Клинкерът е нодуларен материал, който е основен компонент в производството на цимент. Клинкерът се състои основно от калциев силикат и други материали, които му придават изключителни свързващи свойства, които придават здравина и издръжливост на циментовите приложения.
Уникалните свойства на клинкера също допринасят за същественото качество на втвърдяване на цимента, което го прави един от най-ценните съществуващи строителни материали.
Процес на производство на клинкер
Производителите на цимент създават клинкери чрез многоетапен процес, който включва избор на съставки, нагряване и смилане.
Подготовка на суров минерал – Основните съставки при производството на клинкер са варовик и глина. Производителите добиват тези съставки, транспортират ги до производственото съоръжение и след това ги смилат и смесват, за да постигнат еднородна смес. Предварително загряване на пещ – производителите на цимент подават суровата смляна смес в кула за предварително нагряване или циклон, където са изложени на горещи газове. Тази стъпка премахва всякаква влага от суровините и ги подготвя за химичните реакции в следващия етап. Изпичане в пещ – Предварително загрятият материал се подава във въртяща се пещ, където материалите са изложени на високи температури до 1400o-1500o C (2550o-2730o F). Топлината създава химическата реакция, която образува клинкера. Образуване на клинкер – докато суровината се движи през пещта, тя претърпява сложни реакции. Първичната реакция е декарбонизация на варовика. Този процес създава калциев оксид (вар). Варът реагира с компоненти като силициев диоксид и алуминиев оксид в глината, за да създаде калциеви силикати и калциеви алуминати. Това са основните компоненти на клинкера. Охлаждане на клинкер – След като напусне пещта, клинкерът е изключително горещ. Производителите трябва бързо да охлаждат клинкера, за да осигурят физическите му свойства. Те използват въздух или вода в специализирани охладителни агрегати, наречени охладители за клинкер. Смилане на клинкер – Циментови машини като топкови мелници или вертикални валцови мелници смилат охладения клинкер на прах. Етапът на смилане може също да включва добавяне на добавки като гипс за контролиране на времето за втвърдяване на цимента.
Състав на клинкер
Точният състав на клинкера зависи от вида цимент, който производителят произвежда, но има основни съставки, които са често срещани в повечето производства на клинкер.
Калциеви силикати
Най-известните съставки в клинкера са калциевите силикати, които се състоят от трикалциев силикат и дикалциев силикат. Калциевите силикати допринасят за здравината и втвърдяващите свойства на цимента.
Калциеви алуминати
Другите най-важни съставки са калциевите алуминати, най-известният от които е трикалциевият алуминат. Калциевите алуминати карат цимента да се втвърдява по-бързо и причиняват ранно развитие на якостта. Големите количества трикалциев алуминат ще увеличат времето за фиксиране на цимента, но също така ще увеличат риска от сулфатни атаки.
Калциеви оксиди
Калциевият оксид е страничен продукт от нагряването на суровините за образуване на клинкер. Декарбонизацията, която произвежда калциев оксид, допринася за свързващите свойства на цимента и неговата реакция с вода, наречена хидратация.
Калциев сулфат
Гипсът, който съдържа калциев сулфат, е обичайна добавка в клинкера. Помага за регулиране на времето за втвърдяване по време на процеса на хидратация.
Второстепенни компоненти
Второстепенните съставки в клинкера включват елементи като железен оксид, магнезиев оксид, основи и други микроелементи. Тези елементи оказват влияние върху цвета, времето за втвърдяване и устойчивостта на други химични реакции.
Видове клинкери
Производителите на цимент създават различни клинкери въз основа на вариациите в суровините и производствения процес.
Клинкер от обикновен портланд цимент (OPC) – портландският клинкер е най-често срещаният тип произвеждан клинкер. Този клинкер е подходящ за повечето общи строителни цели. Сулфатоустойчив клинкер – производителите създават този тип клинкер, за да могат да го използват в устойчиви на сулфати циментови смеси. Сулфатоустойчивите клинкери имат по-ниско ниво на трикалциеви алуминати, които са податливи на сулфатни реакции. Те са устойчиви на въздействието на сулфатите във водата и почвата. Клинкер с ниска топлина – Производителите проектират този клинкер така, че да генерира по-малко топлина по време на процеса на хидратация. Това означава, че има по-ниско ниво на трикалциев алуминат, отколкото в стандартния клинкер. Клинкерът с ниска топлина е често срещана съставка в цимента, която строителите използват за големи конструкции, където генерирането на топлина може да причини термично напукване. Бял клинкер – Белият клинкер се характеризира със своята чистота и ярък, светъл цвят. Производителите създават бял клинкер, като използват суровини с ниско съдържание на желязо и манган. Това е основният материал в белия цимент. Клинкер с високо съдържание на алуминий – Този клинкер има по-високо ниво на съдържание на алуминий в сравнение с други видове клинкер. Това е от съществено значение за огнеупорния цимент, тъй като има висока устойчивост на химикали и високи температури. Белит калциев сулфоалуминатен тернезит (BCT) клинкер – BCT клинкерът е иновативна разновидност на клинкера, който произвежда 30% по-малко емисии на въглероден диоксид. Производственият процес на BCT клинкер също изисква 15% по-малко енергия за производство.
Въздействие върху околната среда от производството на клинкер
Производството на клинкер има значително въздействие върху околната среда, включително производството на парникови газове (CO2), потребление на енергия, замърсяване на въздуха, добив на материали чрез добив, потребление и замърсяване на вода и генериране на отпадъци. Много циментови компании работят активно за смекчаване на тези отрицателни въздействия върху околната среда чрез ежедневните си практики.
Циментовите компании инвестират в технологии за улавяне, използване и съхранение на въглерод (CCUS). Те съхраняват CO2 за по-късна употреба или го изолират за постоянно съхранение под земята. Те също така инвестират в алтернативни източници на гориво като биомаса и използвани гуми, вместо да използват изкопаеми горива за захранване на производството.
За да намалят използването на суровини, някои използват алтернативни материали като летлива пепел, шлака и силициев диоксид. Те също се стремят да използват повторно своите отпадъци като част от техния процес, за да намалят изхвърлянето на отпадъци и да създадат по-кръгова система. Освен това циментовите компании прилагат по-добри стратегии за управление и опазване на водата.
Ако харесвате нашата страница, моля споделете с приятелите си & Facebook
