Оптимизация технологических процессов производства цемента

 
 
 
 
 
 
 
Б. Т. Таймасов, Т. М. Худякова 
 
 
 
 
 
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 
ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА 
 
Практическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 

УДК 666.9 
ББК 38.626.2 
Т14 
 
 
 
Рецензенты: 
 
д. т. н., проф., заведующий НИЛ «Строительные материалы,  
строительство и архитектура» Сарсенбаев Б. К.; 
 
д. т. н., проф., директор НПО «Химические технологии и техника»  
Бажиров Н. С.; 
 
к. т. н., доц. ЮКУ им. М. Ауэзова Дубинина Е. С. 
 
 
 
Таймасов, Б. Т. 
Т14 
 
Оптимизация технологических процессов производства 
цемента : практическое пособие / Б. Т. Таймасов, Т. М. Худякова. - 
Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 144 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1863-8 
 
Рассмотрены методы исследования химико-минералогического 
состава техногенных продуктов, подбора и оптимизации малоэнергоемких составов сырьевых смесей на основе магматических пород и отходов промышленности, методы приготовления сырьевых шихт и снижения влажности шламов, изучается влияние температуры и продолжительности обжига на усвоение СаО, процессы спекания и микроструктуру клинкера, пути использования горючих отходов при обжиге 
клинкера, влияние интенсификаторов помола на дисперсные характеристики цементов, производительность мельниц и удельный расход 
электроэнергии.  
Для магистрантов специальности «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов». 
УДК 666.9 
ББК 38.626.2 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1863-8 ” Таймасов Б. Т., Худякова Т. М., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 

Оглавление 
ВВЕДЕНИЕ 
....................................................................................... 
4 
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ ................... 
7 
2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ 
...................................... 
9 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 
................................................... 
10 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 
................................................... 
23 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 
................................................... 
50 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 
................................................... 
62 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 
................................................... 
75 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 
................................................... 
84 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 
................................................... 
96 
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 
................................................. 
104 
Приложение 1 ............................................................................... 
115 
Приложение 2 ............................................................................... 
129 
Приложение 3 ............................................................................... 
134 
Приложение 4 ............................................................................... 
139 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 

ВВЕДЕНИЕ 
Портландцемент - хлеб строительства. Конструкции и изделия на его основе занимают ведущее место в современном 
строительстве. В 2017 году мировое производство цемента превысило 4,3 млрд т. Ведущее место по производству цемента в 
2017 году занимает Китай - 2,316 млрд т (более 50 ), на втором месте находится Индия - 285,2 млн т. Интенсивно развивается производство цемента и в других странах, России, Казахстане и др. В настоящее время основной мировой тенденцией в 
сфере производства и оборота цемента является приоритет роста 
и развития мощностей ввиду благоприятного долгосрочного 
прогноза в отношении спроса на цемент. 
Интенсивному развитию отрасли в Казахстане способствовали Государственные программы индустриально-инновационного развития Республики Казахстан на 2010-2014 гг. и 
на 2015-2019 гг. Основной тенденцией перспективного развития 
цементной промышленности Республики Казахстан является 
строительство новых автоматизированных технологических линий сухого способа с запечными циклонными теплообменниками и реакторами-декарбонизаторами. С 2010 года в Республике 
были построены и введены в эксплуатацию 8 цементных заводов сухого способа мощностью от 1,0 до 2,0 млн тонн цемента в 
год: ТОО «Стандарт Цемент» и АО «Шымкентцемент» в 
г. Шымкенте, ТОО «JAMBYLCEMENT» французской фирмы 
Vicat в пос. Мынарал Жамбылской обл., ТОО «Казах Цемент» 
на станции Шар Восточно-Казахстанской обл., ТОО «Каспий 
Цемент» фирмы HEIDELBERGCEMENT на станции Шетпе 
Атырауской обл., ТОО «Юг Строй Цемент» на станции Хантау 
Жамбылской обл., ТОО «Кокше Цемент», ТОО «Компания 
Гежуба Шиели цемент». На стадии пуска находится Рудненский 
цементный завод. Были реконструированы и запущены линии 
сухого способа №5 и №6 Карагандинского цементного завода 
4 

(АО «Карцемент»). Работает Каратауский цементный завод 
(ТОО «Жамбыл Недр») с шахтной печью в Жамбылской обл. 
Успешно продолжают работать 3 завода мокрого способа: ТОО 
«Производственная компания Цементный завод Семей», АО 
«Бухтарминская цементная компания» и ТОО «Сас-Тобе Технолоджис». В 2016 г. в Республике Казахстан было выпущено 
9,03 млн т цемента. 
Лабораторный практикум по дисциплине «Оптимизация 
технологических процессов производства цемента» предусматривает подбор и оптимизацию малоэнергоемких составов сырьевых смесей, изучение зависимостей химико-минералогического состава клинкера от вида сырья и модульных характеристик шихты, методы приготовления сырьевых шихт, исследование влияния модульных характеристик, тонкости помола сырьевой шихты, температуры обжига на усвоение СаО, процессы 
спекания и микроструктуру клинкера, изучение влияние вида и 
дозировки интенсификаторов помола на дисперсные характеристики цементов и удельный расход электроэнергии. 
Лабораторный практикум предназначен для магистрантов 
специальности 6М075300 «Химическая технология тугоплавких 
неметаллических и силикатных материалов» и содержит материалы по всем разделам типовой программы «Оптимизация технологических процессов производства цемента». 
Лабораторные занятия ведутся согласно рабочему учебному плану специальности 6М075300 «Химическая технология 
тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» и 
включают 45 часов в семестр. 
Изучая данную дисциплину, магистранты должны уметь 
сравнивать и оценивать влияние технологических факторов на 
процессы приготовления шихты, процессы обжига клинкера, 
процессы помола цемента и его физико-механические свойства, 
на расход топливно-энергетических ресурсов, пути утилизации 
промышленных отходов. 
5 

Содержание лабораторных занятий соответствует рабочей 
учебной программе (силлабусу) данной дисциплины. 
Основные общие требования к лабораторным занятиям: 
1. Лабораторные занятия проводятся в соответствии с модульной учебной программой дисциплины и календарно-тематическим планом. 
2. Рекомендуемая литература, данная в указаниях, используется для выполнения лабораторных работ и проверки контрольных вопросов. 
3. Магистранты должны быть подготовлены к каждому 
занятию, знать теоретические основы изучаемой темы 
на основании лекционного материала. 
4. Магистранты должны вести себя на занятиях согласно 
политике курса, данной в рабочей учебной программе 
(силлабусе). 
5. Своевременно выполнять выданные задания и активно 
участвовать в коллективной работе и обсуждении вопросов. 
Результаты экспериментов и вычисления выполняются на 
листах и предоставляются преподавателю для защиты в течение 
текущего контроля. 
Лабораторный практикум составлен для подготовки магистрантов по научно-педагогическому профилю. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ 
Цель лабораторных занятий - развитие у магистрантов 
креативных способностей, творческой активности и независимого мышления, способности использования знаний теоретических основ технологических процессов для практических производственных расчетов. 
Задачи лабораторных занятий: 
 развитие творческой активности и самостоятельности 
магистрантов, их интереса к научной работе; 
 закрепление, углубление и расширение знаний химической технологии, изучаемой на лекционных занятиях; 
 разрабатывать оптимальные составы сырьевых смесей, 
клинкеров и цементов; 
 организовывать технологический контроль параметров 
производства; 
 обобщать текущие данные технологического контроля 
производства и оптимизировать процессы дробления, 
сушки и помола сырья, обжига клинкера, размола 
клинкера с добавками; 
 снимать и анализировать технологические параметры 
приготовления сырьевых смесей, степени усреднения 
компонентов шихты, сырьевой муки или шлама, параметры работы печи и теплообменников; 
 планировать и проводить эксперименты по оптимизации и интенсификации процессов помола цементов, 
улучшению механических свойств цементов; 
 обобщать данные по оптимизации технологических 
процессов, делать выводы по полученным данным, 
дискутировать по возникающим вопросам оптимизации процессов производства цементов; 
7 

 разрабатывать оптимальные технологические параметры получения высокоактивных клинкеров и высокомарочных цементов; 
 определять влияние вида и дозировки интенсификаторов помола на дисперсные характеристики цементов и 
удельный расход электроэнергии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ 
Требования для выполнения лабораторных занятий: 
1. Выдача задания. 
2. Обсуждение цели и задачи к лабораторным занятиям. 
3. Проверка готовности магистрантов к занятиям: наличие 
учебно-справочной литературы, методических указаний для самостоятельной работы и лабораторных занятий, знание теоретических основ по теме. 
4. Обсуждение алгоритма решения контрольных задач. 
5. Обсуждение и сравнение результатов решения задач, 
выводы. 
6. Оценка работы каждого магистранта согласно графику 
выполнения и сдачи задания магистранта (силлабус) принимая 
во внимание участие магистрантов в аудиторной работе. 
7. Выдача задания на следующее занятие. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 
Тема занятия: ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИКОМИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА ТЕХНОГЕННЫХ 
ПРОДУКТОВ ЮЖНОГО КАЗАХСТАНА 
Цель работы: ознакомиться с химико-минералогическим 
составом техногенного и нетрадиционного сырья, магматических 
пород, углеотходов, пригодных для получения цементного клинкера по малоэнергоемким и ресурсосберегающим технологиям. 
План занятия 
1. Изучить эффективность использования техногенного 
сырья, магматических пород для получения портландцементного клинкера. 
2. Изучить химико-минералогический состав техногенного и нетрадиционного сырья, магматических пород, углеотходов. 
3. Определить химический состав некоторых отходов 
промышленности для получения с их использованием 
цементного клинкера. 
Краткие теоретические сведения 
В настоящее время большинство цементных заводов работает на традиционном природном известняково-глинистом сырье. На карьерах многих заводов запасы качественного сырья 
истощаются, карьеры удаляются от заводов, возрастают транспортные расходы, качество сырья снижается, в нем возрастает 
содержание нежелательных и вредных примесей, возрастает 
влажность сырья, увеличиваются топливно-энергетические расходы на обжиг клинкера. 
Получение клинкера - наиболее сложный процесс в технологии производства цементов. Обжиг клинкера осуществляется 
при температуре 1450 ƒС, удельный расход тепла на обжиг клинкера при сухом способе составляет 3100-4400 кДж/кг, при мок10