Клінкер – вузлуватий матеріал, який є обов'язковим компонентом у виробництві цементу. Клінкер складається в основному з силікату кальцію та інших матеріалів, які надають йому виняткових в’яжучих властивостей, які надають міцності та довговічності цементу.
Унікальні властивості клінкеру також сприяють суттєвій якості твердіння цементу, що робить його одним із найцінніших існуючих будівельних матеріалів.
Процес виробництва клінкеру
Виробники цементу створюють клінкер за допомогою багатоетапного процесу, який включає вибір інгредієнтів, нагрівання та подрібнення.
Підготовка мінеральної сировини – основними інгредієнтами для виробництва клінкеру є вапняк і глина. Виробники видобувають ці інгредієнти, транспортують їх на виробництво, а потім подрібнюють і змішують для досягнення однорідної суміші. Попередній нагрів печі – виробники цементу подають сиру мелену суміш у колону попереднього нагріву або циклон, де вони піддаються впливу гарячих газів. Цей етап видаляє будь-яку вологу із сировини та готує її до хімічних реакцій на наступній стадії. Випалювання в печі – попередньо нагрітий матеріал подається в обертову піч, де матеріали піддаються впливу високих температур до 1400o-1500o C (2550o-2730o F). Тепло викликає хімічну реакцію, яка утворює клінкер. Утворення клінкеру – під час проходження сировини через піч у ній відбуваються складні реакції. Первинною реакцією є декарбонізація вапняку. Цей процес створює оксид кальцію (вапно). Вапно реагує з такими компонентами, як кремнезем і глинозем у глині, створюючи силікати кальцію та алюмінати кальцію. Це основні компоненти клінкеру. Охолодження клінкеру – після виходу з печі клінкер надзвичайно гарячий. Виробники повинні швидко охолодити клінкер, щоб забезпечити його фізичні властивості. Вони використовують повітря або воду в спеціальних охолоджуючих установках, які називаються охолоджувачами клінкеру. Подрібнення клінкеру – Цементні машини, такі як кульові млини або вертикальні валкові млини, подрібнюють охолоджений клінкер у порошок. Стадія подрібнення також може включати додавання добавок, таких як гіпс, для контролю часу схоплювання цементу.
Склад клінкеру
Точний склад клінкеру залежить від типу цементу, який виробляє виробник, але є основні інгредієнти, які є загальними для більшості виробництва клінкеру.
Силікати кальцію
Найвідомішими інгредієнтами клінкеру є силікати кальцію, які складаються з трикальцієвого силікату та двокальційового силікату. Силікати кальцію сприяють міцності та властивостям схоплювання цементу.
Алюмінати кальцію
Іншими найважливішими інгредієнтами є алюмінати кальцію, найвідомішим з яких є алюмінат трикальцію. Алюмінати кальцію прискорюють схоплювання цементу та сприяють ранньому розвитку міцності. Велика кількість трикальцієвого алюмінату збільшить час висихання цементу, але також збільшить ризик сульфатних атак.
Оксиди кальцію
Оксид кальцію є побічним продуктом нагрівання сировини для утворення клінкеру. Декарбонізація, у результаті якої утворюється оксид кальцію, сприяє зв’язуючим властивостям цементу та його реакції з водою, що називається гідратацією.
Сульфат кальцію
Гіпс, який містить сульфат кальцію, є звичайною добавкою до клінкеру. Це допомагає регулювати час схоплювання під час процесу гідратації.
Другорядні компоненти
Другорядні інгредієнти клінкеру включають такі елементи, як оксид заліза, оксид магнію, луги та інші мікроелементи. Ці елементи впливають на колір, час схоплювання та стійкість до інших хімічних реакцій.
Види клінкеру
Виробники цементу створюють різні клінкери на основі варіацій у сировині та процесі виробництва.
Клінкер зі звичайного портландцементу (OPC) – портландклінкер є найпоширенішим типом клінкеру. Цей клінкер підходить для більшості загальних будівельних цілей. Сульфатостійкий клінкер – виробники створюють цей тип клінкеру, щоб вони могли використовувати його в сульфатостійких цементних сумішах. Сульфатостійкі клінкери мають нижчий рівень трикальцієвих алюмінатів, які сприйнятливі до сульфатних реакцій. Вони протистоять впливу сульфатів у воді та ґрунті. Клінкер із низьким нагріванням – виробники розробляють цей клінкер таким чином, щоб виробляти менше тепла під час процесу гідратації. Це означає, що рівень трикальцієвого алюмінату нижчий, ніж у стандартному клінкері. Клінкер із низьким нагріванням є звичайним інгредієнтом цементу, який будівельники використовують для великих конструкцій, де виділення тепла може спричинити термічне розтріскування. Білий клінкер – Білий клінкер характеризується своєю чистотою та яскравим світлим кольором. Виробники створюють білий клінкер, використовуючи сировину з низьким вмістом заліза та марганцю. Це основний матеріал білого цементу. Клінкер з високим вмістом глинозему – цей клінкер має вищий рівень глинозему, ніж інші види клінкеру. Це важливо для вогнетривкого цементу, оскільки він має високу стійкість до хімічних речовин і високих температур. Клінкер із тернезиту сульфоалюмінату кальцію Belite (BCT) – клінкер BCT є інноваційним різновидом клінкеру, який виробляє на 30% менше викидів вуглекислого газу. Процес виробництва клінкеру BCT також вимагає на 15% менше енергії для виробництва.
Вплив виробництва клінкеру на навколишнє середовище
Виробництво клінкеру має значний вплив на навколишнє середовище, включаючи виробництво парникових газів (CO2), споживання енергії, забруднення повітря, видобуток матеріалів шляхом видобутку корисних копалин, споживання води та забруднення, а також утворення відходів. Багато цементних компаній активно працюють над пом’якшенням цього негативного впливу на навколишнє середовище за допомогою своєї повсякденної практики.
Цементні компанії інвестують у технології уловлювання, утилізації та зберігання вуглецю (CCUS). Вони зберігають CO2 для подальшого використання або секвестують його для постійного зберігання під землею. Вони також інвестують в альтернативні джерела палива, такі як біомаса та використані шини, а не використовують викопне паливо для виробництва енергії.
Щоб скоротити використання сировини, деякі використовують альтернативні матеріали, такі як зола-винесення, шлак і дим кремнезему. Вони також прагнуть повторно використовувати свої відходи як частину свого процесу, щоб зменшити їх утилізацію та створити більш циклічну систему. Крім того, цементні компанії впроваджують кращі стратегії управління водними ресурсами та збереження.
Якщо вам подобається наша сторінка, поділіться нею з друзями & Facebook
