О производстве на предприятиях ССС непрофильной продукции

Сообщение доктора технических наук, профессора Санкт-Петербургского государственного технологического института Валентина Корнеева, сделанное им на 7-й международной конференции BALTIMIX-2007.

Конечным продуктом технологического процесса, осуществляемого на заводах сухих строительных смесей, являются означенные смеси, представляющие собой приготовленные в промышленных условиях оптимизированные по составу сухие смеси вяжущих веществ, заполнителей, наполнителей и функциональных добавок, образующие при затворении заданным количеством воды готовые к применению растворные смеси. Технологические процессы, составляющие основу промышленного производства сухих смесей требуемой номенклатуры и свойств, включают складирование исходного сырья, весовое дозирование компонентов смеси в научно обоснованных соотношениях, тщательное смешение компонентов, упаковку приготовленной сухой смеси и отгрузку потребителю. Во многих случаях технологический процесс производства сухих смесей осложняется необходимостью организации сушки заполнителей (песков), а также их разделения на фракции (грохочения). В любом варианте реализации технологического процесса на заводе сухих смесей основным технологическим агрегатом является аппарат-смеситель, способный в периодическом режиме смешивать порошки, отличающиеся по размеру смешиваемых частиц (от долей микрометра до 3-5 мм), их насыпной (0,2-2,0 г/см3) и истинной (от 0,5 до 4 г/см3) плотности, химической природе (органические и минеральные частицы). При производительности таких агрегатов в зависимости от размеров от 4 до 80 т/час и более они обеспечивают тщательное смешение компонентов и однородность смеси по распределению как крупных частиц, так и тонких фракций. Такие смеси являются однородными в любом реальном объеме их практического применения.

За годы становления в России промышленного производства сухих строительных смесей (интенсивное развитие отрасли обычно связывают с последствиями дефолта 1998 г.) технология этого производства приобрела законченные очертания и вышла на современный уровень развития, чему в большой степени способствовали как достижения отечественной машиностроительной промышленности, так и опыт передовых зарубежных фирм. В настоящее время на территории России работают десятки предприятий по производству сухих строительных смесей, отвечающих последнему слову современной техники. Все же, несмотря на внешне благоприятные условия для развития отрасли, в последние годы наметилось снижение темпов роста производства сухих смесей. С другой стороны, несмотря на замедление роста рынка и снижение рентабельности, число российских производителей сухих смесей продолжает расти и в настоящее время превышает 230, что не может не привести к обострению конкурентной борьбы. Одним из способов частичного преодоления намечающейся определенной стагнации в производстве ССС может быть организация на заводах сухих смесей производства так называемой непрофильной для этих предприятий продукции, к которой можно отнести производство специальных цементов методом смешения компонентов, а также производство сухих смесей нестроительного назначения. Существующая на действующих российских цементных заводах технология не позволяет выделить из технологического цикла и осуществить поставку заказчику относительно небольшой (менее 1000 т) партии цемента, отличающегося по составу и своим техническим показателям от основного вида выпускаемой продукции. Например, цементный завод не может отгрузить конкретному заказчику партию быстротвердеющего цемента, если других заказчиков на эту продукцию нет. Минимальный объем заказываемой партии не должен быть меньше объема хотя бы одного силоса для отгружаемой продукции даже если заказываемая партия цемента отличается от основной продукции только тонкостью помола или содержанием активных добавок, то есть не требует существенного изменения технологического процесса. Эта ситуация еще более усложняется, если для выпуска заказываемого цемента в его состав необходимо вводить какие-либо добавки, обычно не применяемые на данном предприятии — например, добавки для получения расширяющихся гидрофобных высокопрочных цементов. Препятствиями для выпуска на цементных заводах небольших партий цементов под заказ оказываются, помимо ограниченных объемов (силосов) для отгрузки, объективные технологические обстоятельства, связанные с необходимостью раздельного хранения клинкеров разного состава, добавок в цементы для получения цементов разного назначения, наличия на заводах помольного оборудования большой мощности (что не позволяет разделять технологические потоки), объединенных складов для хранения материалов. Реальная технологическая ситуация на цементных заводах ориентирована, таким образом, на выпуск однотипной продукции. С учетом запросов современного рынка эта продукция чаще всего соответствует требованиям к цементам ПЦ Д-0 и ПЦ Д-20 (марки 400 и 500 по ГОСТ 10178). Другая продукция (малотоннажные партии специальных цементов) в силу объективной технологической ситуации в большинстве случаев заводам практически невыгодна. Потребности рынка в относительно небольших партиях цементов со специальными свойствами цементная промышленность при существующей структуре производства удовлетворить не может. На фоне намечающегося в настоящее время общего дефицита рядовых цементов эта ситуация будет только усугубляться.

Одним из потребителей сравнительно небольших (по масштабам отгрузки цемента) партий цементов являются заводы ССС. В ряде случаев эти предприятия способны обеспечить специальными цементами собственное производство, а также организовать выпуск специальных цементов для сторонних потребителей в качестве товарного продукта. Технологические возможности выпуска небольших партий специальных цементов на заводах ССС, не оснащенных помольным оборудованием, связаны с реализацией производства цемента способом смешения отдельных его компонентов. Такая технология (производство цементов на смесительных установках) известна и в ряде случаев экономически оправдана, однако в России в силу исторически сложившейся структуры производства цемента не реализована. Технологическая схема процесса включает раздельное хранение компонентов цемента (в виде готовых к смешению сухих порошков требуемой гранулометрии), дозирование и смешение компонентов цементов на смесительной установке периодического действия, складирование полученных цементов с их последующей упаковкой и отгрузкой. Основным компонентом для получения смешанных цементов по такой технологии на заводах ССС может быть бездобавочный цемент ПЦ Д-0 (ГОСТ 10178), на базе которого путем введения специальных компонентов и добавок могут быть получены некоторые виды специальных цементов для их последующего использования в составе сухих строительных смесей или отгрузки потребителю в качестве товарного продукта. Нужно иметь в виду, что бездобавочные цементы содержат в своем составе для регулирования сроков схватывания гипс (1,5-3,5% в пересчете на SO3). Обычно содержание гипса в бездобавочном цементе бывает достаточным для регулирования схватывания смешанных цементов на основе бездобавочного цемента. При необходимости выпуска смешанных цементов с повышенным содержанием гипса последний может быть введен в состав смешанного цемента дополнительно в виде молотого гипсового камня (сыромола), молотого ангидрита, а в отдельных случаях — в виде стандартного строительного гипса (ГОСТ 125). Вот ряд примеров получения специальных цементов путем смешения компонентов на смесительной установке.

Цветные цементы

Выпуск таких цементов в широкой палитре цветов в технологическом цикле цементных заводов, производящих белые цементы, вызывает значительные сложности, связанные с переходом с цвета на цвет, необходимостью раздельного хранения цементов, очистки оборудования. Технологический цикл упрощается, если цветные цементы производить смешением белого цемента и сухих пигментов на смесительной установке. Проведенные промышленные эксперименты на смесительной установке «Торнадо» (фирма «Вселуг») показали, что одного цикла смешения в течение 2-4 минут достаточно для получения равномерно окрашенного продукта. Конечно, нужно иметь в виду, что цветовая характеристика цветного цемента зависит не только от качества процесса смешения, но и от белизны исходного белого цемента, а также от качества пигментов. «Смешанный» цветной цемент может быть упакован сразу после смешения без предварительного его хранения в емкостях.

Расширяющиеся цементы

Цементы этого вида могут быть получены на смесительной установке смешением бездобавочного портландцемента и расширяющегося компонента (расширяющейся добавки). Действие такой добавки чаще всего основано на эттрингитовом расширении — образовании трехсульфатной формы гидросульфоалюмината кальция на ранних стадиях твердения цементного камня. В этом случае расширяющийся компонент может быть поставлен на завод ССС от производителя таких добавок в виде готового к смешению продукта. Возможно также собственное производство расширяющейся добавки путем смешения компонентов на заводе ССС. Например, расширяющиеся добавки могут быть получены смешением алюминатных (глиноземистых) цементов, гипса и гидратной извести. Цементы такого типа интересны не только производителям ССС (смеси для устройства полов, гидроизоляционные смеси, ремонтные смеси), но и технологам бетонов специального назначения, получающим их по традиционной технологии. В последнем случае расширяющиеся цементы могут рассматриваться в качестве товарного продукта широкого применения.

Быстротвердеющие и высокопрочные цементы

Следует исключить из рассмотрения получение цементов за счет нормирования состава клинкера, а также особо тонкого помола цемента, поскольку такие технологические приемы не могут быть реализованы на типовых заводах ССС. Тем не менее, в смесевой технологии остаются определенные возможности получения таких цементов смешением бездобавочных цементов с активными добавками, специальными добавками — ускорителями твердения, добавками-упрочнителями. В качестве таких добавок, не требующих организации их помола на заводе ССС, можно рассматривать микрокремнезем, активный гидроксид алюминия, формиаты кальция и натрия, добавки на основе сульфоалюминатов кальция. Как и в предыдущих случаях, быстротвердеющие и высокопрочные цементы востребованы не только на заводах сухих строительных смесей, но и при производстве товарного бетона по традиционной технологии.

Цементы с регулируемыми сроками схватывания

Такие цементы следует рассматривать в рамках регулирования процессов твердения на ранних стадиях: схватывание и твердение являются последовательно протекающими процессами. Тем не менее, в ряде случаев быстрое или замедленное схватывание цемента могут оказаться ведущими свойствами. Например, быстрое схватывание является необходимым свойством цементов для производства торкрет-бетона, инъекционных составов, цементов для ремонтных работ. Современные тенденции дополнительного регулирования сроков схватывания рядового портландцемента выражаются в применении бесщелочных не содержащих хлора добавок, которые обеспечивают ускорение схватывания, не вызывая потерю прочности в длительные сроки твердения, что характерно для щелочных ускорителей. Выпуск цементов с укороченными сроками схватывания, относящихся к специальным цементам, должен регламентироваться техническими условиями или стандартом предприятия-производителя.

Цементы с гидравлическими или инертными добавками

Получение таких цементов в соответствии с действующими ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108-2003 или вне рамок этих стандартов (по ТУ) возможно на заводах ССС путем смешения компонентов в виде небольших партий таких цементов. Однако препятствием для реализации такой технологии становится отсутствие сухих молотых добавок, которые в виде товарного продукта можно было бы доставить на завод ССС. Это препятствие относится к таким добавкам, как доменные шлаки, природные пуццолановые добавки (трепел, опока, диатомит), отходы кирпичного производства и некоторые другие, которые не выпускаются отечественной промышленностью в виде сухих молотых порошков. Исключением из этого ряда может быть такая инертная добавка, как молотый мрамор, а также золы уноса ТЭЦ и вышеупомянутый микрокремнезем. Производство специальных цементов с активными или инертными добавками по технологии смешения компонентов могло бы быть реализовано более целенаправленно, если бы на рынке присутствовал безгипсовый портландцемент (молотый клинкер). Технических и технологических трудностей для производства такого продукта на цементных заводах не существует — нужно лишь создание определенной рыночной ситуации. Обобщая вышеизложенное, можно утверждать, что на заводах ССС имеются исходные технические (оборудование для хранения, дозирования, смешения и упаковки) и технологические условия для производства определенной номенклатуры специальных цементов по технологии смешения компонентов. Выпуск таких цементов не противоречит существующей нормативной документации и в большинстве случаев может быть осуществлен в рамках действующих стандартов на цементы (ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108-2003). Для оценки целесообразности выпуска отдельных партий цементов по технологии смешения компонентов на заводах ССС необходимо в каждом конкретном случае выполнить технико-экономическое обоснование (бизнес-план).

Другим направлением производства непрофильной продукции на заводах ССС является производство сухих смесей нестроительного назначения, предназначенных для различных отраслей техники и технологии. Такие смеси, также как и смеси строительного назначения, являются механическими смесями сухих компонентов разного состава и гранулометрии (при этом максимальный размер частиц в основном не превышает 5 мм). Сухие смеси нестроительного назначения могут содержать минеральное или органическое вяжущее вещество, обеспечивающее самоотвердевание дисперсий, а могут быть смесью компонентов без вяжущего вещества. В качестве вяжущих веществ могут быть использованы традиционные строительные вяжущие вещества — цементы (силикатные, алюминатные), известь, гипс, а также освоенные в последние годы промышленностью водорастворимые порошки силикатов щелочных металлов. Перспективной областью производства сухих смесей является производство буровых концентратов в виде сухих композиций на основе специальных глиняных порошков, порошков гидросиликатов натрия и добавок. При смешивании таких смесей с водой образуются буровые растворы, служащие для смазки долота, удаления бурового шлама и придания стволу скважины определенных характеристик. При использовании порошков гидросиликатов натрия и бентонитовых глин могут быть произведены буровые концентраты в виде сухих композиций, удобных для транспортировки и легко диспергируемых в воде на месте потребления.

Сергей ЗОЛОТОВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 32 за 2008 год в рубрике материалы и технологии

©1995-2022 Строительство и недвижимость