CC BY
17
УДК 691.542
Эргашев М.М., к.техн.н.
доцент
кафедра производства строительных изделий и конструкций
Ферганский политехнический институт
Узбекистан
ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЦЕМЕНТА
Аннотация: В работе рассматриваются преимущества нанотехнологий в производстве портландцемента на примере Китая, России и Узбекистана.
Ключевые слова: портландцемент, «мокрый» способ, «сухой» способ, наноцемент, нанокапсуляция.
Ergashev M.M. candidate of technical sciences Associate Professor production of building products and structures Ferghana Polytechnic Institute, Uzbekistan APPLICATION OF NANOTECHNOLOGIES IN CEMENT
PRODUCTION
The paper considers the advantages of nanotechnology in the production of Portland cement using the examples of China, Russia and Uzbekistan.
Key words: Portland cement, "wet" method, "dry" method, nanocement, nanocapsulation.
Сегодня Узбекистан - одна из самых динамично развивающихся стран мира. Реформы, проводимые в Узбекистане в последние годы, затронули все сферы жизни нашего общества, в том числе, и строительную. Строительная отрасль относится к числу наиболее консервативных отраслей производства. В свою очередь, производство цемента является наиболее консервативной из всех строительных отраслей. Сегодня в строительстве на планетарном уровне используется портландцемент. Ежегодное производство бетона на основе портландцемента составляет более 15 млрд.т.155
Одним из крупнейших производителей цемента является Китай. В 2014 году Китай производил 70% от мирового объёма производства. До последнего времени во многих странах, в основном, цемент производили мокрым способом, который является энергоёмким, а, значит увеличивающем объёмы выбросов СО2 в атмосферу. К примеру, для производства портландцемента мокрым способом, Китай использует более 8% мирового промышленного потребления энергии.
В связи с переходом мирового сообщества к энергосберегающим технологиям, во многих странах разработаны национальные программы по переходу строительных отраслей, в том числе и производство цемента, к
155 Бикбау М.Я., Шикун В.Н. Наноцементы - будущее мировой цементной промышленности и технологии бетонов. С 2
менее энегозатратным и экологичным технологиям. В частности, модернизация цементной промышленности предусматривает переход от мокрого способа производства к сухому. Большой вклад в развитие нанотехнологий в производстве цемента сделала Россия. Разработанная в России в первом десятилетии XXI века модификация портландцемента в наноцемент позволяет снизить энергоёмкость производства и удельные выбросы С02, КОХ и SO2 на каждую тонну цемента в 1,5-3 раза с минимальными затратами. Данная технология позволяет не только сократить энергозатраты, производя высококачественный цемент, но и решает проблему изменения климата.
Сущность новой технологии модификации портландцемента в наноцемент - в формировании на поверхности зерен портландцемента в процессе механохимической активации, совмещенной с помолом портландцемента наноразмерных по толщине сплошных оболочек - капсул из специального модификатора. 156,157
Из одной тонны портландцементного клинкера (цемента класса 42,5 или 52,5) путём модификации с добавлением 1,3 тонны кварцевых песков, камня, каменных отходов, шлака и зол через механическую активацию, совмещённую с измельчением и нанокапсуляцией можно получить 2 -4 тонны наноцемента класса 32,5 или 72,5.
Применение технологии нанокапсуляции позволяет снизить в цементе количество цементного клинкера в три раза, при этом, марочная твёрдость цементного камня превышает марочную прочность цемента без добавок.
Наноцементы - цементы, характеризующиеся наличием сплошной нанокапсулы (оболочки) на зернах цемента толщиной в несколько десятков нанометров из модифицированного полимерного вещества. 158
По темпам твердения и прочности на сжатие и изгиб наноцементы превосходят портландцемент, позволяя повысить класс цемента с 42,5-52,5 до 72,5-82,5.
В последние годы Узбекистан переживает период бурного строительства. Для обеспечения растущего спроса на цемент, правительством разрабатывается Концепция развития промышленности строительных материалов в период до 2025 года. В частности, основными приоритетными направлениями и мерами по снижению себестоимости цементной продукции являются:
1. Более полное использование мощностей по производству сэндвич -панелей, ЖБИ, гипсокартонных изделий.
2. Обновление, модернизация оборудования в малых и крупных предприятиях по производству стеновых, отделочных, материалов с
156 Бикбау М.Я. Нанотехнологии в производстве цемента.- М.: ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий», 2008. - 768 с.
157 З.Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. М., Стройиздат,1998, - 768 с.
158 Бикбау М.Я., Шикун В.Н. Наноцементы - будущее мировой цементной промышленности и технологии бетонов. С. 9
использованием современных энергоэффективных технологических печей и оборудования.
3. Расширение цементного производства в АО «Ахангаранцемент» с переводом технологии на энергосберегающий «сухой» способ.
4. Снижение энергоемкости при производстве строительных материалов, за счет осуществления инвестиционных проектов по внедрению энерго-эффективных и теплосберегающих технологий на действующих производствах, включая строительство новой помольной станции в АО «Бекабадцемент» с привлечением кредитов по линии МАР Всемирного банка.
5. Вывод из эксплуатации и обновление морально и физически устаревшего оборудования, оптимизации технологических процессов и снижение потерь, позволяющие снизить затраты на электроэнергию и природный газ, увеличение производительности.
6. Утилизация отходящих газов из технологических печей (печей по обжигу клинкера) на крупных предприятиях цементной промышленности.
7. Организация выработки электро- и теплоэнергии на газотурбинных блоках по инновационным технологиям в крупных цементных предприятиях. 159
Для успешной реализации Концепции в Узбекистане ведётся научная работа по созданию наноцементов на основе ресурсо и энергосберегающих технологий. В частности, в Ташкентском химико-технологическом институте разработана ресурсо- и энергосберегающая технология производства цемента.
В качестве сырья предусмотрено использовать многотоннажные золошлаки, фосфогипс и алунит. Состав клинкера модифицируется сульфоалюминатом кальция. Процесс спекания клинкера идет при температуре на 150-200 градусов ниже обычной. Повышается также производительность помольных мельниц: клинкерных - за счёт менее спеченного сульфоклинкера и сырьевых - за счёт не требующих помола отходов производства - фосфогипса и золошлака.
Новая технология позволяет получать следующие виды цемента: обычный, с экономией энергетических затрат до 20-25 процентов, не производимые в настоящее время в республике быстротвердеющие и высокопрочные цементы марки 550 и 600, а также расширяющие и напрягающие цементы. 160
Переход от мокрого к сухому способу производства цемента позволит не только значительно увеличить объём производства, но и сократить потребление энергоносителей и количество вредных выбросов в атмосферу. С этой целью на крупных цементных предприятиях намечено проведение
159 Постановление президента республика Узбекистан «Концепция развития промышленности строительных материалов на период до 2025 года»
160https://stroyka.uz/arch/publish/doc/text51013_uchenye_uzbekistana_usovershenstvovali_tehnologiyu_ proizvodstva_cementa
работ по модернизации оборудования и реконструкции предприятий.
На АО «Кизилкумцемент» намечена модернизация всех трех технологических линий производства цемента, так как они спроектированы еще в 1960-е годы. В частности, предусмотрена реконструкция линии обжига сырьевой муки до стадии охлаждения клинкера включительно. На АО «Ахангаранцемент» намечается строительство нового завода по производству цемента сухим способом проектной мощностью 6200 т клинкера в сутки (или 2,4 млн т цемента в год). На АО «Бекабадцемент» разработан сетевой график реализации проекта перехода с мокрого на сухой способ производства клинкера с увеличением проектной мощности на 1,0 млн т цемента в год. Активно ведется работа по диверсификации производства с ориентацией на выпуск ликвидной экспортно -ориентированной продукции. На АО «Кувасайцемент» прорабатывается вопрос модернизации действующего производства. Цель проекта — модернизация одной вращающейся печи с переходом на сухой способ производства клинкера и увеличением ее мощности на 1,0 млн т цемента в год. 161
Сегодня стала очевидной необходимость перехода от «коричневых» к «зелёным» технологиям в строительной индустрии и Узбекистан вносит весомый вклад в её развитие, в том числе, внедряя нанотехнологии в производства цемента.
Использованные источники:
1. Бикбау М.Я., Шикун В.Н. Наноцементы - будущее мировой цементной промышленности и технологии бетонов. С 2 https://pronicks.ru/uploads/editor/files/doklad/Doklad Bikbau_M.Ya.%2CSЫku n_V.N._na_russkom.pdf
2. Бикбау М.Я. Нанотехнологии в производстве цемента. - М.: ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий», 2008. - 768 с.
3. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. М., Стройиздат, 1998, - 768 с. https://b-ok.xyz/book/2957970/b3bee1
4. Бикбау М.Я., Шикун В.Н. Наноцементы - будущее мировой цементной промышленности и технологии бетонов. С. 9 https://pronicks.ru/uploads/editor/files/doklad/Doklad Bikbau_M.Ya.%2CSЫku n_V.N._na_russkom.pdf
5. Постановление президента республика Узбекистан «Концепция развития промышленности строительных материалов на период до 2025 года»
6.
https:// stroyka.uz/arch/publish/doc/text51013_uchenye_uzbekistana_usovershenst vovali_tehnologiyu_proizvodstva_cementa
7. Цементная промышленность Узбекистана.
http://uzsm.uz/ru/press_center/mass_media/18156/
161 Цементная промышленность Узбекистана.
