Как изготавливают цемент: Как делают цемент – производство и технологический процесс

химический состав, технология производства и сырье для изготовления, процесс изготовления

Автор Ksanka Просмотров 3.9к. Опубликовано 17.05.2022

Сегодня строительство любого объекта не обходится без цемента, который получают несколькими способами. Мы расскажем из чего делают цемент, его виды и процесс изготовления. Нами подготовлена простая инструкция по изготовлению цемента в домашних условиях, в которой разберется даже новичок. Кроме того, рассмотрим состав цемента и сырье необходимое для его получения.

Содержание

1. Состав цемента
2. Сырье для производства цемента
3. Виды цемента
4. Портландцемент
5. Сульфатостойкий
6. Пуццолановый
7. Кислотоупорный
8. Пластифицированный
9. Шлакоцемент
10. Производство цемента
11. Сухой способ
12. Мокрый способ
13. Комбинированный способ
14. Технология производства бесклинкерного цемента
15. Как делают белый цемент
16. Как сделать цемент в домашних условиях
17. Маркировка цемента
18. Расшифровка маркировки цемента по новым стандартам

Состав цемента

Точный химический состав цемента вывести сложно, т. к. сегодня существуют разные его виды. Куда важнее знать какие минералы входят в состав цемента.

Цемент получают за счет дробления клинкера и гипса. Клинкер – это полуфабрикат, который образуется во время обжига смеси, полученной из глины и извести в пропорции один к трем. Клинкер является основной цементного порошка, обеспечивая его силикатами кальция. В результате спекания смеси образуются гранулы клинкера размером 1-6 см, к которым добавляются гипс и минералы. Полученную смесь тщательно измельчают до порошкового состояния.

В состав цементного порошка входят карбонатные и доломитовые породы

Гипс позволяет регулировать сроки схватывания, а минералы снижают цену на цемент и улучшают его свойства. В качестве минеральных добавок могут использоваться бокситы, пески, пиритные огарки и пр.

Если вернуться к химической формуле, то на примере портландцемента можно узнать из чего сделан цемент: 62% оксида кальция, 18-22% диоксида кремния, порядка 5% окиси алюминия, 2-3% оксида железа или магнитного железняка. Окись алюминия можно заменить глиноземом. Недостающую процентную долю составляют разные присадки.

Сырье для производства цемента

Получение цемента происходит на заводах, вблизи мест добычи сырья, нужного для изготовления порошка. Так как одним из компонентов клинкера является известняк, то рассмотрим основные виды горных пород, позволяющие его получить.

Карбонатные породы – имеют кристаллическую структуру, которая напрямую влияет на эффективность взаимодействия материала с другими компонентами во время обжига. К таким породам можно отнести:

• мергелистый известняк;
• мел;
• доломитовые породы.

Группа карбонатных пород — мергели

Мергель, выступающий заменителем известняка, относят к природному клинкеру, но из-за ограниченных запасов используется редко. Твердость мергелистого известняка зависит от того, какая доля глины в нем находится.

Доломитовые породы отличаются повышенной прочностью. Цементный порошок на их основе, быстро схватывается и является экологичным.

Вторая составляющая клинкера – это глина, которая разбухает при взаимодействии с водой. Глина повышает пластичность цементных растворов и смесей. В качестве глинистых пород используют глинистые сланцы, суглинки, чистую глину, лесс и пр.

Виды глинистых пород: суглинки

Суглинки, помимо глины, содержат песок и пыль. Глинистые сланцы образуются за счет наслоения глины с илом, и содержат мало влаги. Это позволяет быстрее их сушить и измельчать. Могут использоваться как отдельный стройматериал или как компонент цемента. Лесс – это пористый суглинок, легко впитывающий влагу. Легко измельчается руками.

Не рекомендуется покупать цемент на развес, так как он может оказаться старым и без нужных параметров качества. Лучше использовать товар в заводской упаковке, на которой указана дата его изготовления.

Улучшение показателей цементного порошка можно достичь благодаря добавкам. Они повышают прочность бетона, пластичность и срок эксплуатации. К ним можно отнести шлаки, пуццолан или перетертую известь.

Виды цемента

Сегодня можно встретить несколько видов цемента, и каждый из них имеет свои особенности и свойства. Рассмотрим наиболее востребованные виды.

Портландцемент

Используется чаще других видов, по отдельности не применяется, только в строительстве при замешивании бетонных смесей и растворов. Применяется как для индивидуальных потребностей, так и для решения промышленных задач. Вместе с песком и щебнем, служит основой для получения бетона.

Портландцемент может применять при создании наливных потолков, для этого в него нужно добавить больше гипса. Такой подход позволяет изменить цвет на белый. При добавлении пластификаторов, можно изменять время схватывания смеси.

Сульфатостойкий

Стойкий к воздействию химически активных веществ. Благодаря таким характеристикам он применяется при создании мостов, подводных и подземных сооружений, насосных станций или опорных конструкций, устанавливаемых в воду.

Сульфатостойкий цемент долго застывает, но благодаря малому количеству алюминатов кальция, способен сохранять свои свойства при низких температурах. Кроме того, устойчив к атмосферным осадкам.

Пуццолановый

Этот вид является аналогом сульфатостойкого цемента, но в отличие от него содержит до 35% активных добавок. Обладает способностью твердеть в воде или во влажных условиях, благодаря чему применяется в конструкциях, находящихся в условиях повышенной влаги и сильных морозов. Это могут быть шлюзы, шахты, тоннели и прочие конструкции.

Потеря прочности такого вида цемента, происходит быстрее, чем у портландцемента. Это связано с повышенной гигроскопичностью активных минералов, которые поглощая влагу из воздуха вызывают гидратацию.

Кислотоупорный

Используется при создании сооружений в химической промышленности. Например, резервуары, башни и другие специальные здания.

Содержит кислотоупорный наполнитель (кварцевый песок, базальт) и кремнефтористый натрий (ускоритель затвердевания жидкого стекла). Эти компоненты и позволяют защитить бетон от внешних воздействий. Вяжущим веществом выступает жидкое стекло, поэтому цементом, данный порошок называют условно. Чувствителен к влиянию воды и пара.

Пластифицированный

В состав такого цемента добавляют добавки, делающие его подвижным и удобоукладываемым. Популярен при строительстве конструкций загнутой формы. Сохраняет свои характеристики даже под воздействием паров и при низких температурах, влагостойкий. Добавки вводятся в сухом виде или и в качестве водного раствора.

Шлакоцемент

Шлаковый цемент – это экономный стройматериал, содержащий помол клинкера, гипса и гранулированного шлака (порядка 20-80%). Применение шлака снижает стоимость бетона и одновременно существенно повышает его прочностные характеристики. К недостаткам такого порошка относится длительное время затвердевания бетона.

Цемент с содержанием шлака более 20% применяется при производстве железобетонных панелей или плит перекрытия. Благодаря высокой влагостойкости также может использоваться для создания сооружений, находящихся под постоянным воздействием влаги.

Производство цемента

Сегодня используются разные способы производства цемента. Все они отличаются способом подготовки сырья, но общая схема производства цемента остается схожей:

• добыча горных пород для клинкера;
• обжиг смеси;
• измельчение полученных гранул до порошкового состояния;
• смешивание клинкера со всеми составляющими;
• упаковка и хранение.

Цемент хранят в силосах – это башни, в которых хорошо организовано насыщение порошка воздухом. Благодаря этому он не слеживается и сохраняет свои свойства.

Сухой способ

Эту технологию создания цемента используют в основном Китай, Турция или Египет. Способ не предусматривает использование воды, поэтому все его составляющие (известняк, глина и добавки) измельчают в сухом виде. Под воздействием воздуха, полученный порошок сушат, измельчают в мелкодисперсную муку и обжигают при высокой температуре. Обжиг длится примерно четыре часа при температуре 1500℃. Полученный цементный клинкер дробят до нужных размеров и отправляют на фасовку.

Производство цемента сухим методом отличается легкостью создания, низкими затратами, и как следствие большой популярность у производителей. Однако такой порошок чувствителен к однородности сырья и может не соответствовать экологическим нормам.

Обжиг порошка в печи

Мокрый способ

В этом случае клинкер изготавливают из мела, глины и воды. Использование этого способа позволяет в точности определить состав исходного сырья при большой неоднородности сырьевых компонентов. Смешав все компоненты с водой получают шлам (влажная смесь), который затем корректируют в технологических бассейнах. После выдержки шлам подаётся в печь на обжиг.

Полученный из печи продукт охлаждают в холодильниках, измельчают и перемешивают с добавками для получения нужных свойств. Такая технология производства цемента имеет существенные денежные затраты, поэтому редко используется. Тем не менее, когда нужно получить цементный порошок с хорошими показателями, используют именно этот метод.

Смешивание компонентов на производстве

Комбинированный способ

Такое производство цемента объединяет мокрую и сухую технологии. В том случае, когда за основу этого метода выбирается мокрая методика, процесс производства будет следующим:

1. Изготовление сырьевого шлама по мокрой технологии.
2. Корректировка состава.
3. Обезвоживание состава при помощи пресса или вакуума.
4. Обжиг в печи и дальнейшие этапы по сухому методу.

Все компоненты нужно хорошо измельчать и смешивать до полной однородности. Преимущества метода – допустимость применения отходов металлургической промышленности.

При использовании сухого метода — выше качество клинкера и цемента

Кроме рассмотренных методов, цемент производят бесклинкерным способом. В качестве сырьевых материалов выступают гидравлические шлаки, активаторы и дополнительные компоненты. Последние добавляют в нужных пропорциях, заранее доведя до состояния порошка.

К преимуществам метода относятся:

• устойчивость к факторам окружающей среды;
• использование металлургических отходов;
• выпуск продукта в разных цветах;
• получение быстротвердеющего цементного порошка.

Как делают белый цемент

Технология изготовления цемента белого цвета не имеет принципиальных отличий от процесса получения серого продукта. Он также может производиться 2 методами: сухим и мокрым. Главное отличие – это быстрое охлаждение материала в воде после обжига.

К преимуществам белого цемента можно отнести его белоснежность. Главный недостаток – высокая стоимость производства.

Для создания белого цемента используется клинкер с малым количеством железа, минералы, известняк, гипс и хлористые соединения. Клинкер получают на основе карбонатных и глинистых пород.

Как сделать цемент в домашних условиях

Сегодня цементный порошок могут производить не только промышленные предприятия. Его можно изготовить самостоятельно, без дробления и обжига клинкера.

Рассмотрим принцип работы по созданию огнеупорного цемента своими руками. Рецепт предусматривает использование 3-4 литров гашенной извести и 6 литров каменной золы. Вместо золы можно взять угольный шлак. Гашеную известь можно заменить пастой или обычной известью, но тогда их потребуется развести с водой до получения консистенции молочка как на побелку.

Технологический процесс цементного раствора выглядит следующим образом:

• сперва нужно просеять золу, т.к. в ней может присутствовать мусор, вплоть до гвоздей;
• просеять гашеную известь;
• добавить в золу 1 кг соли;
• тщательно перемешать все компоненты.

В таком виде полученный цемент сразу используется для заделки щелей, ремонта полов и стяжек. Главный недостаток – быстрое засыхание и необходимость работать в защитных перчатках.

Маркировка цемента

Благодаря маркировке можно определить не только прочность цементного порошка, но и тип добавок. В классической (до 2003 года) и современной маркировке большинство кодов отображают одинаковую информацию.

В маркировке, кроме прочности, указаны виды присадок, позволяющие использовать продукт в бетонах разного назначения. В таблице ниже указана расшифровка букв, отображающих тип порошка в старой маркировке.

Буква	Тип
ПЦ	Портландцемент без присадок
ШПЦ	Шлакопортландцемент, содержит от 20% шлака
ППЦ	Пуццолановый
СПЦ, ССПЦ	Сульфатостойкий, противокоррозионные
БЦ	Белый
Г	Глиноземистый, быстросхватывающийся
ГФ	Гидрофобный
ПЛ	Пластифицированный
ВРЦ	Влагонепроницаемый, расширяющийся

Расшифровка маркировки цемента по новым стандартам

Маркировка состоит из пяти разделов.

Начинается маркировка с названия – ЦЕМ. Все остальные группы указывают на особенности цемента и расположены в таком порядке:

• вид цемента;
• количество добавок;
• тип добавки;
• класс прочности;
• скорость набора прочности.

Сегодня маркировка цемента по виду представлена таким образом:

• цифра I – портландцемент без добавок
• цифра II – портландцемент с минеральными добавками
• цифра III – шлакопортландцемент, содержит от 36 до 65% шлака;
• цифра IV – пуццолановый
• цифра V – композиционный

Количество минеральных добавок делится на классы. Класс А содержит 6-20% добавок, Класс B – 21-35%, Класс C – 36-65%. Тип добавки обозначается буквами: Ш – шлак, И – известь, З – зола, С – обожженный сланец, Мк – микрокремнезем, Г – глиеж, П – пуццолан.

Класс прочности обозначается таким образом: 22,5 (М300), 32,5 (М400), 42,5 (М500), 52,5 (М600). Последняя буква в маркировке обозначает скорость набора прочности: Н – нормальная, Б – Быстротвердеющий, М – медленнотвердеющий (только для ЦЕМ III).

Рассмотрим маркировку цемента ЦЕМ III/А-И 22,5Б. По новым стандартам она обозначает следующие параметры порошка: портландцемент, состоящий из 36-65% шлака, с добавками извести в количестве 6-20%, с прочностью 22,5 МПа, быстротвердеющий.

А какой цемент вы используете для строительных работ, и есть ли у вас опыт его создания? Предлагаем обсудить это в комментариях или задать вопрос по методам производства.

состав, технология и этапы изготовления

Дата: 10 января 2019

Просмотров: 43663

Содержание

• Сырьевые материалы
• Карбонатные породы
• Глинистое сырье
• Корректирующие добавки
• Состав
• Процесс изготовления
• Этапы производства
• Заключение

Цемент – широко распространенный материал, который применяют при любых видах работ, связанных с ремонтом, реставрацией, строительством. Цементная основа – вяжущие компоненты неорганического происхождения. Из цемента производятся бетонные, кладочные, штукатурные растворы, железобетонные изделия, используемые при строительстве промышленных объектов и частных построек.

Особенностью порошкообразной цементной массы, смешанной с водой, является способность постепенно твердеть, превращаясь в каменный массив. Процесс приобретения эксплуатационной прочности происходит как в воздушной среде, так и в воде. Главное условие твердения – избыточная влажность.

Все сталкивались с цементом, однако мало кто знает, из чего делают этот универсальный строительный материал, как его производят. Его основа – клинкер, специальные минеральные добавки и гипс. Рассмотрим подробно, как делают цемент, какое сырье для этого используется.

По-прежнему клинкер – это основной компонент, входящий в состав цемента

Сырьевые материалы

Производство цемента осуществляется на специальных заводах, расположенных близко к местам добычи исходного сырья для его изготовления. Главным исходным сырьем для цементного производства являются следующие естественные породы:

• ископаемые карбонатного типа. Это ценное природное сырье, отличающееся особенностями кристаллической структуры, физическими характеристиками. Материал может иметь кристаллическую или аморфную структуру, определяющую эффективность его взаимодействия при обжиге с другими компонентами;
• глинистые материалы, горные породы осадочного характера. Они имеют минеральную основу, становятся пластичными, объемно увеличиваются при избыточном увлажнении. Сырье характеризуется вязкостью, применяется при сухом методе производства.

[testimonial_view id=»3″]

Карбонатные породы

Остановимся на карбонатных породах, характерными представителями которых являются:

Глинистое сырье

К глинистым породам относятся:

• глина, содержащая минеральные включения, разбухающие при добавлении воды;
• суглинки, являющиеся разновидностью глины, с повышенной концентрацией песчаной фракции и пылеобразных частиц;
• сланцы на глинистой основе, относящиеся к горным породам с повышенной прочностью, которые при измельчении расслаиваются на пластинчатые частицы. Сырье характеризуется стабильным гранулометрическим составом, низкой концентрацией влаги.
• лесс, представляющий рыхлую горную, непластичную породу, отличающуюся пористостью, мелкозернистостью. Содержит включения силиката, кварца.

Возможно применение отходов промышленного производства, других видов природных материалов и шлаков.

Корректирующие добавки

Цементный состав делают из минерального сырья с применением специальных пластификаторов, добавляемых при производстве.

Если увеличить количество добавок до 20%, то свойства цемента будут несколько изменены

Технология предусматривает использование добавок на базе ископаемых, содержащих:

• Глинозем.
• Кремнезем.
• Глину.
• Плавиковый шпат.
• Апатиты.

Введение корректирующих добавок, с помощью которых делают цемент и улучшают его характеристики, предусмотрено технологией. Пластификаторы позволяют улучшить следующие свойства цементного состава:

• стойкость к воздействию коррозионных процессов;
• устойчивость к воздействию перепадов температуры, глубоким циклам замораживания;
• прочностные характеристики;
• продолжительность твердения;
• подвижность цементного раствора, его эластичность;
• степень проницаемости водой.

Состав

Задумывались ли вы, из чего сделан цемент? Его состав обусловлен особенностями сырья и конкретной маркой продукции. Так, пользующийся широкой популярностью портландцемент имеет следующий состав:

• Кремниевый диоксид (кремниевая кислота или кварц) – 25 %.
• Известь – 60 %.
• Алюминий (глинозем) – 5 %.
• Оксиды железа и гипс – 10 %.

Сегодня производится множество видов цемента

Процентное соотношение ингредиентов может изменяться, согласно особенностям технологии и марки цементной продукции. Отдельные виды цементов, в частности шлакопортландцемент, включают в свой состав шлак, представляющий уголь, полученный в результате обжига клинкера.

Независимо от рецептуры, основные ингредиенты при изготовлении цементного состава – глина и известняк. Концентрация известняка трехкратно превышает содержание глины, что обеспечивает необходимое качество клинкера для производства цементной продукции.

Основными компонентами, из которых производят цемент, являются:

• клинкер, определяющий прочностные характеристики, получаемый при обжиге исходного сырья (известняка, глины). Клинкер является основой конечной продукции, используется в гранулированном виде диаметром 10-60 мм. Клинкер термообрабатывается при температуре порядка полторы тысячи градусов Цельсия. Он плавится с образованием массы с высоким содержанием кальциевого диоксида и кремнезема, которые определяют эксплуатационные характеристики цементных составов. Гранулы дробятся до пылеобразного состояния с последующим обжигом;
• гипс, процентное содержание которого определяет период твердения. Базовая рецептура предусматривает использование до 6% чистого порошкообразного гипса или гипсового камня, содержащего примеси;
• специальные добавки, вводимые для усиления имеющихся свойств или придания составу специальных характеристик, расширяющих сферу применения.

Очень часто цемент применяют в строительстве для создания бетона и армированных конструкций

Процесс изготовления

Производство цемента осуществляется поэтапно, предусматривает следующее технологические операции:

• Предварительное смешивание ингредиентов для изготовления клинкера, который делают из известняка, вводимого в количестве 75%, и из глины, доля которой составляет 25%.
• Высокотемпературный обжиг, после которого образуется клинкер. Он – результат процесса соединения глины и извести под воздействием повышенной до 1450 градусов Цельсия температуры.
• Измельчение, осуществляемое с помощью шаровых мельниц. Они представляют горизонтально расположенные барабаны с находящимися внутри стальными шарами, обеспечивающими измельчение клинкера до порошкообразного состояния. С уменьшением фракции помола возрастают эксплуатационные характеристики и марка цементного состава.

Этапы производства

Особенности производства предусматривают изготовление цемента различными методами, что сказывается на особенностях применяемого сырья. Это обусловлено расположением цементного производства, спецификой применяемого оборудования, спросом на определённые марки продукции.

Все варианты технологий отличаются только особенностями подготовки исходного сырья, которые осуществляются:

• мокрым путем. Мокрая технология предусматривает использование вместо извести мела, смешивание которого с необходимыми ингредиентами происходит одновременно с измельчением в горизонтальном барабане с обязательным добавлением воды. При этом образуется шихта с концентрацией влаги 30-50%. Шихтовый материал обжигается в печи, превращаясь в шарообразный клинкер, который затем измельчается;
• сухим методом. Сухая технология характеризуется уменьшенной себестоимостью производства цемента, сокращением технологического цикла. Это связано с объединением технологических операций, позволяющих одновременно осуществлять помол и сушку компонентов в шаровой мельнице под воздействием поступающих горячих газов. Полученная шихта имеет порошкообразную консистенцию;
• комбинированным способом. Комбинированный вариант объединяет особенности мокрого и сухого способа производства, но на разных предприятиях имеет определенные отличия. Один из вариантов обеспечивает возможность получение полусухого состава с влажностью до 18%, произведенного путем высушивания шихты, полученной по мокрой технологии. Второй метод предусматривает подготовку сухой смеси с последующим ею увлажнением до 14%, гранулированием, заключительным отжигом.

Заключение

Материал статьи предоставляет информацию о том, как делают цемент, какое сырье применяют, какие технологические особенности используют в процессе производства. Имеется множество технологических нюансов, которыми в совершенстве владеют специалисты, занимающиеся изготовление цемента.

Филонцев Виктор Николаевич

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках — 12 лет, из них 8 лет — за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Сократите выбросы углерода и токсичных веществ, сделайте цемент чистым и экологичным

Блог экспертов

Если бы цементная промышленность была страной, она занимала бы четвертое место в мире по выбросам парниковых газов.

18 января 2022 г.

Саша Сташвик (квасцы)

Директор, программа промышленной политики, климата и чистой энергии

Рис. 1. Слева показан процесс производства бетона, а справа показаны выбросы парниковых газов из бетона, из которых 90 % приходится на цемент и 10 % — на заполнители и другие материалы, а также на разработку карьеров, транспортировку и подготовку сырья.

Кредит:

Источник: Carbon 180

Декарбонизация цементных заводов является важной частью достижения наших целей в области климата. Цемент является ключевым компонентом бетона, который является наиболее широко используемым искусственным материалом на планете, и практически не имеет жизнеспособных альтернатив. Производство цемента невероятно грязно: хотя он составляет всего 10-15% массы бетона в типичной смеси, на его долю приходится до 90% выбросов парниковых газов (ПГ) (рис. 1).

Если бы цементная промышленность была страной, она занимала бы четвертое место в мире по объему выбросов парниковых газов, уступая только Китаю, США и Индии, на долю которых приходится примерно 7-8% мирового выброса CO ₂ загрязнение (рис. 2). Если мы не предпримем шаги по обезуглероживанию цемента, это число, вероятно, увеличится, поскольку спрос на бетон продолжает расти.

Рисунок 2: Доля мировых выбросов CO2, связанных с производством цемента (данные за 2017 г.).

Авторы и права: Источник: McKinsey

При производстве цемента в атмосферу также выбрасывается много опасного загрязнения, которое наносит вред здоровью. Цементная промышленность является третьим по величине источником промышленных загрязнений воздуха, таких как двуокись серы, оксиды азота (NOx) и окись углерода.

Проще говоря, очистка цементной промышленности имеет решающее значение для достижения наших целей в области климата и здоровья. Но, в отличие от двигателя внутреннего сгорания, у цемента нет доступной замены, которая могла бы масштабироваться достаточно быстро, чтобы соответствовать требованиям чрезвычайной климатической ситуации. Таким образом, хотя сокращение портландцемента и замена его существующими и появляющимися альтернативами может и должно быть приоритетом, наша зависимость от этого материала не только сохранится, но и, вероятно, возрастет в ближайшие десятилетия — сроки, наиболее важные для борьбы с изменением климата, — по мере урбанизации и обновления инфраструктуры. нарастить. Поэтому крайне важно, чтобы мы поддерживали инновации, которые помогают производителям цемента адаптироваться к чистому будущему.

Хорошей новостью является то, что импульс растет в штатах и ​​на федеральном уровне, поскольку законодатели ищут разумные подходы к ограничению выбросов от производства цемента и используют покупательную способность правительства для расширения рынков более чистых альтернатив. Обязательства отрасли по углеродной нейтральности и дорожные карты также распространяются. Хотя некоторые из стратегий обезуглероживания, которые используют некоторые производители цемента, весьма проблематичны с точки зрения окружающей среды и/или здоровья, это говорит о том, что отрасль знает, что должна сформулировать план по борьбе с выбросами.

По мере того, как эти усилия продвигаются вперед, важнейший принцип, за который выступает NRDC, заключается в том, что сокращение углеродного загрязнения от цемента не должно происходить за счет местного загрязнения.

Почему при производстве цемента так много углерода: горение и технологические выбросы.

На два аспекта процесса производства портландцемента приходится огромная доля его углеродного следа. Цемент в основном производится путем сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и нефтяной кокс, в цементных печах, похожих на большие печи, для нагревания известняка (сырья) до очень высоких температур (~2640°F/1500 9 ). 0045 или С). Тепло вызывает химическую реакцию, которая превращает известняк в клинкер, который затем измельчается вместе с гипсом для образования цемента. Выбросы от сжигания топлива составляют примерно 40 % выбросов CO ₂ в течение жизненного цикла цемента (часто называемых воплощенными выбросами) (рис. 3). Остальные ~60% являются результатом неизбежной химической реакции (прокаливания), происходящей при нагревании известняка, в результате которой из карбоната кальция в известняке выделяется CO ₂ .

Рис. 3. Источники выбросов CO2 в цементной промышленности Калифорнии в 2015 г.

Авторы и права: Источник: Global Efficiency Intelligence

Опасные загрязнители, включая критерий загрязнителей воздуха и ртуть, также выбрасываются как в выбросы, связанные с топливом, так и в выбросы, связанные с технологическими процессами. Эти загрязнители связаны с преждевременной смертью, неврологическими проблемами, астмой и другими респираторными заболеваниями.

Некоторые альтернативные виды топлива, продвигаемые промышленностью, обходятся жителям неприемлемо дорого.

Среди рычагов, часто упоминаемых для декарбонизации цементной промышленности, переход на твердые отходы топлива для замены ископаемого топлива в цементных печах. К сожалению, эти альтернативы, часто называемые цементной промышленностью «низкоуглеродными», включают пластик и твердые отходы, такие как шины (иногда называемые «топливом, полученным из шин»), которые выделяют очень опасные токсичные загрязнения.

Независимо от того, что сжигается, при сжигании отходов образуются и/или выделяются вредные химические вещества и загрязнители, в том числе загрязнители воздуха, такие как вызывающий рак бензол, ПФА, диоксины и твердые частицы, а также тяжелые металлы, такие как свинец и ртуть, которые вызывают неврологические заболевания, как обсуждают здесь наши коллеги. Эти химические вещества и загрязняющие вещества попадают в воздух, воду и продукты питания вблизи мусоросжигательных заводов и попадают в организм людей, когда они вдыхают, пьют и едят загрязняющие вещества.

Сообщества десятилетиями боролись с токсичным загрязнением от цементных заводов, и NRDC утверждает, что снижение выбросов углерода может и должно быть достигнуто без увеличения токсического загрязнения. По этим причинам NRDC выступает против использования в качестве топлива для декарбонизации цементных печей топлива, которое выделяет токсичные загрязнения, включая пластмассы и другие отходы.

Ключевым решением для обезуглероживания цемента является сжигание меньшего количества

чего-либо .

В дополнение к отказу от перехода на другие токсичные виды топлива, статус-кво сжигания газа и угля также токсичен. Вот почему NRDC выступает за:

1. Использование меньшего количества цемента — например, за счет снижения чрезмерной спецификации цемента в бетонных смесях и поощрения использования дополнительных вяжущих материалов, таких как пуццоланы из молотого стекла, для частичной замены цемента в бетонных смесях;
2. Сделать печи для обжига цемента более эффективными, чтобы они потребляли меньше топлива; и
3. В конечном итоге переход на действительно более чистые виды топлива, например, электрификация из возобновляемых источников, если и где это возможно, а также зеленый водород.

Кроме того, NRDC поддерживает политику, направленную на то, чтобы цементные заводы могли получить доступ к набору передовых технологий для сведения к нулю своих выбросов, включая варианты улавливания, утилизации и хранения углерода, как мы обсуждаем здесь. Улавливание углерода в цементе — это не способ продлить сжигание грязного ископаемого топлива, которое можно заменить, а способ уменьшить большую часть технологических выбросов, которые невозможно уменьшить иным образом для материала, на который мы полагаемся.

Сжигание отходов не является хорошим способом уменьшить загрязнение климата цементом или справиться с потоками пластиковых отходов.

Реальные решения по обращению с пластиковыми отходами должны быть направлены на сокращение отходов в их источнике, производство меньшего количества пластика и использование эффективных и проверенных методов механической и органической переработки, а не стимулирование сжигания этих материалов.

NRDC поддерживает четыре направления деятельности по сокращению загрязнения пластиком:  

1. Устранение проблемных и ненужных пластиков, таких как одноразовые пластики;
2. Инновации и масштабирование моделей повторного использования и заправки;
3. Создание нетоксичных материалов для замены пластика, полученного из ископаемого топлива; и
4. Распространите проверенные решения по механической переработке или компостированию.

Типовая политика обезуглероживания цемента и бетона должна снизить токсичное загрязнение парниковыми газами

и .

Поскольку правительства штатов и федеральные правительства являются такими крупными покупателями бетона, политика государственных закупок является мощным способом создания спроса на низкоуглеродистый бетон и, в более широком смысле, стимулирования использования цемента с меньшим и меньшим содержанием углерода. Законодательные собрания многих штатов приняли или активно обсуждают законы о закупках низкоуглеродистого бетона для строительных проектов, финансируемых государством, включая Калифорнию, Нью-Йорк, Нью-Джерси, Колорадо и Вирджинию. Ключевым принципом в этой работе должен быть запрет на включение цемента, произведенного с использованием грязного топлива, в государственные спецификации низкоуглеродистого бетона, другими словами, на получение «зеленого» кредита за изменения, которые могут снизить выбросы парниковых газов, но увеличить местное загрязнение воздуха.

Но политика закупок со стороны спроса — не единственный рычаг, доступный для политиков, стремящихся решить проблему воздействия цементной промышленности на климат и здоровье населения. NRDC будет продолжать выступать за пакет политик, который включает стимулы для сокращения выбросов углерода в готовых бетонных смесях; стандарты для прямой декарбонизации цементной промышленности в соответствии с государственными и национальными целями в области климата; и обязывает предотвращать увеличение вредного загрязнения.

Например, в 2021 году в Калифорнии был принят новый закон, который не только направлен на достижение нулевых выбросов парниковых газов, связанных с цементом, используемым в Калифорнии не позднее 2045 года, но также требует улучшения качества воздуха и поддержки экономического развития и развития рабочей силы для поселения возле цементных заводов. Другие штаты-лидеры в области климата, такие как Нью-Йорк, должны последовать этому примеру в этом году, демонстрируя беспроигрышную выгоду для климата и общественного здравоохранения.

Смежные вопросы

Промышленное производствоТоксиныСправедливость и справедливость

Пропустить элементы карусели

Будущее чистой энергии: важно, как мы туда доберемся

21 ноября 2022 г. Блог экспертаСеверная Каролина, СШААнна Рид, Кэти Пелч

Чистое и устойчивое энергетическое будущее необходимо для решения проблемы изменения климата, но то, как мы этого достигнем, имеет значение. В разгар глобальных усилий по очистке и прекращению использования пер- и полифторалкильных веществ (PFAS) Chemours удваивает…

Недавние химические катастрофы побуждают ужесточить федеральные правила безопасности

25 октября 2022 г. Блог экспертаСША, Нью-Джерси, Луизиана, Северная КаролинаСахана Рао

Конгресс и Агентство по охране окружающей среды: Защитите людей от загрязнения токсичными пластиками

3 октября 2022 г. Экспертный блогСоединенные ШтатыДэниел Розенберг

NRDC и 200 других организаций недавно направили письмо в Конгресс, призывая всех сенаторов и представителей не выступать соавторами законопроекта, поддерживаемого лоббистами химической промышленности, который отменит защиту Закона о чистом воздухе и будет способствовать повсеместному сжиганию пластика.

Цемент и бетон 101 — ClearPath

Опубликовано 19 февраля 2021 г. Джастином Онгом

Цемент — это буквально клей, который скрепляет большую часть общества. Со времен Римской империи цемент и бетон использовались в качестве строительных блоков обществ. Сегодня бетон является наиболее используемым искусственным материалом на планете, который используется во всем: от дорог до зданий и многого другого. Он настолько вездесущ, что каждый год в мире производится бетон, примерно в 7,5 раз превышающий вес каждого человека на Земле. Однако традиционные методы производства цемента и бетона также приводят к выбросам углекислого газа. Во всем мире только производство цемента и бетона составляет около 8% глобальных выбросов углекислого газа.

 

---

 

Как это работает

Хотя цемент и бетон часто используются взаимозаменяемо, они разные. Цемент входит в состав бетона. Это клей, который скрепляет смеси мелких частиц («заполнителей») вместе, образуя бетон. Рецепт на самом деле довольно прост:

 

Цемент + Заполнители + Вода = Бетон

 

Цемент не может быть произведен без «клинкера», ингредиента, который производит выбросы, даже если ископаемое топливо полностью исключено из производства.

 

Углекислый газ, выбрасываемый в результате этой реакции, называется «выбросами процесса», поскольку они образуются, даже если тепло производится без сжигания ископаемого топлива. Около 60 % выбросов цементного завода приходится на технологические выбросы. Это основная причина, по которой производство цемента не может быть обезуглерожено без технологий улавливания углерода.

 

---

 

Возможности рынка и коммерциализации

Улавливание углерода. Цементные заводы — это легкодоступный продукт для улавливания углерода, что может привести к значительному сокращению выбросов углерода в промышленности. Министерство энергетики сотрудничает с частным сектором в изучении осуществимости двух демонстрационных проектов, но необходимо больше, чтобы снизить затраты и масштабировать технологию. Применительно ко всем цементным заводам США улавливание углерода могло бы предотвратить выбросы CO2 в объеме до 72 миллионов тонн в год. Это эквивалентно снятию с дорог более 15 миллионов автомобилей.

НИОКР. Новые материалы и рецепты могут значительно снизить воздействие цемента и бетона на окружающую среду. Поскольку цемент является основным источником затрат и выбросов при производстве бетона, промышленность уже изучает возможность замены цемента альтернативными материалами. Можно синтезировать строительные материалы, содержащие СО2 в виде минеральных карбонатов.