Technologie SikaGrind Intenzifi kátory mletí cementu
SikaGrind... technologie pro výrobu cementu Důkladná výzkumná práce Laboratorní zkoušky dle přání zákazníka Na míru šité produkty Technická podpora ve všech oblastech a fázích výroby 2 3
Proces mletí slínku a technologie výroby cementu Výroba cementu je velmi složitý technologický proces, každá jeho fáze má rozhodující vliv nejen na kvalitu cementu, ale i na ekonomickou a ekologickou stránku. Technologie výroby cementu vychází z předpokladu vytvořit slínek, jehož mikrostruktura je tvořena novými sloučeninami požadovaného složení s odpovídajícími moduly a stupněm sycení vápnem. Surovinová směs musí být jemně mletá s velkým reakčním povrchem, aby průběh reakcí a vznik taveniny podmiňující tvorbu slínku byl co nejrychlejší a nejúplnější. Základním předpokladem pro dosažení stálé a vysoké kvality cementářského slínku a cementu je vysoký stupeň homogenity vstupní surovinové směsi. Protože kvalita a složení vstupních surovin (zejména vápence) jsou při těžbě často značně proměnlivé a surovinová směs se míchá z několika složek, je nutná důkladná homogenizace vstupních surovin. Jemnost mletí je zásadní výrobní operací vzhledem k použití cementu. Jemně mleté cementy rychle hydratují (mají větší měrný povrch), mají větší počáteční a konečné pevnosti, vyvíjejí větší hydratační teplo, při zpracování jsou plastičtější. Použitím technologie SikaGrind lze dosáhnout optimalizace při výrobě cementu a především při procesu mletí slínku. 4 5
Technologie SikaGrind : nízké dávkování s vysokým účinkem Během procesu mletí cementu vznikají na nově vytvořených površích cementových zrn ionty s opačným elektrickým nábojem, které následně způsobují elektrostatickou přitažlivou sílu mezi cementovými zrny. Vyšší požadovaná jemnost způsobuje vznik většího množství povrchových nábojů. Vzrůstající přitažlivé síly na povrchu zrn způsobují následující procesy: jemné podíly Přísady zvyšující intenzitu mletí cementu se přidávají v malém množství, nejčastěji v rozmezí 0,02 % - 0,05 % na hmotnost cementu, buď rovnou do mlecího zařízení nebo přímo do směsi krátce před vstupem do mlecího zařízení. Tyto přísady pracují na bázi vysoké polarizace. Pokud jsou absorbovány na existujícím a nově vytvořeném povrchu cementových zrn, způsobí neutralizaci nábojů na povrchu cementových zrn. Nedochází tím již k přitahování povrchových nábojů jednotlivých cementových zrn. Můžeme pozorovat tyto změny: jemné podíly + otáčení + otáčení + hrubé podíly proud vzduchu + hrubé podíly proud vzduchu vznik trhlin v cementových zrnech, které mají tendenci vlivem přitažlivé síly se opět uzavřít mleté částice se usazují na mlecím zařízení (obalování volných mlecích těles a vnitřního pláště mlýnu) a dochází ke snížení účinnosti mlecího zařízení na separátoru dochází k zachycení hrubých podílů (aglomerátů), které jsou následně vráceny zpět do mlecího zařízení přísady SikaGrind zajišťují oddělení vzniklých trhlin v zrnech, umožňují následné pokračování separace zrn a tím dosažení vyšší jemnosti cementu použitím přísad SikaGrind dochází ke snížení obalování vnitřních volných mlecích zařízení (mlecí koule), a tím k zajištění vyšší mlecí účinnosti zrna cementu jsou vlivem použití přísady SikaGrind během průchodu přes separátor lépe rozptýlena, dojde k lepšímu roztřídění zrn na separátoru Množství produkce stejně jako kvalita cementu je závislá na jemnosti mletí cementu a efektivitě separátoru. Konstantní měrný povrch a zvýšené množství přemletých zrn je příčinou snížení produkce a následně vede ke snížení pevnostních charakteristik a dalších vlastností konečného produktu (betonu). Mlecí přísady usnadňují mletí slínku a efektivitu třídění, které jsou hlavními aspekty zvyšující produkci. Nižší množství přemletých zrn cementu splňuje požadavky na množství zrn s optimální velikostí pro dosažení vysoké kvality cementu. Přísady SikaGrind umožňují ekonomicky dosáhnout vysoké kvality cementu a požadované jemnosti. 6 7
Vyšším dávkováním produktů SikaGrind se zvyšuje intenzita mletí cementu a tím následná produkce. Až do maximální dávky přísad (cca 0,05 % na hmotnost cementu) lze pozorovat nárůst produkce a snížení množství vrácených zrn (zmetků) zpět do mlýna. Další navýšení dávky přísad vede k projití cementu mlýnem v kratším časovém úšeku. Pokud je retenční doba mlýnu zkrácena a je vysoké množství nedostatečně jemných cementových zrn, která jsou vrácena separátorem zpět do mlýna, dochází ke snížení výkonnosti mlýnu. Nárůst produkce (%) 20 15 10 5 Optimální rozsah dávkování 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Dávkování SikaGrind na hmotnost cementu (%) Běžné přísady usnadňující mletí cementu jsou na bázi aminoalkoholů a glykolů. Sika vyvinula produkty SikaGrind pro zvýšení intenzity mletí cementu na bázi polykarboxylátů, které jsou schopné zvýšit účinek dostupných technologií. Hlavní výhoda této nové technologie je měřitelná v oblasti zvýšené produkce, která vzrůstá díky zesílenému rozptylování jednotlivých cementových zrn. Nárust produkce (%( 20 15 10 5 Optimální rozsah dávkování 0 0.,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Dávkování SikaGrind na hmotnost cementu (%) Nová technoloige Běžná technologie Technologie SikaGrind - zlepšení procesu mletí cementu Mletí cementu je v celém procesu výroby cementu energeticky nejnáročnější etapou. Celková energie spotřebovaná na proces mletí cementu v poměru na množství produkce cementu je vyjádřena jako charakteristická spotřeba energie. Větší množství produkce cementu vede ke snížení spotřeby energie v přepočtu na tunu cementu. Přísady SikaGrind mají pozitivní účinek na množství produkce a zároveň přispívají ke snížení spotřeby energie. Zvýšení intenzity mletí cementu a procesu třídění použitím technologie SikaGrind přispívá k ekonomické optimalizaci produkce cementu v těchto směrech: Optimalizace výrobních nákladů: další zvýšení objemu produkce v mlecím zařízení následné snížení spotřeby energie spotřebovaný výkon (kw) produkce (tun/hodina) Snížení negativních vlivů na životní prostředí: upravená kvalita cementu s větší jemností zrn cementu a vhodnější rozdělení velikosti zrn při stejném výrobním cyklu možná vyšší náhrada slínku dalšími materiály CO2 CO2 emise CO 2 (tun CO 2 /tun slínku) x množství slínku Přináší schopnost konkurence: vytváří navýšenou produkci a zisk zvýšená fl exibilita dle požadavků trhu $ $ navýšená produkce cementu (tuny) x zisk (Kč/tuna) 8 9
Technologie SikaGrind pro dlouhodobou a provozně optimalizovanou výrobu cementu Cement je v dnešní době hlavní surovinou ve stavebnictví, kde je vyžadováno řešení posuzované především po ekonomické a ekologické stránce. Výrobci cementu se neustále snaží docílit více efektivních technologických postupů příznivých k životnímu prostředí. Výroba cemetnu stále zanechává výrazné stopy na životním prostředí. Emise CO 2 vyplývající z kalcinačních procesů jsou nezamezitelné. Dnešní požadavky na snížení emisí v průmyslových odvětvích jsou stále vyšší a pro výrobce nákladnější. V současnosti je pozornost věnována náhradě slínku dalšími hydraulickými pojivy (např. granulovaná vysokopecní struska, škvára, popílek, přírodními pucolány, vápenec). Náhrada většího množství slínku těmito materiály může případně negativně ovlivnit počáteční pevnosti, popřípadě může ovlivnit i konečné pevnosti. Přísady SikaGrind eliminují ztrátu pevností a tím přispívají k dosažení kvalitní a ekonomické výroby cemetnu. 10 11
Technologie SikaGrind pro dosažení požadovaného vývinu pevností Nejvýznamnější možností pro zvýšení vývinu pevností a pevnosti cementu za daných určitých podmínek je především jemnost mletí cementu a chemická aktivace procesu hydratace použitím speciálních přísad. Přísady zvyšující intenzitu mletí cementu a aktivaci hydratace cementu řady SikaGrind poskytují použití těchto technologií pro dosažení vyššího množství produkce. Zvýšení jemnosti mletí cementu měřeno dle: vyšší měrný povrch cementu dle Blaina optimalizované rozdělení velikosti cementových zrn, zvláště frakce 3-30 μm struska Chemická aktivace procesu hydratace s přísadami SikaGrind, které přispívají ke zvýšení: počátečních pevností konečných pevností kombinace počátečních a konečných pevností Technologie SikaGrind -800 Pevnost: 1d: 150 % / 28 d: 110 % Běžné mlecí přísady Pevnost: 1d: 130 % / 28 d: 105 % 0,03% běžně používané přísady 0,03% přísady SikaGrind Bez přísad 28 dní 7 dní 2 dny vápenec + 15 % Vyšší pevnost v tlaku 1 den Vyšší pevnost v tlaku + 20 % 2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900 4100 4300 Měrný povrch dle Blaina (cm 2 /g) 1 Doba (dny) 2 Závislost jemnosti mletí s přísadou SikaGrind na pevnost v tlaku při konstantní výrobě Nárůst počátečních pevností s přísadou SikaGrind při vzrůstající produkci 4,0 3,5 3,0 2,5 přemleté částice vliv pouze na počáteční pevnost běžné přísady pevnost 1d: 100 % / 28 d: 100 % technologie SikaGrind -800 pevnost 1d: 130 % / 28 d: 110 % významná oblast pro vývin pevností vliv pouze na konečné pevnosti 0,03% běžně používané přísady 0,03% přísady SikaGrind + 20 % Četnost (%) 2,0 1,5 1,0 0,5 slínek Vyšší pevnost v tlaku + 15 % 0,0 0,1 1 10 100 Průměr zrn (μm 1 2 7 28 Doba (dny) Závislost optimálního rozložení velikosti zrn s přísadou SikaGrind na pevnost v tlaku při konstantní výrobě Nárůst konečných pevností s použitím přísady SikaGrind při zvýšení produkce 12 13
Technologie SikaGrind - cement vysoké kvality Na současném konkurenčním trhu jsou výrobci cementu stejně jako spotřebitelé cementu zaměřeni na snižování nákladů s cílem zvýšit výnosnost produkce a upevnit si postavení na trhu. Výrobci cementu jsou nuceni dodávat kvalitní cement defi novaný dle lokálních požadavků a zároveň vyhovět přáním zákazníka. Nejdůležitější a nejvíce sledovanou vlastností je vývin pevností. Nahrazování určitého množství slínku dalšími materiály není často hlavním cílem při výrobě cementu. Výrobci se zaměřují i na ovlivnění dalších vlastností, jako je zpracovatelnost a konzistence betonu, které ovlivňují výsledné vlastnosti a vzhled betonu. Přísady, které pozitivně ovlivňují vlastnosti během výroby betonu se mohou stát rozhodujícím faktorem při výběru speciálního cementu a pomáhají odlišit produkty od konkurence. Řada SikaGrind nabízí produkty šité přímo na míru při řešení individuálních problémů, poskytuje další možnosti k optimalizaci výroby cementu, jeho kvalitě a výnosnosti produkce. Regulování sypných vlastností (překládání cementu) Proces mletí cementu způsobuje vznik nábojů na nově vzniklých površích. Se vzrůstající jemností se zvyšuje elektrostatická přitažlivá síla. Tyto síly mezi částicemi snižují "tekutost" cementu, která nepříznivě ovlivňuje sypné vlastnosti a může mít za následek nedokonalé vyprazdňování zásobníků a dopravních nádob. Speciální produkty řady SikaGrind umožňují dokonalou regulaci sypných vlastností dle přání zákazníka. Úprava konzistence (zpracovatelnost betonu) Nahrazení většího množství cementu dalšími hydraulickými pojivy (vápenec, pucolány) snižuje pevnost betonu. Pro zajištění pevností musí být cement co nejjemnější. Tím dochází ke zvýšení množství záměsové vody, popř. snížení zpracovatelnosti. Pomocí technologie SikaGrind na bázi polykarboxylátů lze dosáhnout zvýšené zpracovatelnosti a vyšší konzistence. 0,03% běžně používané přísady 0,03% přísady SikaGrind -800 Konzistence betonu: zkouška rozlitím (cm) 65 60 55 50 CEM I 42,5 R 350 kg/m 3 v/c = 0,5 0,5 % superplastifikátoru teplota +20 C 45 bez přísad 0,20% běžně používané přísady na mletí cementu 40 0,20% přísady SikaGrind -800 35 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Doba po namíchání betonu (min.) Redukce "krvácení" (homogenita betonu) Jemné částice v maltě nebo betonu se vyplavují na povrch a způsobují podstatnou změnu vzhledu, která je dobře známa v technologii betonu. Ve většině případů jsou tyto částice saze, které vznikly nedokonalým spalováním organických látek v základních surovinách. Speciálně vyvinuté produkty SikaGrind mohou potlačit tvorbu "krvácení" na povrchu betonu. Běžně používané mlecí přísady Technologie SikaGrind 14 15
Odlišné vlastnosti vstupních surovin Řada produktů SikaGrind dle Vašich lokálních požadavků Vlastnosti lokálních vstupních surovin, vhodné množství nahrazovaného slínku a podmínky během procesu mletí cementu jsou rozdílné v každém výrobním závodě. Požadavky norem a zákazníka týkající se technických požadavků na cement se mění vlivem odlišných klimatických podmínek a konstrukčním provedení. Pro zvýšení produkce nebo maximalizace použití doplňkových produktů při výrobě cementu je řešení velmi individuální. Podmínky během procesu mletí cementu Sika nabízí následující typy produktů: základní mlecí přísady dosažení konstantní produkce cementu vyšší kvality (tuna/hodina) snížení spotřeby energie na výrobu cementu (kwh/tuna) mlecí přísady zvyšující kvalitu zvýšení počátečních a/nebo konečných pevností rovnoměrné rozložení vzduchu ve zdicím cementu speciální produkty šité na míru upravuje sypné vlastnosti cementu potlačuje "krvácení" zlepšuje zpracovatelnsot betonu Cementová pojiva jsou rozdělena do následujícíh skupin, které přesně umožní pomocí technologie SikaGrind vytvořit řada SikaGrind -100 mlecí přísady upravující počáteční pevnosti, s obsahem chloridů řada SikaGrind -200 účinné mlecí přísady zlepšující počáteční pevnosti řada SikaGrind -300 přísady pro speciální cementy řada SikaGrind -400 výkonné mlecí přísady s nízkým až nulovým obsahem aminů, u cementů se zvýšenou tendencí ke změně zabarvení snižují riziko zabarvení cementu do hněda řada SikaGrind -700 vysoce účinné mlecí přísady upravující počáteční i konečné pevnosti Požadavky norem a konstrukcí řada SikaGrind -800 speciálně navržené přísady pro zvýšení výkonu mlecího zařízení a následné zlepšení vývinu pevností cementu s náhradou vysokého množství slínku, na bázi polykarboxylátů 16 17
1 2 3 4 5 SikaGrind - technický servis Neustále pracujeme na vývoji pro zlepšení dalších technických parametrů a umožňujeme využívat nejnovější technologii. Rozumíme Vašim potřebám a podporujeme Vaše cíle. V jakékoliv situaci jsme připraveni řešit zvláštní problémy. Sika Vám pomáhá dosáhnout Vašich cílů a potřeb. Lokální podmínky a požadavky se výrazně mění a proto je nezbytné se věnovat každé výrobně cementu individuálně. Sika nabízí produkty šité přímo na míru dle daných požadavků zákazníka. To zahrnuje nezbytnost pracovat jako partneři na společném cíli. 6 7 1 Nepřetržitý výzkum pro zvýšení kvality 2 Porozumění lokálním podmínkám a definování cílů 3 Laboratorní zkoušky pro určení směru vývoje 4 Speciálně proškolení zaměstnanci Sika pro zkoušky přímo v závodech 5 Vyhodnocení kvality cementu laboratorními analýzami 6 Diskuze výsledků se zákazníkem. 8 7 Uvedení do výroby včetně logistiky 8 Následná technická podpora 18 19
Sika spolehlivý partner. Od základů až po střechu. Izolace plochých střech Sanace a ochrana betonu Zesilování konstrukcí Tmelení a lepení fasád Tmelení a lepení v interiéru Protipožární Brandschutz ochrana Podlahové nátěrové systémy Protikorozní ochrana Izolace spodní stavby Přísady do betonů Sika CZ, s.r.o. Bystrcká 1132/36 624 00 Brno Česká republika Tel. +420 546 422 464 Fax +420 546 422 400 www.sika.cz Obchodní jednotka Concrete Tel. +420 725 851 746 Platí naše nejnovější Všeobecné obchodní podmínky. Před jakýmkoliv použitím a zpracováním se prosím podívejte na technický list příslušného výrobku. Držitel systémů jakosti podle ČSN EN ISO 9001 a EMS podle ČSN EN ISO 14001. 10/2009