Klinkkeri on nodulaarinen materiaali, joka on olennainen komponentti sementin tuotannossa. Klinkkeri koostuu pääasiassa kalsiumsilikaatista ja muista materiaaleista, jotka antavat sille poikkeukselliset sitomisominaisuudet, jotka antavat lujuutta ja kestävyyttä sementtisovelluksiin.
Klinkkerin ainutlaatuiset ominaisuudet edistävät myös sementin oleellista kovettumislaatua, mikä tekee siitä yhden arvokkaimmista olemassa olevista rakennusmateriaaleista.
Klinkkerin tuotantoprosessi
Sementtivalmistajat luovat klinkkereita monivaiheisella prosessilla, joka sisältää ainesosien valinnan, kuumentamisen ja jauhamisen.
Raakamineraalivalmiste – Klinkkerin valmistuksen pääainesosat ovat kalkkikivi ja savi. Tuottajat louhivat nämä ainesosat, kuljettavat ne tuotantolaitokseen ja jauhavat ja sekoittavat ne tasaiseksi seokseksi. Uunin esilämmitys – Sementin valmistajat syöttävät raakajauheseoksen esilämmitystorniin tai sykloniin, jossa ne altistuvat kuumille kaasuille. Tämä vaihe poistaa kosteuden raaka-aineista ja valmistelee ne seuraavan vaiheen kemiallisia reaktioita varten. Uunipoltto – Esilämmitetty materiaali syötetään kiertouuniin, jossa materiaalit altistetaan korkeille lämpötiloille, jopa 1400o-1500o C (2550o-2730o F). Lämpö saa aikaan kemiallisen reaktion, joka muodostaa klinkkerin. Klinkkerin muodostuminen – Kun raaka-aine liikkuu uunin läpi, se käy läpi monimutkaisia reaktioita. Ensisijainen reaktio on kalkkikiven decarbonization. Tämä prosessi tuottaa kalsiumoksidia (kalkkia). Kalkki reagoi savessa olevien komponenttien, kuten piidioksidin ja alumiinioksidin, kanssa muodostaen kalsiumsilikaatteja ja kalsiumaluminaatteja. Nämä ovat klinkkerin pääkomponentteja. Klinkkerijäähdytys – Uunista lähtemisen jälkeen klinkkeri on erittäin kuumaa. Valmistajien on jäähdytettävä klinkkeri nopeasti sen fysikaalisten ominaisuuksien varmistamiseksi. Ne käyttävät ilmaa tai vettä erikoistuneissa jäähdytysyksiköissä, joita kutsutaan klinkkerijäähdyttimiksi. Klinkkerin jauhaminen – Sementtikoneet, kuten kuulamyllyt tai pystyrullamyllyt, jauhavat jäähdytetyn klinkkerin jauheeksi. Hiontavaiheessa voidaan myös lisätä lisäaineita, kuten kipsiä, sementin kovettumisajan säätelemiseksi.
Klinkkerin koostumus
Klinkkerin tarkka koostumus riippuu valmistajan tuottaman sementin tyypistä, mutta useimmissa klinkkerituotannossa on yleisiä pääainesosia.
Kalsiumsilikaatit
Klinkkerin merkittävimmät ainesosat ovat kalsiumsilikaatit, jotka koostuvat trikalsiumsilikaatista ja dikalsiumsilikaatista. Kalsiumsilikaatit lisäävät sementin lujuutta ja kovettumisominaisuuksia.
Kalsium-aluminaatit
Muita tärkeimpiä ainesosia ovat kalsiumaluminaatit, joista merkittävin on trikalsiumaluminaatti. Kalsiumaluminaatit saavat sementin kovettumaan nopeammin ja aiheuttavat varhaisen lujuuden kehittymisen. Suuret trikalsiumaluminaattimäärät pidentävät sementin kovettumisaikoja, mutta lisäävät myös sulfaattihyökkäysten riskiä.
Kalsiumoksidit
Kalsiumoksidi on sivutuote lämmitettäessä raaka-aineita klinkkerin muodostamiseksi. Hiilenpoisto, joka tuottaa kalsiumoksidia, edistää sementin sitoutumisominaisuuksia ja sen reaktiota veden kanssa, jota kutsutaan hydraatioksi.
Kalsiumsulfaatti
Kalsiumsulfaattia sisältävä kipsi on yleinen klinkkerin lisäaine. Se auttaa säätelemään kovettumisaikaa nesteytysprosessin aikana.
Pienet komponentit
Klinkkerin vähäisiä ainesosia ovat esimerkiksi rautaoksidi, magnesiumoksidi, alkalit ja muut hivenaineet. Nämä elementit vaikuttavat väriin, kovettumisaikaan ja muiden kemiallisten reaktioiden kestävyyteen.
Klinkkereiden tyypit
Sementin tuottajat valmistavat erilaisia klinkkereita raaka-aineiden ja valmistusprosessin vaihteluiden perusteella.
Tavallinen portlandsementti (OPC) -klinkkeri – Portlandklinkkeri on yleisin valmistettu klinkkerityyppi. Tämä klinkkeri sopii useimpiin yleisiin rakennustarkoituksiin. Sulfaatinkestävä klinkkeri – Valmistajat luovat tämän tyyppistä klinkkeriä, jotta he voivat käyttää sitä sulfaatinkestävissä sementtiseoksissa. Sulfaatinkestävissä klinkkereissä on vähemmän trikalsiumaluminaatteja, jotka ovat herkkiä sulfaattireaktioille. Nämä kestävät sulfaattien vaikutuksia vedessä ja maaperässä. Matalalämpöinen klinkkeri – Valmistajat suunnittelevat tämän klinkkerin tuottamaan vähemmän lämpöä hydratointiprosessin aikana. Tämä tarkoittaa, että trikalsiumaluminaattia on vähemmän kuin tavallisessa klinkkerissä. Matalalämpöinen klinkkeri on yleinen ainesosa sementissä, jota rakentajat käyttävät suurissa rakenteissa, joissa lämmön muodostuminen voi aiheuttaa lämpöhalkeilua. Valkoinen klinkkeri – Valkoiselle klinkkerille on ominaista sen puhtaus ja kirkas, vaalea väri. Valmistajat valmistavat valkoista klinkkeriä käyttämällä raaka-aineita, joissa on alhainen rauta- ja mangaanipitoisuus. Tämä on valkosementin päämateriaali. Korkean alumiinioksidin klinkkeri – Tässä klinkkerissä on korkeampi alumiinioksidipitoisuus kuin muissa klinkkerityypeissä. Tämä on välttämätöntä tulenkestävässä sementissä, koska se kestää hyvin kemikaaleja ja korkeita lämpötiloja. Belite Calcium Sulfoaluminate Ternesite (BCT) -klinkkeri – BCT-klinkkeri on innovatiivinen klinkkerivalikoima, joka tuottaa 30 % vähemmän hiilidioksidipäästöjä. BCT-klinkkereiden valmistusprosessi vaatii myös 15 % vähemmän energiaa tuottaakseen.
Klinkkerituotannon ympäristövaikutukset
Klinkkereiden tuotannolla on merkittäviä ympäristövaikutuksia, mukaan lukien kasvihuonekaasujen (CO2) tuotanto, energiankulutus, ilman saastuminen, materiaalien talteenotto kaivostoiminnalla, veden kulutus ja saastuminen sekä jätteiden syntyminen. Monet sementtiyritykset työskentelevät aktiivisesti vähentääkseen näitä negatiivisia ympäristövaikutuksia päivittäisillä käytännöillään.
Sementtiyritykset investoivat hiilidioksidin talteenotto-, hyödyntämis- ja varastointiteknologioihin (CCUS). Ne varastoivat hiilidioksidia myöhempää käyttöä varten tai sitovat sen pysyvää varastointia varten maan alle. He investoivat myös vaihtoehtoisiin polttoainelähteisiin, kuten biomassaan ja käytettyihin renkaisiin, sen sijaan, että käyttäisivät fossiilisia polttoaineita tuotantoon.
Raaka-aineiden käytön vähentämiseksi jotkut käyttävät vaihtoehtoisia materiaaleja, kuten lentotuhkaa, kuonaa ja piidioksidihöyryjä. He pyrkivät myös käyttämään jätteensä uudelleen osana prosessiaan vähentääkseen jätteiden hävittämistä ja luodakseen kiertokulkuisemman järjestelmän. Lisäksi sementtiyritykset ottavat käyttöön parempia vesihuolto- ja suojelustrategioita.
