Klinker är ett nodulärt material som är en väsentlig komponent vid tillverkning av cement. Klinker består huvudsakligen av kalciumsilikat och andra material som ger den exceptionella bindningsegenskaper som ger styrka och hållbarhet till cementapplikationer.
Klinkerns unika egenskaper bidrar också till väsentlig härdningskvalitet i cement, vilket gör det till ett av de mest värdefulla byggmaterialen som finns.
Produktionsprocess av klinker
Cementtillverkare skapar klinkers genom en flerstegsprocess som inkluderar val av ingredienser, uppvärmning och malning.
Råmineralberedning – Huvudingredienserna i klinkerproduktion är kalksten och lera. Tillverkare bryter dessa ingredienser, transporterar dem till produktionsanläggningen och maler och blandar dem sedan för att uppnå en enhetlig blandning. Ugnsförvärmning – Cementtillverkarna matar in den råa markblandningen till ett förvärmartorn eller cyklon där de utsätts för heta gaser. Detta steg tar bort eventuell fukt från råvarorna och förbereder dem för de kemiska reaktionerna i nästa steg. Ugnsbränning – Det förvärmda materialet matas in i en roterande ugn där materialen utsätts för höga temperaturer på upp till 1400o-1500o C (2550o-2730o F). Värmen skapar den kemiska reaktionen som bildar klinkern. Klinkerbildning – När råmaterialet rör sig genom ugnen genomgår det komplexa reaktioner. Den primära reaktionen är en avkolning av kalkstenen. Denna process skapar kalciumoxid (kalk). Kalken reagerar med komponenter som kiseldioxid och aluminiumoxid i leran för att skapa kalciumsilikater och kalciumaluminater. Dessa är huvudkomponenterna i klinker. Klinkerkylning – Efter att ha lämnat ugnen är klinkern extremt varm. Tillverkare måste kyla klinkern snabbt för att säkerställa dess fysiska egenskaper. De använder luft eller vatten i specialiserade kylenheter som kallas klinkerkylare. Klinkermalning – Cementmaskiner som kulkvarnar eller vertikala valskvarnar maler den kylda klinkern till ett pulver. Slipningssteget kan också innehålla tillsats av tillsatser som gips för att kontrollera bindningstiden för cementen.
Sammansättning av klinker
Den exakta sammansättningen av klinker beror på vilken typ av cement tillverkaren tillverkar, men det finns primära ingredienser som är vanliga i de flesta klinkertillverkningar.
Kalciumsilikater
De mest framträdande ingredienserna i klinker är kalciumsilikater, som består av trikalciumsilikat och dikalciumsilikat. Kalciumsilikater bidrar till cementens styrka och härdningsegenskaper.
Kalciumaluminater
De andra viktigaste ingredienserna är kalciumaluminater, varav den mest framträdande är trikalciumaluminat. Kalciumaluminater gör att cementen stelnar snabbare och orsakar tidig styrkautveckling. Höga mängder trikalciumaluminat ökar bindningstiderna för cement men ökar också risken för sulfatangrepp.
Kalciumoxider
Kalciumoxid är en biprodukt av att värma upp råvarorna för att bilda klinker. Avkolningen som producerar kalciumoxid bidrar till cementens bindningsegenskaper och dess reaktion med vatten som kallas hydrering.
Kalciumsulfat
Gips, som innehåller kalciumsulfat, är en vanlig tillsats i klinker. Det hjälper till att reglera härdningstiden under hydreringsprocessen.
Mindre komponenter
Mindre ingredienser i klinker inkluderar element som järnoxid, magnesiumoxid, alkalier och andra spårämnen. Dessa element påverkar färgen, härdningstiden och motståndskraften mot andra kemiska reaktioner.
Typer av klinkers
Cementproducenter skapar olika klinkers utifrån variationer i råvarorna och tillverkningsprocessen.
Ordinary Portland Cement (OPC) klinker – Portland klinker är den vanligaste typen av klinker som produceras. Denna klinker är lämplig för de flesta allmänna byggändamål. Sulfatresistent klinker – Tillverkare skapar denna typ av klinker så att de kan använda den i sulfatresistenta cementblandningar. Sulfatresistenta klinkers har en lägre nivå av trikalciumaluminater som är känsliga för sulfatreaktioner. Dessa motstår effekterna av sulfater i vatten och jord. Lågvärmeklinker – Tillverkare designar denna klinker för att generera mindre värme under hydratiseringsprocessen. Det betyder att det finns en lägre halt av trikalciumaluminat än i standardklinker. Lågvärmeklinker är en vanlig ingrediens i cement som byggare använder för stora konstruktioner där värmeutveckling kan orsaka termisk sprickbildning. Vit klinker – Vit klinker kännetecknas av sin renhet och ljusa, ljusa färg. Tillverkare skapar vit klinker genom att använda råvaror med låg järn- och manganhalt. Detta är det primära materialet i vit cement. High Alumina Clinker – Denna klinker har en högre nivå av aluminiumoxid än andra klinkertyper. Detta är viktigt i eldfast cement eftersom det har hög motståndskraft mot kemikalier och höga temperaturer. Belite Calcium Sulfoaluminate Ternesite (BCT) Klinker – BCT-klinker är en innovativ variant av klinker som ger 30 % mindre koldioxidutsläpp. Tillverkningsprocessen för BCT-klinker kräver också 15 % mindre energi att producera.
Miljöpåverkan av klinkerproduktion
Produktionen av klinker har en betydande miljöpåverkan inklusive produktion av växthusgaser (CO2), energiförbrukning, luftföroreningar, utvinning av material genom gruvdrift, vattenförbrukning och föroreningar samt avfallsgenerering. Många cementföretag arbetar aktivt för att mildra dessa negativa miljöpåverkan genom sina vardagliga metoder.
Cementföretag investerar i teknik för avskiljning, användning och lagring av koldioxid (CCUS). De lagrar CO2 för senare användning eller binder den för permanent lagring under jord. De investerar också i alternativa bränslekällor som biomassa och begagnade däck snarare än att använda fossila bränslen för att driva produktionen.
För att minska användningen av råmaterial använder vissa alternativa material som flygaska, slagg och kiselångor. De försöker också återanvända sitt avfall som en del av sin process för att minska sin avfallshantering och skapa ett mer cirkulärt system. Dessutom implementerar cementföretag bättre vattenförvaltning och bevarandestrategier.
Om du gillar vår sida, dela gärna med dina vänner & Facebook
