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:
- Белитовый шлам;
- Сланцевый кокс;
- Доменный шлак;
- 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.
Альтернативное топливо
Альтернативными видами топлива для цементной промышленности могут выступать:
- Карбиды;
- Известь;
- Гипс;
- Пепел;
- Шлак.
Все эти вещества являются продуктами отходов производства цемента, однако могут быть использованы как топливо. Главное, чтобы они соответствовали трем основным условиям:
- Химический состав не должен вредить окружающей среде;
- Высокая калорийность веществ;
- 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
Представляют собой алюмосиликатные или силикатные сплавы, которые образуются при выплавке чугуна. Они являются основным сырьевым компонентом в настоящее время на цементных заводах в:
- Днепродзержинске;
- Кривом Роге;
- Днепропетровске;
- 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
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:
- 0,5-0,7 тонн белитового шлама;
- 0,6-0,7 тонн известняка;
- 0,04-0,06 тонн боксита;
- 0,01-0,02 тонны колчеданных огарков (является корректирующей добавкой).
При относительной влажности воздуха 60-70% фактический расход сырья составит на одну тонну клинкера:
- От 0,57 до 0,64 тонны белитового шлама;
- От 0,86 до 0,96 тонн известняка;
- От 0,03 до 0,06 тонн боксита;
- 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.