низкие температуры горения

2. Meso PC - C2S отчетливо виден; немного C3S присутствует; плохо определенные фазы потока (C3A и C4AF);

3. Обычный ПК - контролируемое производство; Подходящая пропорциональная смесь известняковых и глинистых компонентов, как в современных цементах дня.

The most common raw rock types used in cement production are:

• Limestone (supplies the bulk of the lime)
• Clay, marl or shale (supplies the bulk of the silica, alumina and ferric oxide)
• Other supplementary materials such as sand, fly ash/pulverised fuel ash (PFA), or ironstone to achieve the desired bulk composition

Quarry management is an art; most quarries will probably have "good material" from which cement can easily be made. They may also have some material that is not as good. This might be harder to grind, or be of less convenient composition.

Наиболее распространенными типами необработанных пород, используемых при производстве цемента, являются:

• Известняк (поставляет основную часть извести)

• Глина, мергель или сланец (поставляет основную массу кремнезема, глинозема и оксида железа)

• Другие дополнительные материалы, такие как песок, летучая зола / пылевидная топливная зола (PFA) или железный камень для достижения желаемого объемного состава

Управление карьером - это искусство; у большинства карьеров, вероятно, будет «хороший материал», из которого можно легко сделать цемент. У них также может быть какой-то материал, который не так хорош. Это может быть труднее перемолоть или иметь менее удобный состав.

If the 'good stuff' is all used up first, it may be more difficult to make cement out of what is left. Careful selection on a day-to-day basis is needed to make the best use of all the materials available.
Raw materials are extracted from the quarry, then crushed and ground as necessary to provide a fine material for blending. Most of the material is usually ground finer than 90 microns - the fineness is often expressed in terms of the percentage retained on a 90 micron sieve.

Once the the raw materials are ground fine enough, they are blended in the proportions required to produce clinker of the desired/

Composition.

Если все «хорошие вещи» израсходованы первыми, может быть сложнее сделать цемент из того, что осталось. Тщательный отбор на ежедневной основе необходим, чтобы наилучшим образом использовать все доступные материалы.

Сырье извлекают из карьера, затем измельчают и измельчают по мере необходимости, чтобы получить прекрасный материал для смешивания. Большая часть материала обычно тоньше, чем 90 микрон - тонкость часто выражается в процентах, оставшихся на сите 90 микрон.

После того как сырье достаточно хорошо измельчено, его смешивают в пропорциях, необходимых для получения желаемого клинкера.
The blended raw materials are stored in a silo before being fed into the kiln. The silo stores several days' supply of material to provide a buffer against any glitches in the supply of raw material from the quarry.

Technically, a cement producer can have almost complete control over clinker composition by blending raw materials of different compositions to produce the desired result. In practice, however, clinker composition is largely determined by the compositions of the locally-available raw materials which make up the bulk of the raw meal.
Supplementary materials are used to adjust the composition of the raw meal but cost and availability are likely to determine the extent to which they are used. Transport costs in particular become significant in view of the large quantities of materials used in making cement.

Смешанное сырье хранится в бункере перед подачей в печь. В бункере хранится запас материала на несколько дней, чтобы обеспечить защиту от любых сбоев в подаче сырья из карьера.

Технически производитель цемента может практически полностью контролировать состав клинкера, смешивая сырье разных составов для получения желаемого результата. На практике, однако, состав клинкера в значительной степени определяется составами местного сырья, которые составляют основную массу сырьевой муки.

Дополнительные материалы используются для корректировки состава сырой муки, но стоимость и доступность, вероятно, будут определять степень, в которой они используются. Транспортные расходы, в частности, становятся значительными ввиду большого количества материалов, используемых при производстве цемента.

 

 

The production technology of all building materials includes 3 steps:

1. Preparation of raw materials

2. Production of materials

3. Packaging, warehousing of finished products

Cement production technology includes:

1. Preparation of raw materials

2. Cement production:

2.1. Clinker production

2.2. Cement production

3. Cement packing, cement storage

Portland cement consists of:

- clinker

- gypsum

Clinker receive - clay and chalk are burned in the funases.

 

There is a wet method for producing cement and a dry method for producing cement.

Cement is obtained by fine grinding of clinker and gypsum. Clinker is a product of uniform firing prior to sintering of a homogeneous raw mixture consisting of limestone and clay of a certain composition, which ensures the predominance of calcium silicates.

So, they take about 70% of limestone and 30% of clay (the composition is selected exactly and depends on the quality of the raw materials), they are crushed in a mill (in wet production water is added to the mill), in the dry method they are not added.

Then it is dried and obtained - clinker! Then plaster is added to the clinker about 3%. Clinker + gypsum is ground in a mill. Gypsum is needed - to regulate the setting time.

When grinding clinker, additives are added: gypsum CaSO4 · 2H2O to regulate the setting time, and / or up to 15% of active mineral additives (pyrite cinder, blast furnace dust, bauxite, sand) to improve some properties and reduce the cost of cement

The raw material mixture is fired at a temperature of + 1450... + 1480 ° C for 2-4 hours in long rotary kilns (3.6 × 127 m, 4 × 150 m and 4.5 × 170 m) with internal heat exchangers, to simplify synthesis of the necessary minerals of cement clinker. Complicated physicochemical processes take place in the material being fired. A rotary kiln can be conditionally divided into zones:

 

-heating (+ 200... + 650 ° C - organic impurities burn out and the processes of dehydration and decomposition of the clay component begin). For example, the decomposition of kaolinite occurs according to the following formula: Al2O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O → Al₂O₃ · 2SiO₂ + 2H₂O; Further, at -temperatures of + 600... + 1000 ° C, aluminum silicates decompose into oxides and meta-products.

-decarbonization (+ 900... + 1200 ° C) there is a decarbonization of the limestone component: CaCO₃ → CaO + CO₂, while the decomposition of clay minerals into oxides continues. As a result of the interaction of basic (CaO, MgO) and acid oxides (Al₂O₃, SiO₂) in the same zone, the processes of solid-phase synthesis of new compounds (CaO · Al₂O₃ - an abbreviated record of CA, which at higher temperatures reacts with CaO and forms at the end of liquid-phase synthesis, begin C₃A), proceeding stepwise;

-exothermic reactions (+ 1200... + 1350 ° C) the process of solid-phase sintering of materials is completed, the formation of minerals such as C₃A, C₄AF (F - Fe₂O₃) and C₂S (S - SiO₂) - 3 of the 4 main clinker minerals is completed;

-sintering (+1300 → +1480 → +1300 ° C) partial melting of the material, clinker minerals pass to the melt besides C₂S, which, interacting with the CaO remaining in the melt, forms the alite mineral (C₃S is a solid solution of tricalcium silicate and a small amount (2— 4%) MgO, Al₂O₃, P₂O₅, Cr₂O₃ and others);

-cooling (+ 1300... + 1000 ° C) the temperature drops slowly. Part of the liquid phase crystallizes with the release of crystals of clinker minerals, and part freezes in the form of glass.

 

Обжиг сырьевой смеси проводится при температуре +1450…+1480 °C в течение 2—4 часов в длинных вращающихся печах (3,6×127 м, 4×150 м и 4,5×170 м) с внутренними теплообменными устройствами, для упрощения синтеза необходимых минералов цементного клинкера. В обжигаемом материале происходят сложные физико-химические процессы. Вращающуюся печь условно можно поделить на зоны:

подогрева (+200…+650 °C — выгорают органические примеси и начинаются процессы дегидратации и разложения глинистого компонента). Например, разложение каолинита происходит по следующей формуле: Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O → Al₂O₃·2SiO₂ + 2H₂O; далее при температурах +600…+1000 °C происходит распад алюмосиликатов на оксиды и метапродукты.

декарбонизации (+900…+1200 °C) происходит декарбонизация известнякового компонента: СаСО₃ → СаО + СО₂, одновременно продолжается распад глинистых минералов на оксиды. В результате взаимодействия основных (СаО, MgO) и кислотных оксидов (Al₂O₃, SiO₂) в этой же зоне начинаются процессы твёрдофазового синтеза новых соединений (СаО·Al₂O₃ — сокращённая запись СА, который при более высоких температурах реагирует с СаО и в конце жидкофазового синтеза образуется С₃А), протекающих ступенчато;

экзотермических реакций (+1200…+1350 °C) завершается процесс твёрдофазового спекания материалов, здесь полностью завершается процесс образования таких минералов как С₃А, С₄АF (F — Fe₂O₃) и C₂S (S — SiO₂) — 3 из 4 основных минералов клинкера;

спекания (+1300 → +1480 → +1300 °C) частичное плавление материала, в расплав переходят клинкерные минералы кроме C₂S, который, взаимодействуя с оставшимся в расплаве СаО, образует минерал алит (С₃S — твёрдый раствор трёхкальциевого силиката и небольшого количества (2—4 %) MgO, Al₂O₃, P₂O₅, Cr₂О₃ и других);

охлаждения (+1300…+1000 °C) температура понижается медленно. Часть жидкой фазы кристаллизуется с выделением кристаллов клинкерных минералов, а часть застывает в виде стекла.

The various operations involved in cement production are schematically depicted