Все согласятся, что мы живем в эпоху строительного бума, сооружение новых жилых домов, бизнес-центров и промышленных предприятий наблюдается по всему миру. Соответственно, по оценкам экспертов в ближайшее время объем цементного производства значительно вырастет. Да что там говорить, он уже растет на протяжении всего последнего десятилетия. Рост потребления цемента в развитых странах (Европа, США) незначительный, но в развивающихся странах, включая Украину, этот показатель составляет 55% за последние 10 лет. Предположительно, к 2020 году объемы производства цемента вырастут еще на 115-180% в сравнении с 1990 годом.

Будущее цементной промышленности связано с некоторыми факторами, которые оказывают на него огромное влияние. Основными составляющими являются энергетический и экологический аспекты, а также количественные и качественные требования.

За несколько последних лет цементная промышленность преодолела множество сложностей, связанных с внедрением инновационных производственных технологий и разработкой новых продуктов. Сам производственный цикл подразумевает применение невозобновляемых сырьевых материалов. Однако вырубка лесов, как известно, стала причиной глобального потепления, при этом способность Земли поглощать кислород снизилась. В то же время, минералогический и химический состав и физические свойства были и остаются важнейшим условием для изготовления качественного цементной продукции. Проблемой сегодняшнего дня является качество сырья. Применение альтернативных видов сырья в цементном производстве – актуальный вопрос на протяжении уже нескольких лет. Цементная промышленность располагает большим потенциалом для восстановления или переработки промышленных отходов и побочных продуктов обжига клинкера и производства цемента. Альтернативное сырье позволит снизить количество выбрасываемого в ходе производственного процесса углекислого или угарного газа.

Альтернативными видами сырья в цементном производстве являются:

  1. Белитовый шлам;
  2. Сланцевый кокс;
  3. Доменный шлак;
  4. Топливная зола.

Если составить сырьевую смесь из этих компонентов, они способны полностью заменить глинистый компонент, а также часть карбонатного компонента.

Большим преимуществом альтернативного сырья является тот факт, что оно не имеет потерь при прокаливании, а при применении расход сырьевой смеси на одну тонну клинкера ниже, чем при использовании природного сырья.

Цемент

Альтернативное топливо

Фото 1. Альтернативное топливо

Альтернативными видами топлива для цементной промышленности могут выступать:

  1. Карбиды;
  2. Известь;
  3. Гипс;
  4. Пепел;
  5. Шлак.

Все эти вещества являются продуктами отходов производства цемента, однако могут быть использованы как топливо. Главное, чтобы они соответствовали трем основным условиям:

  1. Химический состав не должен вредить окружающей среде;
  2. Высокая калорийность веществ;
  3. Устойчивость к высокой влажности.

Неудовлетворительные характеристики топлива и сырья оказывают негативное влияние на производственное оборудование, качество продукта и безопасность и здоровье работников завода.

Итак, рассмотрим более подробно каждый вид альтернативного сырья.

Доменные шлаки

Фото 2. Доменные шлаки

Представляют собой алюмосиликатные или силикатные сплавы, которые образуются при выплавке чугуна. Они являются основным сырьевым компонентом в настоящее время на цементных заводах в:

  1. Днепродзержинске;
  2. Кривом Роге;
  3. Днепропетровске;
  4. Енакиеве;

Согласно мнению специалистов, доменные шлаки в недалеком будущем получат еще более широкое применение в цементном производстве.

Для доменных шлаков отсутствует государственный стандарт или технические условия как на компонент сырьевой смеси. Поэтому оценка пригодности этого материала происходит по расчетам сырьевой смеси, а также техническим испытаниям.

 Доменной шлак активно применяется в цементной промышленности как активная минеральная добавка.

Нефелиновый (белитовый) шлам

Фото 3. Нефелиновый (белитовый) шлам

Является побочным продуктом, который образуется при переработке нефелинов для извлечения из них глинозема. Белитовый шлам включает в состав белит (2CaO-Si02), на долю которого приходится от 80% до 85%.

Белитовый шлам, входящий в состав сырьевой смеси, способен полностью заменить глинистый компонент и на 50% заменить карбонатный компонент, поэтому его смело можно назвать высокоэффективным материалом для производства цемента. Несмотря на это, в наши дни его используют как сырьевой компонент только на Пикалевском и Волховском цементных заводах.

Содержание щелочей в белитовом шламе не должно превышать 2%, а количество растворимых в воде щелочей – 0,5%.

Если предполагается использовать в сырьевой смеси белитовый шлам, в нее добавляют железистую и глиноземистую корректирующие добавки. Теоретический расход основного сырья на одну тонну клинкера при применении белитового шлама составит:

  1. 0,5-0,7 тонн белитового шлама;
  2. 0,6-0,7 тонн известняка;
  3. 0,04-0,06 тонн боксита;
  4. 0,01-0,02 тонны колчеданных огарков (является корректирующей добавкой).

При относительной влажности воздуха 60-70% фактический расход сырья составит на одну тонну клинкера:

  1. От 0,57 до 0,64 тонны белитового шлама;
  2. От 0,86 до 0,96 тонн известняка;
  3. От 0,03 до 0,06 тонн боксита;
  4. От 0,02 до 0,03 тонны колчеданных огарков.

Стоит также отметить, что белитовый шлам является не только сырьевым компонентом, но и добавкой к цементу.