Виробництво цементу. Вплив на навколишнє середовище.

Портландцемент – основний вид цементу отримують шляхом випалення при високій температурі (1400-1500°) природної сировини у вигляді мергелів або штучної суміші вапняку з глиною і іншими матеріалами. Випалення проводиться в спеціальних печах. Зазвичай цементообпалювальна піч - це величезний, завдовжки 100-150 метрів, горизонтально розташований циліндр, викладений усередині вогнетривкою цеглиною і що поволі обертається. Піч встановлюється з нахилом; завдяки цьому матеріали в ній, пересипаючись, поступово пересуваються від одного кінця до іншого. При випаленні виходить матеріал, що спікся, частина якого розплавилася і застигла в склоподібному стані. Цей матеріал носить назву цементного клінкеру.

Для отримання цементу клінкер перемішують з декількома відсотками гіпсу і тонко перемелюють. Гіпс управляє швидкістю схоплювання; його можна частково замінити іншими формами сульфату кальцію. Деякі технічні умови дозволяють додавати інші матеріали при помелі.

Портландцемент може випускатися без добавок або з активними мінеральними добавками в кількості до 15% від ваги цементу. Добавки вводяться для додання цементу спеціальних властивостей (зниженому водовмісту, підвищеному повітровмісту, гідрофобних властивостей і так далі).

Технологія виробництва цементу, схеми

Процес виробництва портландцемента складається з наступних основних технологічних операцій:

здобич сировинних матеріалів і доставка їх на завод;

2) дроблення і помел сировинних матеріалів;

3) приготування і коригування сировинної суміші;

4) випалення суміші (отримання клінкеру);

5) помел клінкеру з добавками (отримання цементу).

Залежно від виду підготовки сировини на випалення розрізняють:

- мокрий спосіб

- сухий спосіб

- напівсухий спосіб

- комбінований спосіб виробництва портландцементного клінкеру.

При мокрому способі виробництва помел сировинних матеріалів, їх змішування і коректування сировинної суміші здійснюються у присутності певної кількості води.

При сухому способі всі перераховані операції проводяться з сухими матеріалами.

В деяких випадках суху сировинну суміш гранулюють, додаючи при грануляції необхідну для утворення міцних гранул кількість води. Такий спосіб виробництва портландцементного клінкеру називається напівсухим.

Суть комбінованого способу полягає в тому, що сировинну суміш готують за мокрим способом, а потім її максимально зневоднюють (фільтрують) на спеціальних установках і у вигляді напівсухої маси обпалюють в печі.

Кожен з цих способів має достоїнства і недоліки. Наприклад, у присутності води полегшується подрібнення матеріалів і простіше досягається однорідність суміші, але витрата тепла на випалення сировинної суміші при мокрому способі на 30-40% більше, ніж при сухому. Крім того, значно зростає необхідний об'єм печі при випаленні мокрої сировинної суміші (шламу), оскільки значна частина її виконує функції випарника води.

Вплив

Виробництво цементу є джерелом 5 % викидів вуглекислого газу (CO₂) в світі.

Головні дії на навколишнє середовище при виробництві цементу пов’язані з наступними чинниками:

пил (викиди з димарів і швидко випаровуючі компоненти)

газоподібні викиди в атмосферу (NOx, SO₂, CO₂, ін. )

Формування NOx є неминучим наслідком високотемпературних процесів горіння. Сіра, що поступає в печі разом з сировиною і паливом, в значній мірі поглинається продуктами печі. Проте, сіра, що містилася в сировині як сульфіди (або органічні сірчисті речовини) - легко випаровується при низьких температурах (тобто 400-600 °C), що може привести до значних випаровувань SO₂ через димарі. Інші небажані речовини, що легко випаровуються, поступають в систему печей або ефективно руйнуються при високотемпературному горінні, або майже повністю поглинаються продуктом Невід’ємною частиною процесу в печах для випалення цементу є незначні виділення газів, таких як HCl, HF, NH₃ або важкі метали. Наявність органічних компонентів в природній сировині може істотно підвищити рівень вуглеводню і викиди. Виділення хлорсодержащих вуглеводнів типу діоксину і фурану зазвичай значно нижче існуючих граничних норм. У зоні дії викидів практично будь-якого цементного заводу на відстані до 2-х км. спостерігаються зміни в хімічному складі, як сніжного покриву, так і рослин. Так само відбувається зміна видового складу рослин, антропогенна трансформація рослинних співтовариств уздовж чинника забруднення, а також пригноблення життєвого стану лісу визначаються ступенем дії викидів цементного заводу.