Клинкер – это узелковый материал, который является важным компонентом в производстве цемента. Клинкер состоит в основном из силиката кальция и других материалов, которые придают ему исключительные вяжущие свойства, которые придают цементу прочность и долговечность.
Уникальные свойства клинкера также способствуют существенному качеству затвердевания цемента, что делает его одним из самых ценных существующих строительных материалов.
Процесс производства клинкера
Производители цемента создают клинкер посредством многоэтапного процесса, который включает в себя выбор ингредиентов, нагрев и измельчение.
Подготовка минерального сырья. Основными ингредиентами при производстве клинкера являются известняк и глина. Производители добывают эти ингредиенты, транспортируют их на производство, а затем измельчают и смешивают для получения однородной смеси. Предварительный нагрев печи. Производители цемента подают сырьевую измельченную смесь в башню предварительного нагревателя или циклон, где она подвергается воздействию горячих газов. На этом этапе из сырья удаляется влага и подготавливается к химическим реакциям на следующем этапе. Обжиг в печи – предварительно нагретый материал подается во вращающуюся печь, где материалы подвергаются воздействию высоких температур до 1400–1500° C (2550–2730° F). Тепло создает химическую реакцию, в результате которой образуется клинкер. Формирование клинкера. Когда сырье проходит через печь, оно подвергается сложным реакциям. Первичная реакция — декарбонизация известняка. В результате этого процесса образуется оксид кальция (известь). Известь реагирует с такими компонентами, как кремнезем и глинозем в глине, с образованием силикатов и алюминатов кальция. Это основные компоненты клинкера. Охлаждение клинкера. После выхода из печи клинкер очень горячий. Производители должны быстро охладить клинкер, чтобы обеспечить его физические свойства. Они используют воздух или воду в специализированных охлаждающих устройствах, называемых охладителями клинкера. Измельчение клинкера. Цементные машины, такие как шаровые мельницы или вертикальные валковые мельницы, измельчают охлажденный клинкер в порошок. Стадия измельчения также может включать добавление добавок, таких как гипс, для контроля времени схватывания цемента.
Состав клинкера
Точный состав клинкера зависит от типа цемента, который производит производитель, но существуют основные ингредиенты, которые используются в большинстве случаев производства клинкера.
Силикаты кальция
Наиболее известными ингредиентами клинкера являются силикаты кальция, которые состоят из силиката трикальция и силиката дикальция. Силикаты кальция способствуют прочности и схватывающим свойствам цемента.
Алюминаты кальция
Другими наиболее важными ингредиентами являются алюминаты кальция, наиболее известным из которых является алюминат трикальция. Алюминаты кальция ускоряют схватывание цемента и способствуют раннему набору прочности. Большие количества трикальцийалюмината увеличивают время схватывания цемента, но также увеличивают риск воздействия сульфатов.
Оксиды кальция
Оксид кальция является побочным продуктом нагревания сырья для образования клинкера. Декарбонизация, в результате которой образуется оксид кальция, способствует связывающим свойствам цемента и его реакции с водой, называемой гидратацией.
Сульфат кальция
Гипс, содержащий сульфат кальция, является распространенной добавкой в клинкер. Это помогает регулировать время схватывания в процессе гидратации.
Второстепенные компоненты
Второстепенные ингредиенты клинкера включают такие элементы, как оксид железа, оксид магния, щелочи и другие микроэлементы. Эти элементы влияют на цвет, время схватывания и устойчивость к другим химическим реакциям.
Виды клинкеров
Производители цемента создают разные клинкеры в зависимости от сырья и производственного процесса.
Обычный портландцементный клинкер (OPC). Портландцементный клинкер является наиболее распространенным типом производимого клинкера. Этот клинкер подходит для большинства общестроительных целей. Сульфатостойкий клинкер. Производители создают этот тип клинкера для использования в сульфатостойких цементных смесях. Сульфатостойкие клинкеры имеют более низкий уровень трикальциевых алюминатов, которые чувствительны к сульфатным реакциям. Они противостоят воздействию сульфатов в воде и почве. Низкотемпературный клинкер. Производители проектируют этот клинкер таким образом, чтобы в процессе гидратации выделялось меньше тепла. Это означает, что уровень трикальциевого алюмината ниже, чем в стандартном клинкере. Низкотемпературный клинкер является распространенным ингредиентом цемента, который строители используют для строительства крупных конструкций, где выделение тепла может вызвать термическое растрескивание. Белый клинкер – Белый клинкер отличается чистотой и ярким, светлым цветом. Производители создают белый клинкер, используя сырье с низким содержанием железа и марганца. Это основной материал белого цемента. Клинкер с высоким содержанием глинозема. Этот клинкер имеет более высокий уровень глинозема, чем другие типы клинкера. Это важно для огнеупорного цемента, поскольку он обладает высокой устойчивостью к химическим веществам и высоким температурам. Белитовый сульфоалюминат кальция, тернезит (BCT) Клинкер – клинкер BCT представляет собой инновационную разновидность клинкера, которая производит на 30% меньше выбросов углекислого газа. Процесс производства клинкера BCT также требует на 15% меньше энергии.
Воздействие производства клинкера на окружающую среду
Производство клинкера оказывает значительное воздействие на окружающую среду, включая производство парниковых газов (CO2), потребление энергии, загрязнение воздуха, добычу полезных ископаемых, потребление и загрязнение воды, а также образование отходов. Многие цементные компании активно работают над смягчением этого негативного воздействия на окружающую среду посредством своей повседневной практики.
Цементные компании инвестируют в технологии улавливания, использования и хранения углерода (CCUS). Они хранят CO2 для последующего использования или изолируют его для постоянного хранения под землей. Они также инвестируют в альтернативные источники топлива, такие как биомасса и использованные шины, вместо использования ископаемого топлива для производства энергии.
Чтобы сократить использование сырья, некоторые используют альтернативные материалы, такие как летучая зола, шлак и пары кремнезема. Они также стремятся повторно использовать свои отходы в рамках своего процесса, чтобы сократить их вывоз и создать более замкнутую систему. Кроме того, цементные компании внедряют более эффективные стратегии управления и сохранения водных ресурсов.
Если вам понравилась наша страница, поделитесь с друзьями & Фейсбук
