Сырье и биологическое разнообразие

Сырье и биологическое разнообразие

Цементная промышленность как отрасль с большим потреблением сырья несет особую ответственность в сфере бережного отношения к природным ресурсам. С целью сокращения выбросов CO₂ в большем объеме используются альтернативные виды сырья, которые большей частью выступают побочными продуктами других промышленных процессов. В местах выемки производителей цемента возникают уникальные жизненные пространства для редких видов животных и растений. Поэтому известковые карьеры играют большое значение для сохранения видов и увеличения биологического разнообразия.

Использование сырья и эффективное использование ресурсов

Добыча природных ресурсов представляет собой основу для производства цемента. К основным видам сырья относятся известняк, известковый мергель, мел, глина, песок, гипс и ангидрит. В небольших количествах используются также бентонит, каолинит, железная руда, нефтяной сланец, трасс. Большинство цементных заводов в Германии по экологическим и экономическим причинам располагаются в непосредственной близости от мест добычи, чтобы иметь возможность на месте переработать полученное сырье и получить клинкер и цемент.

С целью бережного отношения к природным ресурсам и снижения выбросов CO₂ цементная промышленность использует альтернативные виды сырья. Они образуются чаще всего как побочные продукты промышленных процессов. Кроме того, они образуются как зольные вещества при использовании альтернативных видов топлива (например, сточный ил, изношенные шины). Более 90 процентов используемых видов альтернативного сырья применяются при помоле цемента. Они включаются как основные и дополнительные компоненты в цемент, снижают соответствующее содержание клинкера и тем самым выбросы CO₂. В перспективе используемые сегодня такие альтернативные виды сырья, как песок из гранулированного доменного шлака и летучая зола, больше не смогут использоваться или будут использоваться в очень небольших количествах в связи с новой энергетической политикой и изменением структуры промышленности.

Эффективное использование сырья

С целью бережного отношения к природным ресурсам и снижения выбросов CO₂ цементная промышленность использует альтернативные виды сырья. Вместе с тем, такое природное сырье, как известняк, глина, песок, гипс и ангидрит, в длительной перспективе остаются обязательными для производства цемента. Диаграмма, размещенная справа, отображает использование сырья в немецкой цементной промышленности в 2019 году.

Обеспеченность сырьем и его добыча

Добыча минерального сырья в Германии должна быть согласована в более комплексном рассмотрении с другими нуждами и интересами. Перед тем, как получить возможность добычи этого сырья, необходимо определить потенциальные области добычи или «обеспечить» их с помощью планирования. Это происходит сначала на уровне федеральной земли в рамках планов развития земель, а затем конкретизируется далее на уровне районов или административных округов в рамках региональных планов. Все чаще это приводит к конкурентному землепользованию, в связи с этим план по предоставлению ценных местных месторождений перевыполнен, а обеспеченность сырьем на постоянной основе становится недоступной для цементной промышленности.

Еще одной предпосылкой для добычи каменного и рудного сырья служит разрешение на работу карьера. Такая процедура допуска представляет сложную задачу, для решения которой требуется более продолжительный период времени, как правило, несколько лет. Для этого необходимо провести разведочные работы по определению геологических условий местности, установить контакт с органами власти, экспертами и общественности, а также подготовить множество заявочных документов. До того момента, пока разрешение вступит в неоспоримую силу, могут быть поданы возражения заинтересованными лицами, что существенно затягивает процедуру допуска.

Охрана видов и биологическое разнообразие

Места добычи сырья немецкой цементной промышленности характеризуются многообразием видов. Это возникает в связи с множеством типов биотопов на этих территориях, которых можно крайне редко встретить в немецком культурном ландшафте. Чаще всего речь идет о территориях с экстремальными условиями местоположения, которые представляют собой первоначальные жизненные пространства для специальных видов и биоценозов. Достаточно часто в местах добычи можно встретить многочисленных земноводных, например, желтобрюхую жерлянку или жабу-повитуху. Добыча сырья способствует сохранению этих видов животных, поскольку для жизни им необходим временный неглубокий водоем со стоячей водой и скудной растительностью. Даже такие вымирающие виды, как филин и сапсан, используют каменные карьеры как территории, куда они возвращаются.

Отведенные под разработку месторождений территории используются только ограниченный период времени, затем следует этап ренатурирования или рекультивации, в ходе которого территории с низкой до этого природоохранной ценностью превращаются предприятиями в высококачественные биотопы. Таким образом разрабатываемые участки немецких цементных заводов не препятствуют устойчивому развитию. С профессиональной точки зрения неоспоримым является тот факт, что заброшенные карьеры как заповедные зоны и вторичные биотопы играют положительную роль для охраны природы и видов. Частично это касается и еще работающих областей добычи, поскольку там ренатурирование начинается зачастую еще во время проведения работ по добыче.

Ценные биотопы

Известковые карьеры производителей цемента представляют собой уникальные жизненные пространства для редких видов животных и растений. Добыча сырья и охрана видов образуют прочное единство.

Разновидности материала

В продажу поступает множество разновидностей цемента. Они отличаются друг от друга по целому ряду характеристик:

• Прочность. Важнейший показатель, который указывается на маркировке. Она выполняется в виде буквы М и цифры. Последняя и обозначает прочность. Ее определяют в результате проведения технических испытаний.
• Фракция. Определяется помолом смеси. Чем он тоньше, тем более качественной считается продукция. Идеальным считается состав из крупных и мелких частиц, поскольку только тонкий помол требует слишком большого количества воды при замесе.
• Скорость отвердевания. Варьируется путем введения в смесь гипса. В зависимости от назначения продукта может существенно различаться.
• Морозоустойчивость. Определяется реакцией на цикл замораживание и размораживание. Материал характеризуется количеством таких циклов, которые он выдерживает без изменения своих свойств.

В зависимости от области применения выделяется несколько типов цементных смесей.

Портландцемент

Отвердевает на воздухе и в воде. Минеральные добавки отсутствуют. Широко используется для возведения разноплановых монолитных конструкций.

Сульфатостойкий

Его особенность — повышенная устойчивость к химическим агрессивным средам. Характеризуется невысоким коэффициентом насыщения. Это позволяет применять сульфатостойкий цемент для строительства гидротехнических, подземных сооружений и т.п.

Пуццолановый

Может считаться разновидностью сульфатостойкого, но с добавлением активных минералов. Медленно отвердевает, имеет высокую водостойкость. Используется для гидротехнического строительства.

Глиноземистый

Повышено содержание окиси кальция и глинозема. Это позволяет смеси быстро отвердевать. Применяется для изготовления быстро твердеющих жаростойких и строительных растворов, которые находят применение при ремонтных работах, скоростном строительстве, зимнем бетонировании и т.д.

Кислотоупорный

В состав входит кварцевый песок и кремнефтористый натрий. Замешивается не водой, а жидким стеклом. Используется для получения кислотостойких покрытий. Не выдерживает постоянного воздействия воды.

Пластифицированный

Изготавливается со специальными добавками, придающими морозостойкость и повышенную подвижность приготовленным на этом цементе растворам. Они приобретают большую прочность, лучше сопротивляются коррозионным воздействиям и отличаются повышенной водонепроницаемостью.

Шлакоцемент

В его рецепт включается шлак, процент содержания которого может варьироваться от 20% до 80% от массы продукта. Это удешевляет материал, замедляет скорость его отвердевания и увеличивает жаростойкость. Применяется для возведения наземных, подводных и подземных объектов.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 56836, а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1 технологический регламент: Основной технологический документ, разрабатываемый предприятием и определяющий технологический режим, порядок проведения операций технологического процесса, обеспечивающий выпуск цемента требуемого качества, безопасные условия эксплуатации оборудования, а также выполнение требований по охране окружающей среды.

Добыча и обработка сырья

Все начинается с добычи нужного для получения цемента сырья – известняка, гипсового камня, глины. Все это доставляется на завод, где и происходит все самое интересное.

• Мокрое производство;
• Сухое производство;
• Комбинированное производство.

В этих методах заключена существенная разница, а, соответственно, и качество получаемого продукта. Самым энергоемким и затратным считается мокрое производство, которое позволяет получить наивысшее качество стройматериала из-за лучшего смешивания сырья, которое происходит в водной среде. Сухой способ изготовления не предполагает участия воды. Основные энергозатраты идут на следующем этапе производства – сушке. Комбинированный способ предполагает смешивание компонент в воде, однако перед сушкой часть жидкости удаляется.

После смешивания полученный состав, так называемый шлам, подается на следующий этап производства.

Своими руками

При желании можно сделать пенополистиролбетон в домашних условиях по указанному выше рецепту. Для перемешивания сырьевых компонентов здесь используется бетономешалка. Изготовление материала происходит по следующему алгоритму:

• засыпаем в бетономешалку шарики полистирола;
• заливаем 10% требуемого объёма воды;
• перемешиваем ингредиенты на протяжении минуты;
• добавляем в воду смолу древесную омыленную (10% от общего объёма жидкости);
• засыпаем необходимое количество цемента и оставшуюся воду;
• перемешиваем раствор на протяжении 5 минут.

Готовый пенополистиролбетон используем для изготовления стяжки или заливаем в разборные формы для получения блоков. При отсутствии вибратора в сырьевую смесь можно добавить пластификатор, что улучшит качество готового материала. Использовать шампунь вместо указанного средства запрещено – это нарушение технологии.

Нормативные документы

Любой строительный материал требует обязательной сертификации. Существует огромный перечень ГОСТов и СНиПов, согласно которым выпускаются цементные смеси. Стандарты определяют не только качество сырья, но и сферу применения, правила транспортировки, тестирования и много другое.

Где посмотреть нормы:

• ГОСТ 31108-2003 «ЦЕМЕНТЫ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНЫЕ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»;
• ГОСТ 30515-97 «ЦЕМЕНТЫ. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ»;
• ГОСТ 10178-85 «ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ И ШЛАКОПОРТЛАНДЦЕМЕНТ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИя».

В этих же документах можно найти дополнительные акты и стандарты, которые помогут правильно выбрать материал для строительных работ.

Как делают цемент на производстве

При производстве цемента имеется определенная технология, которая предусматривает проведение следующих операций:

1. Все ингредиенты предварительно подвергаются смешиванию для изготовления клинкера, состоящего из известняка и глины. Доля этих материалов в общей массе клинкера составляет соответственно 75 и 25%.
2. Затем производят обжиг при высокой температуре, собственно благодаря этому и образуется клинкер. Это происходит при взаимодействии глины и извести, находящихся под воздействием высокой температуры, достигающей 1450 о С.
3. Затем производят измельчение в шаровых мельницах. Такие мельницы представляют собой специальные барабаны с металлическими шарами внутри. Барабаны имеют горизонтальное расположение и позволяют измельчить клинкер в порошок. Чем меньше фракция измельченного материала, тем качественнее получится цемент и марка строительного материала будет выше.

При производстве цемента используются различные методы, что обусловлено расположением цементного завода, применяемым оборудованием, а также спросом на определенные марки продукции.

Технологии производства имеют отличие только по способам подготовки компонентов для изготовления цемента. Они осуществляются следующими способами:

1. Мокрый. Такая технология предполагает применение мела вместо извести, который при соединении с остальными ингредиентами одновременно измельчается в шаровой мельнице с непременным добавлением воды. В результате образуется шихта, в которой концентрация влаги достигает 40-50%. Далее получившийся продукт проходит обжиг в печи и превращается в клинкер в виде шара, а впоследствии подвергается измельчению.
2. Сухой. Эта технология позволяет уменьшить затраты на изготовление цемента и добиться сокращения времени цикла производства. Такое удешевление и ускорение процесса связано с тем, что одновременно происходит перемалывание и сушка компонентов цемента в мельнице под воздействием нагретых до высокой температуры газов. В конечном итоге получается шихта в виде порошка.
3. Комбинированный. Этот вариант соединяет в себе мокрый и сухой методы, но у этого способа есть свои отличия. Один из вариантов предполагает итоговое получение полусухого состава, имеющего влажностью до 18%, который производится с помощью сушки шихты, полученной по технологии мокрого производства. Другая методика основана на подготовке сухой смеси, которую впоследствии увлажняют до 14%, гранулируют, и в заключение отжигают полученную смесь.

Полученный цемент требуется хранить в местах с пониженной влажностью. Иначе при длительном хранении связующие свойства строительного материала ухудшаться и качество произведенного из него бетона не будет соответствовать заявленным характеристикам.

© 2021 Два Бревна.
Перепечатка и копирование материалов сайта допускается только с ссылкой на первоисточник.