Portland cement: sastav, proizvodnja i utjecaj na okoliš

Povijesne bilješke

Joseph Aspdin, engleski graditelj iz Leedsa, 1824. godine, spaljivanjem vapnenca i mljevene gline na svojoj kuhinjskoj peći, izradio je i patentirao prvi portlandski cement.

Nazvao ga je tako jer je, kada je očvrsnuo, materijal izgledao slično Portlandskom kamenu, vapnencu koji se tada široko koristio u engleskoj gradnji.

Ovom primitivnom metodom, Joseph Aspdin postavio je temelje industrije koja svake godine doslovno pretvara planine vapnenca, gline, cementa i drugih materijala u prah toliko fin da prolazi kroz sito.

Portland cement je osnovni sastojak betona.

Beton nastaje kada portlandski cement, u kontaktu s vodom, stvara pastu koja se veže za pijesak i kamenje i stvrdnjava. Beton je najrašireniji resurs na svijetu nakon vode.

Kako se proizvodi portlandski cement

Cement se proizvodi od materijala koji se zagrijavaju zajedno na visokim temperaturama kako bi se formirala tvar nalik stijeni koja se zatim melje u fini prah.

• Glavni sastojci:

Kalcij – silicij – aluminij – željezo – vapnenac – lapor – glina

• Ostali sastojci koji se koriste za izradu cementa:

Školjke – gips – škriljevac – škriljevac – silikatni pijesak – željezna ruda – leteći pepeo – troska iz visoke peći.

Proces proizvodnje portlandskog cementa

Vađenje i drobljenje agregata
Proizvođači cementa vade sirovine poput vapnenca, gline i pijeska iz "kamenoloma agregata".
Nakon vađenja, proizvođači drobe kamen na komade veličine bejzbol lopte i šalju uzorke u laboratorij na analizu. Svaki korak procesa proizvodnje cementa pažljivo se nadzire kako bi se osigurala učinkovitost i kvaliteta.

Mletje, miješanje
Iako se svaka cementara može razlikovati po rasporedu, opremi i izgledu, cjelokupni proces proizvodnje portlandskog cementa je isti: fragmenti stijena se fino melju i kombiniraju s drugim sastojcima, uključujući glinu, gips, marl, škriljevac, škriljevac, pijesak i željeznu rudu. Reciklirani industrijski nusproizvodi koji se koriste za nadopunu nekih ili svih ovih komponenti uključuju istrošene obloge lonaca, trosku i leteći pepeo, donji pepeo ili spaljivanje. Neki proizvođači melju sirovine do suhog, dok drugi koriste mokri proces mljevenja uz pomoć vode.

Predgrijavanje
Mljeveni, pomiješani i amalgamirani materijali prolaze kroz toranj za predgrijavanje, koji koristi toplinu proizvedenu u postrojenju za pokretanje kemijskih reakcija između komponenti, čineći naknadni proces, pečenje u pećnici, još učinkovitijim.

Pečenje u pećnici
Fino mljevena sirovina ulazi u gornji dio peći, veliku cilindričnu čeličnu konstrukciju obloženu posebnim vatrostalnim ciglama. Na dnu peći, buka plamena zagrijava materijal na oko 1.200 °C, čineći ga djelomično rastaljenim. Osim fosilnih goriva, postrojenja koriste i alternativna goriva, uključujući gorivo dobiveno taljenjem guma.

Klinker formacija
Dok materijali prolaze kroz peć, događa se niz složenih reakcija koje stvaraju novu tvar nazvanu Clinker. Klinker izlazi iz peći u obliku sivih kuglica veličine kuglica.

Hlađenje
Klinker izlazi iz žareće pećnice i ima konzistenciju sličnu lavi. Brzo se hladi do procesne temperature u klinker hladnjaku, gdje se vrući zrak iz hladnjaka vraća i vraća u peći. Ovaj proces štedi gorivo i povećava učinkovitost izgaranja.

Kontrola emisija
Uređaji za kontrolu emisija skupljaju čestice prašine i obrađuju emisije kako bi smanjili utjecaj na okoliš. To se događa tijekom cijelog proizvodnog procesa, čineći ga održivijim. Proizvođači uvode inovacije, uključujući tehnologiju hvatanja, korištenja i skladištenja ugljika (CCUS), koja može dodatno smanjiti ugljični otisak cementara.

Drobljenje
Klinker se nastavlja hladiti, a kuglični mlin ga melje s gipsom ili drugim sastojcima u fini cement, oko 150 milijardi zrna po funti. Dodavanje viših postotaka kamenca ili SCM-a može smanjiti ugljični otisak sustava do 10%.

Pripreme za izgradnju
Cement je sada spreman za upotrebu u dugotrajnim betonskim konstrukcijama i podovima. Kada je projekt unutar 24 km od postrojenja za gotovu mješavinu betona, uštede energije i smanjene emisije povezane s prijevozom predstavljaju značajne koristi.

Održiva proizvodnja portland cementa

Industrija cementa i betona posvećena je postizanju ugljične neutralnosti do 2050. godine ili ranije. Korištenje niskougljičnih cementnih smjesa, alternativnih goriva, ponovne upotrebe otpadnih proizvoda i drugih inovacija je u tijeku i nastavit će rasti kako bi se smanjio utjecaj betonske gradnje na okoliš.