Мировая строительная промышленность, в том числе российская стройиндустрия, массово применяет цемент (от лат. caementum «щебень, битый камень») или неорганическое вещество порошкообразной формы.
Напомним, цемент — стратегически важный продукт, наличие которого в достаточном количестве в стране является условием независимости государства. В настоящее время цемент не имеет аналогов при возведении жилья, строительстве дорог, инфраструктуры для автомобильного, авиа- железнодорожного транспорта, социальных, промышленных и других объектов. Поэтому так важно, особенно в текущих экономических реалиях понимать ситуацию в цементной отрасли, грамотно оценивать риски, формировать стратегию поддержки и развития предприятий, выпускающих базовый стройматериал. Марка цемента — условная величина, которая обозначает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной цифры (200, 300, 400, 500, 600).
Стратегия развития промышленности строительных материалов до 2030 г. нацелена на формирование высокотехнологичной, конкурентоспособной, устойчивой и сбалансированной промышленности строительных материалов инновационного типа, обеспечивающей внутренний и внешний рынки качественной, доступной и нергоэффективной продукцией.
Стратегия реализовывается в три этапа. На первом этапе (2016-2018 годы) решена задача по сохранению потенциала отрасли, снижению негативного влияния неблагоприятной внешнеэкономической и внешнеполитической конъюнктуры. На втором, текущем этапе (2019-2025 годы) предполагается, что работа предприятий отрасли и их развитие будут базироваться на отечественных технологиях производства строительных материалов и отечественном оборудовании. На третьем этапе (2026-2030 годы) будет сформирована новая конкурентная структура отрасли.
Существуют разные марки и типы цемента. Этим объясняется отсутствие у него точной химической формулы. Необходимую информацию получают из значений составных компонентов, к которым относятся известь, диоксид кремния, алюминий, гипс, оксид магния. Главная заготовка для получения строительного материала — это клинкер. Данный полуфабрикат производят обжигом глины и известняка, которые в соответствии со стандартом для изготовления цемента используют в соотношении 3 к 1.После обжига при температуре до 1500°C его измельчают. В процессе дробления в него вводят добавки: гипс, отвечающий за сроки схватывания, пластификаторы и другие вещества, улучшающие те или иные свойства.
ГОСТ для цемента
ГОСТ 31108-2020 «Цементы общестроительные. Технические условия» распространяется на общестроительные цементы, изготовляемые на основе портландцементного клинкера, и устанавливает требования к цементам и компонентам вещественного состава этих цементов.
Для производства цементов применяют портландцементный клинкер, минеральные добавки, а также гипс или другие материалы, содержащие сульфат кальция (для изменения сроков схватывания). В цемент допускается вводить специальные добавки для регулирования отдельных строительно-технических свойств цемента и специальные и технологические добавки для улучшения процесса помола и (или) облегчения транспортирования цемента по трубопроводам.
Для производства общестроительных цементов применяют портландцементный клинкер, в котором суммарное содержание трехкальциевого и двухкальциевого силикатов (формула ниже)
составляет не менее 2/3 массы клинкера, а массовое отношение оксида кальция к оксиду кремния (СаО/SiO2) — не менее 2,0. Содержание оксида магния (MgO) в клинкере не должно быть более 5% массы клинкера. Допускается содержание оксида магния до 6% массы клинкера при условии положительных результатов испытаний цемента из данного клинкера на равномерность изменения объема по ГОСТ 30744.
Глава 4.3 ГОСТа регламентирует минеральные добавки — основные компоненты цемента:
Гранулированный доменный шлак, который получают путем быстрого охлаждения шлакового расплава соответствующего состава в доменной печи при плавке чугуна.
Электротермофосфорный шлак получают путем быстрого охлаждения силикатного расплава, образующегося при производстве фосфора методом возгонки в электропечах. Доменные и электротермофосфорные гранулированные шлаки содержат по меньшей мере 2/3 остеклованного шлака и при определенных условиях проявляют гидравлические свойства.
Пуццолана — материал силикатного или алюмосиликатного состава или их комбинация. Пуццоланы не твердеют самостоятельно при затворении водой, однако в тонкоизмельченном виде и в присутствии воды при нормальной температуре реагируют с раствором гидроксида кальция Ca(OH)2, образуя гидросиликаты и гидроалюминаты кальция, обусловливающие прочность твердеющего материала. Образующиеся гидросиликаты и гидроалюминаты кальция аналогичны тем, которые образуются при твердении гидравлических вяжущих веществ. Пуццоланы состоят преимущественно из реакционно-способных диоксида кремния (SiO2) и оксида алюминия (Al2O3), остальное — оксид железа (Fe?O?) и другие оксиды. Массовая доля реакционно-способного диоксида кремния (SiO2) — не менее 25%. Пуццоланы подготавливают следующим образом: в зависимости от природного и производственного состояния их гомогенизируют, высушивают или подвергают термообработке и измельчению. Для производства цементов используют пуццоланы, для которых значение t-критерия (значимость различия между прочностью на сжатие цемента с добавкой и с песком), определенное по ГОСТ 25094, составляет не менее 15. Природная пуццолана является материалом осадочного (диатомиты, трепелы, опоки) или вулканического (пеплы, туфы, трассы, вулканические шлаки, цеолиты и цеолитизированные породы) происхождения соответствующего химико-минералогического состава.
Глиежи — термически активированные вулканические породы и глины, горелые породы, сланцы или осадочные породы.
Микрокремнезем образуется при восстановлении высокочистого кварца углем в дуговых печах при изготовлении кремния и ферросилиция и состоит из очень мелких сферических частиц, содержащих аморфный или стеклообразный диоксид кремния (SiO2)в количестве не менее 85% массы добавки. Содержание элементарного кремния (Si) в микрокремнеземе не должно превышать 0,4% масс. Для микрокремнезема, применяемого в качестве минеральной добавки к цементам, потеря массы при прокаливании при 950°С-1000°С при времени прокаливания 1 ч не должна превышать 4,0% масс. Для совместного измельчения с клинкером и сульфатом кальция микрокремнезем допускается применять в исходном, уплотненном состоянии либо в виде брикетов, полученных прессованием с увлажнением.
Золу-унос получают электростатическим или механическим осаждением пылевидных частиц из отходящих газов агрегатов, в которых сжигают измельченный уголь или горючий сланец. Зола-унос по своему химическому составу может быть кислой (богатой SiO2)либо основной (богатой СаО). Первая проявляет пуццоланические свойства, вторая может дополнительно проявлять гидравлические свойства. Содержание щелочных оксидов в золе-уносе в пересчете на Na2O должно быть не более 2,0% масс., содержание MgO — не более 5% масс. Потери массы при прокаливании (п.п.п.) золы-уноса не должны превышать 5,0% масс. Допускается применение золы-уноса с п.п.п. до 7,0% масс. При использовании в составе цементов золы-уноса с п.п.п. свыше 5,0 до 7,0% масс. предельное значение п.п.п. 7% масс. указывают на упаковке и в товаросопроводительной документации. Равномерность изменения объема (расширение) цемента с добавкой золы-уноса должна быть не более 10 мм.
Кислая зола-унос представляет собой тонкодисперсный материал, состоящий преимущественно из сферических частиц, обладающий пуццоланическими свойствами и состоящий в основном из реакционно-способных SiO2 и Al2O3. Остальное — Fe?O? и другие соединения. Содержание реакционно-способного SiO2 в кислой золе-уносе должно быть не менее 25,0% масс. Массовая доля реакционно-способного СаО в кислых золах-уносе должна быть менее 10,0% масс., массовая доля свободного оксида кальция (СаО) — не более 1% масс. Допускается использование для производства цементов кислых зол-уноса с содержанием СаО до 2,5% масс. при соблюдении требований к равномерности изменения объема. Основная зола-унос представляет собой тонкодисперсный материал, проявляющий гидравлические и (или) пуццоланические свойства и состоящий в основном из реакционно-способных СаО, SiO2 и Al2O3. Остальное — Fe?O? и другие соединения. Массовая доля реакционно-способного СаО в применяемых основных золах-уносе должна быть не менее 10% масс.
Обожженный сланец, в том числе обожженный нефтяной сланец, получают путем обжига исходного материала в специальных печах при температурах около 800°С. В зависимости от состава исходного материала и условий обжига обожженный сланец содержит клинкерные минералы: двухкальциевый силикат и монокальциевый алюминат, свободный оксид кальция СаО и пуццоланически активные оксиды, например SiO2. При тонком измельчении обожженный сланец способен к гидравлическому твердению, как портландцемент, а также обладает пуццоланическими свойствами.
Белитовый (нефелиновый шлам) — отход производства оксида алюминия из нефелинов, сиенитов и других горных пород. Состоит в основном из двухкальциевого силиката (белита)
Цементная отрасль в РФ: что работает сейчас
В России насчитывается около 60 цементных заводов с суммарной мощностью порядка 100 млн. тонн цемента в год. Производителей цемента на российском рынке можно разделить на три группы: российские холдинги, независимые российские заводы, не входящие в состав этих промышленных групп и зарубежные холдинги, осуществляющие свою деятельность на территории России.
К крупнейшим российским холдингам относятся АО «Евроцемент груп», «Сибирский цемент», а среди иностранцев заводы французско-швейцарской Lafarge Holcim Group, немецкой Heidelberg (ООО «Хайдельбергцемент Рус», международной группы Buzzi Unicem. Западный, в основном европейский, капитал участвовал в реконструкции ряда заводов, например 550 млн евро в 2008-2011 гг. Щуровский завод, 280 млн евро в 2014-2017 гг. Вольский завод, 500 млн евро в 2014-2015 гг. завод в п. Ферзиково (Калужская область).
Пока статистические данные за 5 мес. благоприятные (табл.1), в отношении цемента наблюдался рост производства на 11%.
Средняя цена строительного цемента 5,7 тыс. руб./тонну (с НДС). Структура производства разных видов цемента за 4 мес. нынешнего дана на рис. 1.
«Отличная новость: по оперативным данным за полгода в стране введено 50,28 млн кв. м жилья, — написал Марат Хуснуллин — Это на 37,8 % больше, чем за шесть месяцев прошлого года». При этом он уточнил, что прирост идет и по многоквартирным домам, и по индивидуальному жилищному строительству.
Не все так гладко
О рисках возникновения дефицита цемента в начале июля рассказал председатель правления Союза производителей цемента «Союзцемент», генеральный директор АО «Евроцемент груп» Вячеслав Шматов. По его словам, цементники уже столкнулись со значительным удорожанием зарубежных товаров, сложностями в организации их закупок.
Роль импорта
На сегодняшний день степень зависимости отрасли от импортного оборудования, комплектующих, материалов, технологий критическая: до 80% необходимых для ремонтов и модернизации комплектующих производится за границей. Речь идет об основном технологическом оборудовании — динамических сепараторах, современных высокопроизводительных горелках с возможностью регулирования параметров горения, приводах, компрессорах, помольных установках. По большинству позиций на территории России и стран ЕАЭС отсутствует производство и даже не ведутся разработки этих технологий.
Также в России не производятся многие виды карьерной техники — гидравлические экскаваторы, карьерные самосвалы грузоподъемностью 40 тонн и выше, бульдозеры класса свыше 25 тонн, фронтальные погрузчики с объемом ковша от 3 до 5 кубометров. Те же проблемы касаются линий палетирования, мелющих тел из современных составов сталей, огнеупоров, добавок, футеровки, оборудования для лабораторий и т. д. Для цементной промышленности актуальны экологические программы, однако их исполнение затруднительно, так как в России производятся только низкоэффективные и большие по размеру газоочистные установки (в том числе рукавные и электрофильтры).
Собственно, импорт цемента незначителен, порядка 0,2 млн тонн в месяц при собственном производстве 5 млн тонн в месяц. Странами-поставщиками цемента в РФ за январь-апрель 2022 года являлись: Беларусь — 316 тыс. тонн (+5% к 2021 года), Казахстан — 63 тыс. тонн (-10%) и Турция — 18 тыс. тонн (-29%).
Рост потребления импортного цемента был зафиксирован только в Северо-Западном федеральном округе +23 тыс. тонн (+10%) до 253 тыс. тонн. Наибольшее падение потребления импортного цемента наблюдалось в Центральном федеральном округе -7 тыс. тонн (-10%) до 64 тыс. тонн и в Сибирском федеральном округе -3 тыс. тонн (-5%) до 61 тыс. тонн.
Экспорт цемента из России в апреле 2022 года к апрелю 2021 года уменьшился на 17,9% до 84 тыс. тонн. Основными странами-потребителями российского цемента являлись Казахстан, Беларусь, Грузия и Азербайджан.
И сырья, и производственных мощностей достаточно. Проблема в запчастях к Западному оборудованию. «Союзцемент» сформулировал следующие направления импортозамещения, актуальные для цементной промышленности:
Машиностроение для цементной промышленности. Значительная доля этого оборудования не может быть заменена аналогичным российским в силу отсутствия таких технологий;
2. Производство очистного, в том числе газоочистного, оборудования для цементной промышленности. Фильтры такой высокой эффективности очистки, как выпускаются за рубежом, в России не выпускаются;
3. Оборудование для лабораторий на цементных заводах. Производство оборудования и комплектующих для него практически полностью отсутствует на территории ЕАЭС;
4.Карьерная техника, нуждающаяся в импортозамещении:
гидравлические экскаваторы с объёмом ковша свыше 2,5 м3 — на территории РФ не производятся. Практически все комплектующие для производства экскаваторов на территории России — импортного производства. Это прежде всего двигатели, гидроагрегаты, гидроцилиндры и гидрораспределители, коробки передач и контроллеры управления; карьерные сочленённые полно приводные самосвалы грузоподъёмностью 40 тонн и выше — отсутствуют как класс;бульдозеры класса свыше 25 тонн — ситуация аналогична экскаваторам;фронтальные погрузчики с объёмом ковша от 3 до 5м3 — не производятся и не проектируются.
5. Устройства для сжигания топлива. Современные высокопроизводительные газовые, угольные, а также многотопливные горелки с возможностью регулирования параметров горения (включая многоканальные для сжигания альтернативного топлива различного вида) для вращающихся печей — технология и производство на территории ЕАЭС отсутствует. Разработки не ведутся.
6.Оборудование для помола цемента:
пресс-валковые измельчители — как наиболее перспективная система увеличения производительности цементных мельниц и снижения энергозатрат на тонну выпускаемой продукции — не производятся и не проектируются;вертикальные тарельчато-валковые сырьевые и цементные мельницы не производятся и не проектируются;динамические сепараторы для цемента — разработка и производство было развёрнуто в середине 60-х годов XX века. С конца 80-х годов производство отсутствует, новые разработки не ведутся.
7. Металлургия и металлообработка. Мелющие тела для сырьевых и цементных мельниц производятся по технологии отливки, закалки и отпуска середины 50-х годов XX века. Новый качественный состав сталей не подбирается и не испытывается. Срок службы отечественных мелющих тел в 4 раза ниже по сравнению с импортными аналогами;
8. Огнеупорные материалы (кирпич и бетон). Несмотря на имеющиеся в РФ мощности, качество отечественных огнеупоров ниже импортного, что напрямую сказывается на сроке их эксплуатации;
9. Добавки для бетонов (суперпластификаторы). Химические компоненты, входящие в состав, импортируются с территории ЕС.
10. Пневмооборудованиие. Пневмоцилиндры и пневмораспределители — качественных аналогов импортному оборудованию на территории РФ в данный момент нет.
11. Программное обеспечение. Практически на всех заводах стоит ПО импортного производства.
12. Частотные преобразователи. Все преобразователи частоты для электродвигателей, собираемые в России, состоят из импортных комплектующих.
13. Высоковольтные электродвигатели. Отечественные аналоги по своим массогабаритным характеристикам в 2-3 раза больше импортных аналогов. Цена в 5 раз больше двигателей азиатского производства.
О том, что уже предпринимается в сложившейся ситуации, мы расскажем в следующем материале.
Все услуги нашей компании по защите вашей интеллектуальной собственности вы можете найти здесь.
Купон JOURNALPATENT дает вам скидку в 4000 рублей на патентование одного изобретения.
Почему возник дефицит подшипников в автопроме России. Разбор эксперта
ГЛОНАСС vs GPS: с какими трудностями столкнулась отечественная система спутниковой навигации
Чего достигли три лидера российской инновационной фармы
Источник фото: Flickr