Сырьевое обеспечение производства ССС в условиях ожидаемого дефицита полупродуктов
Кузьмина Вера Павловна,
к.т.н., директор, ООО "Колорит-Механохимия", Москва
(Доклады конференции Baltimix-2005)
Ситуация, сложившаяся в строительном бизнесе в последние годы, привела нас к такому состоянию, что сегодня мы обязаны предусмотреть технические решения, которые позволят строителям выжить в условиях ожидаемого дефицита и удорожания цемента и других полупродуктов.
Вопросы, выносимые на обсуждение, позволят нам оценить ситуацию и принять правильные технические решения по обеспечению сырьём собственного производства ССС.
На ХIII Международной конференции "ЦЕМЕНТНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ И РЫНОК" (06-08 июня 2005 года, Москва, "Президент отель") были даны аналитические оценки состояния и перспективы развития производства цемента и смежных производств по странам: Россия, Украина, Казахстан, Узбекистан.
Было аргументировано заявлено, что строительный комплекс в ближайшие пять лет начнёт работать в условиях дефицита цемента.
Изменение всей экономической системы государства привело каждого производителя к необходимости обеспечивать своё производство сырьём самостоятельно.
Для увеличения объёмов производства цемента необходимо использовать местные минеральные добавки природного или искусственного происхождения.
За прошедшие годы накоплен большой опыт использования минеральных добавок. В СССР цементная промышленность использовала 30 млн. тонн добавок в год.
Многочисленные многолетние исследования, выполненные ведущими институтами страны и цементными заводами, доказали неоспоримое преимущество использования активных минеральных добавок для экономии бездобавочного цемента при изготовлении ССС и бетонов равных характеристик.
Разумеется, добавки не равноценны бездобавочному цементу и различаются по эффективности друг от друга. Использование одной тонны шлака с удельной поверхностью не ниже 4200 см2/г в среднем экономит 0,7-0,8 т бездобавочного цемента, а одна тонна трепела или опоки экономит полтонны бездобавочного цемента. Стоимость добавок вдвое ниже, а экономия бездобавочного цемента, в среднем, составляет 0,5-0,8 тн.
Каждому предприятию с суточным объёмом поставки цемента двести тонн экономически целесообразно иметь свой помольный цех, используя местный ресурс минеральных добавок для приготовления свежемолотого смешанного цемента гарантированного состава и качества.
Для ССС и бетонов марок "200" и ниже целесообразнее применять цемент марки "300". Именно такая продукция составляет три четверти объёма всей строительной цементной продукции, остальное - цемент марки "400".
Строительно-технические свойства смешанного цемента необходимо регулировать функциональными добавками в соответствии с заказом.
Традиционный помольный модуль целесообразно оснастить дополнительной линией по приготовлению премиксов механохимическим способом. Такой способ изготовления премиксов на основе цемента и механоактивированных функциональных добавок даёт максимально выгодный технический и экономический результаты.
Способ защищён патентом РФ № 2182137 "Сухая строительная смесь и способ её получения". Промышленное опробование способа прошло на Щуровском заводе ЖБК и СД Московской железной дороги.
Механохимическая обработка на виброцентробежной мельнице, входящей в состав дополнительной линии премиксов, позволяет сократить вдвое расход дорогостоящих добавок и эффективно вводить их в смесь, предварительно "посадив" на цемент способом механоактивации. Качество ССС значительно улучшается.
Наиболее энергоэкономичной является технологическая схема с раздельным измельчением компонентов и последующим их гомогенным смешением.
Известные способы получения смешанных цементов позволяют пристроить помольный цех к любому заводу ССС.
На каждом предприятии выбор производственного ассортимента смешанных цементов будет обусловлен наличием местных минеральных добавок.
Активная минеральная добавка в составе смешанного цемента участвует в образовании цементного камня и должна соответствовать требованиям НТД.
Природные активные минеральные добавки широко применяются цементными заводами России.
С точки зрения экологии и экономических показателей большой интерес представляют искусственные активные минеральные добавки и гипс, являющиеся побочными техногенными продуктами производства местных предприятий смежных отраслей: металлургической, химической и топливно-энергетической.
Гипс является обязательной добавкой к портландцементу. Он регулирует сроки схватывания. Гипс вступает в химическое взаимодействие с продуктами гидратации алюминатов и алюмоферритов кальция, образуя комплексные соединения - гидросульфоалюминаты и гидросульфоферриты кальция.
Для цементов на основе высокоалюминатного клинкера (С3А = 10-11%) оптимально введение 5% гипса, а низкоалюминатного (С3А = 3%) - 1,5% гипса.
Техногенные химические гипсы показывают идентичные результаты. Однако, химические гипсы, должны подвергаться обязательной предварительной технологической постадийной переработке, а именно: нейтрализация кислоты и гранулирование или брикетирование ( по ТУ 6-08-409-78 ).
За прошедшие годы широкий ассортимент смешанных добавок был рекомендован цементным заводам ведущими отраслевыми институтами страны.
Завод ССС самостоятельно может выбрать местные добавки, вводимые в цемент, контролировать их количество и качество. Этот фактор крайне важен для заводской лаборатории завода, так как на современных производствах изготавливается широкий ассортимент цементной продукции с использованием функциональных добавок для придания ей специальных свойств.
Накопленный опыт применения смешанных добавок в экономически-географических районах России позволит сделать технически и экономически грамотный выбор.
Оценивая существующую ситуацию на региональных рынках потребления цемента, можно отметить следующие тенденции. Традиционно Москва и Московская область потребляла и потребляет 23% общего объёма российского производства цемента, который производят заводы Центрального экономически-географического района страны.
В Северо-Кавказском районе объём потребления цемента снизился с 8% до 6%, в Уральском районе - с 12% до 5%, в Поволжском районе с 14% до 3%.
Острый дефицит цемента можно ожидать в таких экономически-географических районах, как Северный, Поволжский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский и Дальневосточный районы страны.
Как изменится ассортимент и рецептуры ССС?
Вещественный состав ССС будет включать в себя смеси местных природных и техногенных активных минеральных добавок в количестве 40-80% в пересчёте на бездобавочный цемент с сохранением заданных строительно-технических характеристик.
Выбор совместимых между собой минеральных добавок, как компонентов вещественного состава, должен производиться на основе фундаментальных исследований прежних лет с конкретной проверкой данных.
Функциональные добавки должны вводится в рецептуру ССС для обеспечения заданных свойств в оптимальном количестве при равномерном распределении по всей массе смеси.
Рецептуры ССС будут оптимизированы в ассортименте за счёт введения механоактивированных премиксов, что позволит производить несколько целевых универсальных рецептур ССС.
Свойства смешанных цементов общестроительного и декоративного назначения значительно изменяются при введении механоактивированных премиксов.
Наличие на рынке богатого ассортимента функциональных добавок позволяет значительно расширить области использования смешанных цементов в сухих строительных смесях и создаёт предпосылки для бурного развития производства отечественных высококачественных штукатурных и специальных смесей.
Устройство отдельной линии механоактивированных премиксов для производства смешанных цементов и сухих строительных смесей позволяет с максимальной эффективностью использовать следующие функциональные добавки: супер- и гиперпластификаторы, эфиры целлюлозы и крахмала, редиспергируемые порошки, дисперсионные сухие порошки, диспергаторы сухие, синтетические сухие латексы, порошковые полимеры.
Особое место среди всех добавок, используемых для приготовления премиксов, занимает отечественный суперпластификатор С-3 - натриевая соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, который относится к гидрофилизирующим ПАВ - поверхностно-активным веществам.
Имеется опыт применения механоактивированного суперпластификатора С-3 в смеси с уплотняющими и противоморозными добавками-электролитами (см. патент РФ № 2182137).
Эффективность действия суперпластификатора С-3 снижается по мере увеличения содержания алюминатов в цементе.
Оптимальная дозировка механоактивированных функциональных добавок позволяет использовать эффект их совместного воздействия в сочетании с достаточно высоким темпом твердения смешанного цемента при затворении ССС.
Использование в технологии получения смешанных цементов механоактивиро- ванных премиксов из выше обозначенных композиций добавок и механоактивированного суперпластификатора С-3 позволяет наиболее эффективно стабилизировать зародыши новой фазы и снизить до 30% водопотребность смешанного цемента при изготовлении сухой строительной смеси. При этом значительно снижается индукционный период твердения смешанного цемента.
Рассматривая пределы применения добавок от вещественного состава смешанного цемента, следует отметить, что механоактивированный премикс с механоактивированным суперпластификатором увеличивает действующую реакционную поверхность между цементом и минеральными добавками в разной степени в зависимости от их количественного соотношения.
Оценивая вышеизложенные данные, можно сделать выводы:
В настоящий момент на российском рынке сложилась ситуация для динамичного развития производства смешанных цементов для строительного комплекса, в том числе для смежных производств, каким является производство сухих строительных смесей.
Ожидаемый дефицит цемента вызван кризисом в цементной промышленности, отсутствием инвестиций в развитие отрасли.
Объёмы производства высококачественных ССС сдерживают высокие цены на функциональные добавки и отсутствие их отечественного производства в нужных объёмах.
Сырьевое обеспечение производства ССС - забота каждого конкретного производителя. При объёме потребления 200 т. цемента/сутки предприятию целесообразно иметь свой помольный цех на базе привозного бездобавочного цемента и местных минеральных добавок.
При любом варианте компоновки помольного модуля экономически супер целесообразно устроить отдельную линию механохимического способа изготовления премиксов с "закреплением" функциональных добавок на часть рецептурного цемента.
Необходимо унифицировать ассортимент рецептур ССС по областям применения с учётом специфики региональных рынков потребления.
Для организации собственного производства смешанных цементов необходимо выполнить большой объём работ, требующий значительных затрат финансов и времени, поэтому начать работы необходимо сейчас, иначе будет поздно!
Кузьмина Вера Павловна,
к.т.н., директор, ООО "Колорит-Механохимия", Москва
(Доклады конференции Baltimix-2005)
Ситуация, сложившаяся в строительном бизнесе в последние годы, привела нас к такому состоянию, что сегодня мы обязаны предусмотреть технические решения, которые позволят строителям выжить в условиях ожидаемого дефицита и удорожания цемента и других полупродуктов.
Вопросы, выносимые на обсуждение, позволят нам оценить ситуацию и принять правильные технические решения по обеспечению сырьём собственного производства ССС.
На ХIII Международной конференции "ЦЕМЕНТНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ И РЫНОК" (06-08 июня 2005 года, Москва, "Президент отель") были даны аналитические оценки состояния и перспективы развития производства цемента и смежных производств по странам: Россия, Украина, Казахстан, Узбекистан.
Было аргументировано заявлено, что строительный комплекс в ближайшие пять лет начнёт работать в условиях дефицита цемента.
Изменение всей экономической системы государства привело каждого производителя к необходимости обеспечивать своё производство сырьём самостоятельно.
Для увеличения объёмов производства цемента необходимо использовать местные минеральные добавки природного или искусственного происхождения.
За прошедшие годы накоплен большой опыт использования минеральных добавок. В СССР цементная промышленность использовала 30 млн. тонн добавок в год.
Многочисленные многолетние исследования, выполненные ведущими институтами страны и цементными заводами, доказали неоспоримое преимущество использования активных минеральных добавок для экономии бездобавочного цемента при изготовлении ССС и бетонов равных характеристик.
Разумеется, добавки не равноценны бездобавочному цементу и различаются по эффективности друг от друга. Использование одной тонны шлака с удельной поверхностью не ниже 4200 см2/г в среднем экономит 0,7-0,8 т бездобавочного цемента, а одна тонна трепела или опоки экономит полтонны бездобавочного цемента. Стоимость добавок вдвое ниже, а экономия бездобавочного цемента, в среднем, составляет 0,5-0,8 тн.
Каждому предприятию с суточным объёмом поставки цемента двести тонн экономически целесообразно иметь свой помольный цех, используя местный ресурс минеральных добавок для приготовления свежемолотого смешанного цемента гарантированного состава и качества.
Для ССС и бетонов марок "200" и ниже целесообразнее применять цемент марки "300". Именно такая продукция составляет три четверти объёма всей строительной цементной продукции, остальное - цемент марки "400".
Строительно-технические свойства смешанного цемента необходимо регулировать функциональными добавками в соответствии с заказом.
Традиционный помольный модуль целесообразно оснастить дополнительной линией по приготовлению премиксов механохимическим способом. Такой способ изготовления премиксов на основе цемента и механоактивированных функциональных добавок даёт максимально выгодный технический и экономический результаты.
Способ защищён патентом РФ № 2182137 "Сухая строительная смесь и способ её получения". Промышленное опробование способа прошло на Щуровском заводе ЖБК и СД Московской железной дороги.
Механохимическая обработка на виброцентробежной мельнице, входящей в состав дополнительной линии премиксов, позволяет сократить вдвое расход дорогостоящих добавок и эффективно вводить их в смесь, предварительно "посадив" на цемент способом механоактивации. Качество ССС значительно улучшается.
Наиболее энергоэкономичной является технологическая схема с раздельным измельчением компонентов и последующим их гомогенным смешением.
Известные способы получения смешанных цементов позволяют пристроить помольный цех к любому заводу ССС.
На каждом предприятии выбор производственного ассортимента смешанных цементов будет обусловлен наличием местных минеральных добавок.
Активная минеральная добавка в составе смешанного цемента участвует в образовании цементного камня и должна соответствовать требованиям НТД.
Природные активные минеральные добавки широко применяются цементными заводами России.
С точки зрения экологии и экономических показателей большой интерес представляют искусственные активные минеральные добавки и гипс, являющиеся побочными техногенными продуктами производства местных предприятий смежных отраслей: металлургической, химической и топливно-энергетической.
Гипс является обязательной добавкой к портландцементу. Он регулирует сроки схватывания. Гипс вступает в химическое взаимодействие с продуктами гидратации алюминатов и алюмоферритов кальция, образуя комплексные соединения - гидросульфоалюминаты и гидросульфоферриты кальция.
Для цементов на основе высокоалюминатного клинкера (С3А = 10-11%) оптимально введение 5% гипса, а низкоалюминатного (С3А = 3%) - 1,5% гипса.
Техногенные химические гипсы показывают идентичные результаты. Однако, химические гипсы, должны подвергаться обязательной предварительной технологической постадийной переработке, а именно: нейтрализация кислоты и гранулирование или брикетирование ( по ТУ 6-08-409-78 ).
За прошедшие годы широкий ассортимент смешанных добавок был рекомендован цементным заводам ведущими отраслевыми институтами страны.
Завод ССС самостоятельно может выбрать местные добавки, вводимые в цемент, контролировать их количество и качество. Этот фактор крайне важен для заводской лаборатории завода, так как на современных производствах изготавливается широкий ассортимент цементной продукции с использованием функциональных добавок для придания ей специальных свойств.
Накопленный опыт применения смешанных добавок в экономически-географических районах России позволит сделать технически и экономически грамотный выбор.
Оценивая существующую ситуацию на региональных рынках потребления цемента, можно отметить следующие тенденции. Традиционно Москва и Московская область потребляла и потребляет 23% общего объёма российского производства цемента, который производят заводы Центрального экономически-географического района страны.
В Северо-Кавказском районе объём потребления цемента снизился с 8% до 6%, в Уральском районе - с 12% до 5%, в Поволжском районе с 14% до 3%.
Острый дефицит цемента можно ожидать в таких экономически-географических районах, как Северный, Поволжский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский и Дальневосточный районы страны.
Как изменится ассортимент и рецептуры ССС?
Вещественный состав ССС будет включать в себя смеси местных природных и техногенных активных минеральных добавок в количестве 40-80% в пересчёте на бездобавочный цемент с сохранением заданных строительно-технических характеристик.
Выбор совместимых между собой минеральных добавок, как компонентов вещественного состава, должен производиться на основе фундаментальных исследований прежних лет с конкретной проверкой данных.
Функциональные добавки должны вводится в рецептуру ССС для обеспечения заданных свойств в оптимальном количестве при равномерном распределении по всей массе смеси.
Рецептуры ССС будут оптимизированы в ассортименте за счёт введения механоактивированных премиксов, что позволит производить несколько целевых универсальных рецептур ССС.
Свойства смешанных цементов общестроительного и декоративного назначения значительно изменяются при введении механоактивированных премиксов.
Наличие на рынке богатого ассортимента функциональных добавок позволяет значительно расширить области использования смешанных цементов в сухих строительных смесях и создаёт предпосылки для бурного развития производства отечественных высококачественных штукатурных и специальных смесей.
Устройство отдельной линии механоактивированных премиксов для производства смешанных цементов и сухих строительных смесей позволяет с максимальной эффективностью использовать следующие функциональные добавки: супер- и гиперпластификаторы, эфиры целлюлозы и крахмала, редиспергируемые порошки, дисперсионные сухие порошки, диспергаторы сухие, синтетические сухие латексы, порошковые полимеры.
Особое место среди всех добавок, используемых для приготовления премиксов, занимает отечественный суперпластификатор С-3 - натриевая соль продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, который относится к гидрофилизирующим ПАВ - поверхностно-активным веществам.
Имеется опыт применения механоактивированного суперпластификатора С-3 в смеси с уплотняющими и противоморозными добавками-электролитами (см. патент РФ № 2182137).
Эффективность действия суперпластификатора С-3 снижается по мере увеличения содержания алюминатов в цементе.
Оптимальная дозировка механоактивированных функциональных добавок позволяет использовать эффект их совместного воздействия в сочетании с достаточно высоким темпом твердения смешанного цемента при затворении ССС.
Использование в технологии получения смешанных цементов механоактивиро- ванных премиксов из выше обозначенных композиций добавок и механоактивированного суперпластификатора С-3 позволяет наиболее эффективно стабилизировать зародыши новой фазы и снизить до 30% водопотребность смешанного цемента при изготовлении сухой строительной смеси. При этом значительно снижается индукционный период твердения смешанного цемента.
Рассматривая пределы применения добавок от вещественного состава смешанного цемента, следует отметить, что механоактивированный премикс с механоактивированным суперпластификатором увеличивает действующую реакционную поверхность между цементом и минеральными добавками в разной степени в зависимости от их количественного соотношения.
Оценивая вышеизложенные данные, можно сделать выводы:
В настоящий момент на российском рынке сложилась ситуация для динамичного развития производства смешанных цементов для строительного комплекса, в том числе для смежных производств, каким является производство сухих строительных смесей.
Ожидаемый дефицит цемента вызван кризисом в цементной промышленности, отсутствием инвестиций в развитие отрасли.
Объёмы производства высококачественных ССС сдерживают высокие цены на функциональные добавки и отсутствие их отечественного производства в нужных объёмах.
Сырьевое обеспечение производства ССС - забота каждого конкретного производителя. При объёме потребления 200 т. цемента/сутки предприятию целесообразно иметь свой помольный цех на базе привозного бездобавочного цемента и местных минеральных добавок.
При любом варианте компоновки помольного модуля экономически супер целесообразно устроить отдельную линию механохимического способа изготовления премиксов с "закреплением" функциональных добавок на часть рецептурного цемента.
Необходимо унифицировать ассортимент рецептур ССС по областям применения с учётом специфики региональных рынков потребления.
Для организации собственного производства смешанных цементов необходимо выполнить большой объём работ, требующий значительных затрат финансов и времени, поэтому начать работы необходимо сейчас, иначе будет поздно!
