El clinker és un material nodular que és un component essencial en la producció de ciment. El clinker es compon principalment de silicat de calci i altres materials que li donen propietats d'unió excepcionals que donen força i durabilitat a les aplicacions de ciment.
Les propietats úniques del clinker també contribueixen a la qualitat d'enduriment essencial del ciment, que el converteixen en un dels materials de construcció més valuosos que existeixen.
Procés de producció de clinker
Els fabricants de ciment creen clinkers mitjançant un procés de diversos passos que inclou la selecció d'ingredients, la calefacció i la mòlta.
Preparació de minerals en brut: els ingredients principals en la producció de clínquer són la pedra calcària i l'argila. Els productors extreuen aquests ingredients, els transporten a les instal·lacions de producció i després els triten i barregen per aconseguir una mescla uniforme. Preescalfament del forn: els productors de ciment alimenten la barreja de terra crua a una torre de preescalfador o cicló on estan exposats a gasos calents. Aquest pas elimina la humitat de les matèries primeres i les prepara per a les reaccions químiques de la següent etapa. Cocció al forn: el material preescalfat s'introdueix a un forn rotatiu on els materials estan exposats a altes temperatures de fins a 1400o-1500o C (2550o-2730o F). La calor crea la reacció química que forma el clínquer. Formació de clinker: a mesura que la matèria primera es mou pel forn, experimenta reaccions complexes. La reacció principal és una descarbonització de la pedra calcària. Aquest procés crea òxid de calci (calç). La calç reacciona amb components com la sílice i l'alúmina de l'argila per crear silicats de calci i aluminats de calci. Aquests són els components principals del clinker. Refrigeració del clinker: després de sortir del forn, el clinker està molt calent. Els fabricants han de refredar el clinker ràpidament per garantir les seves propietats físiques. Utilitzen aire o aigua en unitats de refrigeració especialitzades anomenades refrigeradors de clínquer. Mòlta de clínquer: les màquines de ciment com ara molins de boles o molins de corrons verticals triten el clínquer refrigerat en pols. L'etapa de mòlta també pot incloure l'addició d'additius com el guix per controlar el temps de presa del ciment.
Composició de Clinker
La composició exacta del clinker depèn del tipus de ciment que produeixi el fabricant, però hi ha ingredients primaris que són habituals en la majoria de la producció de clinker.
Silicats de calci
Els ingredients més destacats del clinker són els silicats de calci, que consisteixen en silicat tricàlcic i silicat dicàlcic. Els silicats de calci contribueixen a la força i les propietats de fraguat del ciment.
Aluminats de calci
Els altres ingredients més importants són els aluminats de calci, el més destacat dels quals és l'aluminat tricálcic. Els aluminats de calci fan que el ciment s'enduri més ràpidament i provoquen un desenvolupament primerenc de la resistència. Les quantitats elevades d'aluminat tricálcic augmentaran els temps de presa del ciment, però també augmentaran el risc d'atacs de sulfat.
Òxids de calci
L'òxid de calci és un subproducte de l'escalfament de les matèries primeres per formar el clínquer. La descarbonització que produeix òxid de calci contribueix a les propietats d'unió del ciment i a la seva reacció amb l'aigua anomenada hidratació.
Sulfat de calci
El guix, que conté sulfat de calci, és un additiu comú en el clínquer. Ajuda a regular el temps de presa durant el procés d'hidratació.
Components menors
Els ingredients menors del clinker inclouen elements com l'òxid de ferro, l'òxid de magnesi, els àlcalis i altres oligoelements. Aquests elements afecten el color, el temps de fixació i la resistència a altres reaccions químiques.
Tipus de Clinkers
Els productors de ciment creen diferents clínquers en funció de les variacions de les matèries primeres i del procés de fabricació.
Clínquer de ciment Portland ordinari (OPC): el clínquer de Portland és el tipus de clínquer més comú produït. Aquest clinker és adequat per a la majoria de propòsits generals de construcció. Clínquer resistent als sulfats: els fabricants creen aquest tipus de clínquer perquè el puguin utilitzar en mescles de ciment resistents als sulfats. Els clinkers resistents als sulfats tenen un nivell més baix d'aluminats tricálcics susceptibles a les reaccions de sulfat. Aquests resisteixen els efectes dels sulfats a l'aigua i el sòl. Clínquer de baixa calor: els fabricants dissenyen aquest clínquer per generar menys calor durant el procés d'hidratació. Això significa que hi ha un nivell més baix d'aluminat tricálcic que en el clínquer estàndard. El clínquer de baixa calor és un ingredient comú en el ciment que els constructors utilitzen per a grans estructures on la generació de calor pot provocar esquerdes tèrmiques. Clínquer blanc: el clínquer blanc es caracteritza per la seva puresa i el seu color brillant i clar. Els fabricants creen clinker blanc utilitzant matèries primeres amb un baix contingut de ferro i manganès. Aquest és el material primari del ciment blanc. Clínquer d'alta alúmina: aquest clínquer té un nivell més alt d'alúmina que altres tipus de clínquer. Això és essencial en el ciment refractari perquè té una alta resistència als productes químics i a les altes temperatures. Belite Calcium Sulfoaluminate Ternesite (BCT) Clinker: el clinker BCT és una varietat innovadora de clinker que produeix un 30% menys d'emissions de diòxid de carboni. El procés de fabricació de clínquers BCT també requereix un 15% menys d'energia per produir.
Impacte ambiental de la producció de clinker
La producció de clínquers té un impacte ambiental important que inclou la producció de gasos d'efecte hivernacle (CO2), el consum d'energia, la contaminació de l'aire, l'extracció de materials per mineria, el consum i la contaminació d'aigua i la generació de residus. Moltes empreses de ciment estan treballant activament per mitigar aquests impactes ambientals negatius mitjançant les seves pràctiques quotidianes.
Les empreses de ciment estan invertint en tecnologies de captura, utilització i emmagatzematge de carboni (CCUS). Emmagatzemen CO2 per a un ús posterior o el segresten per a l'emmagatzematge permanent sota terra. També estan invertint en fonts de combustible alternatives com la biomassa i els pneumàtics usats en lloc d'utilitzar combustibles fòssils per alimentar la producció.
Per reduir l'ús de matèries primeres, alguns utilitzen materials alternatius com la cendra volant, l'escòria i els fums de sílice. També busquen reutilitzar els seus residus com a part del seu procés per reduir la seva eliminació de residus i crear un sistema més circular. A més, les empreses de ciment estan implementant millors estratègies de gestió i conservació de l'aigua.
Si t'agrada la nostra pàgina, comparteix-la amb els teus amics & Facebook
