Информационный ресурс
Весь мир цемента и строительства на одном сайте

Малоэнергоемкие и энергоэффективные виды цемента: проблемы производства и применения в РФ

С. П. СивковСнижение энергоемкости производства цементов является одним из основных направлений развития мировой цементной промышленности.

Наиболее простым и относительно легко реализуемым способом снижения энергоемкости является увеличение в цементе доли минеральных добавок, не требующих обжига или являющихся отходом других отраслей промышленности – энергетики, металлургии и т. п.

К сожалению, среднее содержание минеральных добавок в российских цементах значительно ниже, чем в цементах, выпускаемых в странах ЕС. Причинами этого являются как невысокий спрос потребителей на добавочные цементы, так и проблемы, возникающие на цементных заводах при производстве цементов с минеральными добавками.

Опасения отечественных потребителей по отношению к цементам с минеральными добавками связаны прежде всего с их менее стабильным качеством, непостоянством прочностных характеристик и сроков схватывания цементов, с непредсказуемым поведением таких цементов в составе бетонных смесей и затвердевших бетонов.

Действительно, с технологической точки зрения получение добавочных цементов стабильного качества является для цементников более сложной задачей, чем получение бездобавочных цементов.

В настоящее время практически все цементные мельницы на отечественных цементных заводах оборудованы весовыми дозаторами, обеспечивающими ввод постоянного количества добавок в состав цемента. Поэтому вариации свойств цемента, связанные с колебаниями их вещественного состава (т.е. с различиями в концентрации минеральной добавки), могут быть обусловлены только непреднамеренным или, наоборот, преднамеренным нарушением технологических параметров процесса производства, с чем необходимо, безусловно, бороться.

Гораздо больше проблем вызывают заметные различия в размолоспособности портланд-цементного клинкера и минеральных добавок. Это приводит к неравномерному распределению компонентов в тонкой и грубой фракции зернового состава при помоле смешанного цемента и, как следствие, к нестабильности его свойств. Для предотвращения данного явления можно предложить несколько технологических приемов:

– раздельный помол портландцементного клинкера и минеральных добавок с последующим их смешиванием в силосах или специальных смесителях. Таким способом можно получать смешанные цементы, в которых минеральная добавка вообще не требует дополнительного измельчения, например при использовании тонких фракций золы-уноса ТЭЦ или при строительстве специальных помольных установок, специализирующихся на тонком измельчении минеральных порошков. Спорным является вопрос: кто должен осуществлять ввод такой тонкодисперсной минеральной добавки – цементные заводы при производстве цемента или потребитель при приготовлении бетонной смеси. По моему мнению, эту технологическую операцию должен осуществлять цементный завод с учетом информации о текущем уровне качества клинкера и цемента на его основе;

– предизмельчение более трудноразмалываемого компонента и его последующий домол в мельнице совместно с более легко измельчаемым компонентом добавочного цемента;

– применение интенсификаторов помола, целенаправленно улучшающих размолоспособность того или иного компонента. Так, например, в нашей работе использование триизопропаноламина в качестве интенсификатора помола при производстве белого цемента с добавкой 10 масс.% известняка, что позволило повысить размолоспособность клинкерной составляющей и получить цемент с более благоприятным мономодальным гранулометрическим составом.

Некоторое препятствие более широкому выпуску цементов с минеральными добавками создает и несовершенство нормативной базы в области производства цемента. Так, например, ГОСТ 31108 предусматривает использование в качестве минеральных добавок при производстве цемента известняка и золы-уноса. Между тем до настоящего времени отсутствуют стандарты, которые бы определяли требования к данным добавкам при их использовании в составе цементов. И это несмотря на то, что многие цементные заводы уже применяют добавки известняка, а на рынке строительных материалов появляется сухая тонкодисперсная зола-унос, рекомендуемая в качестве высокоэффективной минеральной добавки к смешанным цементам.

Кроме того, наш действующий стандарт на цементы ГОСТ 31108 отстает от стандартов стран ЕС по максимальному разрешенному вводу минеральной добавки в состав цементов. Так, например, стандарт DIN EN 197-1:2011 предусматривает производство цементов с различными минеральными добавками не только типа А (до 20 масс. % добавки), но и типа В (до 35 масс.% добавки), а для шлакопортландцемента – даже типа С с максимально разрешенным содержанием доменного гранулированного шлака до 95 масс.%. Постоянное обновление, пересмотр и совершенствование нормативной базы в области цемента является чрезвычайно актуальной задачей, особенно в свете вступления РФ в ВТО и создания единого таможенного пространства.

Для повышения энергоэффективности процесса производства цемента большое значение имеет использование при обжиге портландцементного клинкера вторичных видов топлива и топливосодержащих отходов. Цементная печь является практически идеальным устройством, в котором можно сжигать различные вредные вещества с минимальным риском нанесения ущерба окружающей среде. Современные цементные заводы, построенные в течение нескольких последних лет, оборудованы многофункциональными горелками, позволяющими одновременно сжигать несколько видов топлива. Однако пока производители цемента не имеют достаточных экономических стимулов для использования вторичных видов топлива. Представляется целесообразным, чтобы Союзцемент обратился в соответствующие государственные органы с целью разработки изменений и дополнений к законодательству РФ, дающих некоторые преференции в области экологии и налогообложения предприятий, осуществляющих сжигание или использующих для изготовления нового продукта вредных отходов других отраслей промышленности.

 

С. П. Сивков, к.т.н., зав. Кафедрой химической технологии композиционных и вяжущих материалов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва

 

Полную версию статьи читайте в журнале «Тандем» № 1-2013