C. Aramburo*, C. Pedrajas2*, V. Undeger3*; S. Undeger4*, R. Talero5*
*Aramburo&Pedrajas Consultants (Colombia) / 2*Aramburo&Pedrajas Consultants (Spain) / 3*BSK Global (Turkey) / 4*BSK Global (Turkey) / 5*SACAH S.L.
Özet
Çimento üretiminde büyük ölçekte reaktif yapay puzolanlar üretmek için killerin termal aktivasyonu, CO2’yi azaltmak için endüstriyel ölçekte geliştirilen en önemli teknolojilerden biridir. Bu teknik cozum, yüksek kalitede tamamlayıcı çimentolu malzeme üretmek amacıyla kilin termal aktivasyonunu bilimsel olarak ele almaktadır. Yeni çimento üretim süreci ve kullanımının optimizasyonu daha iyi sonuçlar sunuyor (SCM), hidrolik faktörlerinin içeriğine bağlı olarak, reaktif silika (SiO2r-) ve reaktif alümina (Al2O3r-) performans, özellikler ve dayanıklılık. Ayrıca, Portland çimentosu (PC) ile harmanlanması, hem AC hem de PC bileşenlerinin tek bir değirmende birlikte değil, ayrı ayrı öğütülmesinden sonra bir harmanlama istasyonunda gerçekleştirilmesi durumunda çok daha uygundur.
Giriş
Şu anda çimento sektörü, klinker/çimento faktörünün önemli ölçüde azaltılmasına olanak tanıyan yeni SCM’lerin araştırılması ve kullanılması üzerinde çalışmaktadır. Geleneksel olarak kullanılanlar çoğunlukla yüksek fırın cürufları, doğal puzolanlar ve uçucu küllerdir. İkinci durumda ve “sera etkisi” gaz emisyonlarının azaltılması gerekliliği göz önüne alındığında, COP21’den alınan taahhütler ve kömüre dayalı elektrik üretim tesislerinin yakında kapatılması, bu tesislerin kullanılabilirliğini büyük ölçüde etkileyecek ve ciddi şekilde tehlikeye atacaktır.
Şekil 1, kireçtaşı ve kil varlığına bağlı olarak geleneksel SCM’lerin az bulunurluğunu göstermektedir. Dünya üzerinde termal olarak kalsine edilmiş kilin mevcudiyeti oldukça fazladır ve bu da SCM’ye çimento endüstrisindeki en büyük potansiyeli vermektedir, hatta uçucu kül tedarikinde gelecekte yaşanacak ciddi azalma göz önüne alındığında bu daha da fazladır.
Killerin endüstriyel ölçekte üretim için termal olarak aktive edilmesi ihtiyacı, aynı zamanda çok yüksek puzolanik reaktivitesinden ve sebep oldugu yüksek kaliteden dolayı da ortaya çıkmaktadır. Ayrıca çimento üreticisinin üretim kapasitesi ve kalitesi üzerinde kontrolü bulunmaktadır.
CC üretmeye yönelik yeni teknoloji, çimento endüstrisine daha fazla sürdürülebilirlik getirecek ve yalnızca CO2’nin önemli ölçüde azaltılmasına bağlı olmayan bir endüstriyel gelişmeyi saglayacaktir. 2 Kalsine kil uretimi portland klinker üretimine kıyasla emisyon seviyelerini %70’e kadar düşürülmesini saglar; ve ayni zamanda enerji tüketiminde de önemli bir azalma sağlar.
Şekil 1.SCM’lerin dünya çapında kullanılabilirliği ve Bileşimlerine göre değişkenlikleri
Puzolanik katkıların kimyasal karakterlerine göre sınıflandırılması
Puzzolanların kökenlerine veya toplam oksit içeriklerine göre yani kimyasal bileşimlerine göre sınıflandırılması ve kataloglanması yetersizdir ve reaktivitelerinin karakterizasyonu için önemli değildir. Bu nedenle R. Talero, diğer yazarlarla birlikte yürüttüğü araştırmasının sonuçla- rına ve sonuçlarına dayanarak, karşılık gelen reaktif silika içeriğinden kaynaklanan kimyasal karakterine dayanan çok farklı bir sınıflandırma önermiştir. SiO2r- (-%), ve reaktif alümina, Al2O3r- (%) (Alüminyum, Al, tetra- ve/veya penta-koordineli, metakaolin durumunda, özellikle χ-alüminanın kristalin fazına benzer, yarı kararlı bir yapıdır [16]). Yani, aynı koşullar altında, çimentoların ve/veya bunlardan türetilen ürünlerin bir parçasını oluşturan her türlü doğal veya yapay puzolanik katkıyı (amorf veya camsı fiziksel durumuna ve parçacıklarının ortalama şekli ve boyutuna bağlı olarak) sağlayabilen: betonlar , harçlar, macunlar ve prefabrik ürünler.
Aşağıda, puzolanların hidrolik faktörleri (reaktif silika SiO2r- ve reaktif alümina Al2O3r-), oda sıcaklığında sulu ortamda portlandit ile kimya- sal olarak reaksiyona girdiklerinde, PC fraksiyonuyla karıştığında çok daha hızlı bir şekilde dahil oldukları kimyasal reaksiyonlar bulunmaktadır.
Bu bağlamda, puzolanların kimyasal özelliğini belirlemek için hidrolik faktörlerinin içeriğini ((SiO2r- (%) ve Al2O3r- (%)) tespit etmek çok önemlidir.
Kimyasal karakterine bağlı olarak puzolanlar, Portland çimentosu temel malzemelerinin tüm özellikleri, performansı ve davranışları üzerinde çok farklı bir etkiye sahip olacaktır; erken halinden başlayarak yeni sertleşmiş ve tamamen sertleşmiş taze karisimlarinda reolojik davranışına [3], hidratasyon ısısına [4-6], mekanik direnç performansına [7] ve sülfat saldırılarına karşı dayanıklılığa [7] kadar. 8-11] ve klorürler [12-15] ve diğer doğal agresif kimyasal saldırılar (deniz suyu – agrega- alkali reaktivitesi ve karbonasyon), silisli puzolanlar ve silisli maddelerde olduğu gibi parçacık şekli ve ortalama boyutu, onun doğasını etkileyebilir.
Killer, Termal aktivasyonu ve Puzolanik özellikleri
“Kil” terimi hem fillosilikat grubunu hem de kirilmis kayaların granülometrik bölümünü ifade eder. Bu terim aynı zamanda çok kesin olmayan bir şekilde, büyük bir kısmı kil minerallerinden oluşan bir tortuyu veya kayayı da belirtir [17]. Granülometrik açıdan bakıldığında kil, bileşimi ne olursa olsun kirilmis kayanın 1/125 mm’sinden (≈ 4μm) daha küçük olan herhangi bir kısımdır. Kil mineralleri için kesin bir boyut sınırı bulunmamakla birlikte çoğu 2 μm’yi aşmamaktadır.
Bu kristal yapı temel olarak iki tür katmandan oluşur: tetrahedronlar ve oktahedronlar [18]. Tetrahedral katman Si grubuna sahiptir ve temel birim olarak, tetrahedral koordinasyonda silikon ve her tetrahedronun üç oksijeni, altıgen bir yapı oluşturan komşularla paylaşılır (Şekil 2). Silikon atomlarının bir kısmı alüminyum atomları ve bazen de Fe (III) ile değiştirilebilir.
Öte yandan, oktahedral katman, oksijen veya hidroksilisyonları ile oktahedral koordinasyon içinde olan, genellikle Al, Mg, Fe (II) veya Fe (III) olmak üzere bir katyona sahiptir. Oktahedral katmanın en küçük tetrahedral yapısal birimi üç oktahedralden oluşur ve oktahedral konumların işgal derecesine bağlı olarak katmanlar dioktahedral veya trioktahedral olabilir. Dioktahedral mineraller, yapısal birimin üç oktahedralinden yalnızca ikisinin merkezinde katyon bulunan minerallerdir. Oktahedral konumların tamamı alındığında minerallere trioktahedral adı verilir ve oktahedral konumları işgal eden katyonlar iki değerlikli (Mg, Fe (II)) iken, dioktahedral minerallerde oktahedral konumları üç değerlikli katyonlar (Al, Fe () işgal eder. III)).
Şekil 2. Kil minerallerinin yapısı.
A) Tip 1:1 tabaka. B) Tip 2:1 tabaka [18]
Katmanların istiflenmesi ve iyonların yer değiştirmesi kildeki farklı mineral türlerini belirler. Katman istiflenmesine göre iki büyük gruba ayrılırlar: oksijen atomlarını paylaşan bir tetrahedral katman ve başka bir oktahedral katmandan oluşanlar (tip 1:1) ve bir oktahedral katmanla ayrılan iki tetrahedral katmandan oluşanlar (tip 2) :1). Kaolinit, montmorillonit ve illit kil, yeterli ısıtmaya tabi tutulduğunda, bir dihidroksilasyon prosesi veya kristal ağlarından OH- gruplarının kaybı sonucunda aşağıdaki kimyasal reaksiyon yoluyla aktive edilebilir:
↑Q
−OH- + −OH-→H2O↑+O2- (r5)
Bu amaç için en uygun sıcaklık genellikle kil mineral bileşimine bağlı olarak 600°C ile 800°C arasında değişir. Sentezde, kilin termal ayrışması, nem kaybıyla (higroskopik, koloidal ve hidrasyon suyunun fiziksel olarak adsorbe edilmesi veya malzeme gözeneklerinde emilmesi) 120°C’de başlar. Proses sıcaklığı arttıkça hidroksil grupları kristal ağdan ayrılmaya başlar (dihidroksilasyon aşaması). Titreşim enerjisindeki artış, yakındaki bir protonla birleşmeyi ve atmosfere giden bir su molekülü oluşturmayı ve sonunda kristal yapıdan ayrılarak onu camsı olmayan amorf bir durumda bırakmayı sağlayacak yeterli bir termal çalkalanma değerine ulaşır. uçucu küller. 920°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kalsine kil çok kararsız hale gelerek spinel oluşumuna neden olur, psödo-mullit veya pre-mullit ve hatta müllit mümkündür [19]. Şekil 3, en yaygın killerin [19] termal davranışını göstermektedir. Burada verilen sıcaklık değerleri kaolinitik killere karşılık gelmektedir.
Figür 3.En yaygın killerin termal davranışları
ve bunların her sıcaklıkta sonuçta ortaya çıkan puzolanisite üzerindeki sonuçları
R. Talero’ya göre killerin termal aktivasyon süreci, alüminik kimyasal karaktere sahip yapay bir puzolan üretir [3-15]. Atmosfere salınan kilin kimyasal olarak birleşmiş suyu, Al2O3’nun 6 olan koordinasyon indeksine etki eder [19]. Bu termal işlemden sonra, optimum koşullarda (4 veya 5 koordinasyonunda [16]), hidratasyonunun ilk aşamalarından itibaren Portland çimentosunun sıvı fazındaki portlandit ile kimyasal ve çok hızlı bir şekilde reaksiyona girer. Fiziksel durumu amorftur ve uçucu kül gibi camsı değildir. Öte yandan, aynı koşullar altında ve diğer her şeyle eşit şartlarda ikincisinin puzolanik reaksiyonu zorunlu olarak çok daha yavaştır.
Bu nedenle, kaolinitik kil daha yüksek bir Al2O3 içeriğine sahip olmasına rağmen, termal aktivasyon yoluyla yapay bir puzolan üretmek için hangi kilin kullanılacağı konusunda bir kısıtlama olmamalıdır. Sonuçta ve her durumda, uygunluk, termal aktivasyon süreci sırasında oluşturulabilecek kil karışımlarındaki SiO2r- (%) ve Al2O3r- (%) içeriğine göre değerlendirilmelidir.
Şekil 4.Termal aktivasyondan sonra kilin artan puzolanik özellikleri.
Frattini testi [20]. Sonuçlar. Yaşlar: 1, 2, 7 ve 28 gün
Pyro proses teknolojisi
Öncelikle kilin kuruma, aktivasyon ve soğuma süreçlerinden geçmesi gerekir. Aktifleştirilecek kilin yüksek demir içeriği (%4’ten fazla) varsa, puzolanik özellikler oluşturmak ve böylece Portland çamuruyla karışmasını teşvik etmek için termal aktivasyon işlemi sırasında kilin renginin griye dönüşmesini sağlamak önemlidir. Termal olarak kalsine edilmiş kil elde etmenin ve renk değişimini garanti etmenin ana parametreleri, yeterli kalsinasyon sıcaklığının ve kurutma, aktivasyon ve soğutma ekipmanındaki gazlardaki oksijen konsantrasyonunun hassas kontrolüdür. Kurutma ve termal aktivasyon proseslerinin yanma sisteminde kullanılan teknoloji, katı yakıtla çalışmaya imkan vererek, daha düşük sıcaklıktaki (900 oC’nin altında) proseslerde bile alevin stabilitesini sağlar. Killerin kurutulması ve termal aktivasyonu döner fırınlar vasıtasıyla veya “flaş teknolojisi” ile gerçekleştirilebilir. Döner fırınların kullanılması durumunda, halihazırda hizmet dışı olan çimento fabrikalarındaki mevcut fırınların, her halükarda, aktivasyonları için killerin yeterli şekilde ısıtıldığı yeni durumlarına uyarlanması amacıyla yeniden kullanılması mümkündür. Flaş teknolojisi, daha kompakt bir ekipmanda yüksek ısı ve kütle transferi katsayıları elde etmek için küçük katı parçacıkların eş zamanlı sıcak gaz akışıyla sürüklenmesine dayanmaktadır. Bu teknoloji kurutma veya aktivasyon işlemi için kullanılabilir. Flaş kalsinatörün uygulanması durumunda, uygun kalma süresinin sağlanması için prosesin bir siklon kulesinde birkaç aşamadan geçirilmesi gerekir. Aktivasyonun gerçekleşmesi için gerekli olan malzemenin 750 ila 850°C sıcaklık aralığında veya “geçiş süresi” içinde olması.
Endüstriyel seviyedeki döner fırınlardaki deneyim, Brezilya’da 1.100 Tm/ gün’e varan fırınlarla oldukça geniştir. Ve şu anda Kolombiya’da 1.500 Tm/gün kapasiteli fırınımız var. Çalıştırılması nispeten basit ve kontrol odası operatörleri tarafından anlaşılması kolaydır. Aktivasyon sıcaklıklarının kalite kontrol değişkenlerine göre saat saat ayarlanması açısından çalışma kontrolünün yönetimi nispeten kolaydır; sıcaklık açısından kısa aktivasyon aralığı, CC’yi elde etmek için bu kontrolü çok talepkar hale getirse de yüksek puzolanik aktivite. Bu nedenle, killerin döner fırınlarla termal aktivasyonuna ilişkin deneyimin halihazırda birkaç on yıl öncesine dayandığını ve günümüzde bu kadar önemli bir endüstriyel boyutta “flaş kalsinatörde” endüstriyel bir aktivasyonun bulunmadığını söylemek önemlidir. Son olarak killi malzemenin termal aktivasyonu sağlandıktan sonra soğutulması gerekir. Bu son aşamada Fe2O3 (%) içeriği yüksek olan kil durumunda, yüksek sıcaklıktaki malzemenin yüksek hava akımlarıyla temas etmesini ve dolayısıyla elde edilen gri rengin oluşmasını önlemek için atmosferin kontrol edilmesi de önemlidir. Önceki ısıtma aşamalarındaki sıcaklık korunur ve yeni termal olarak etkin- leştirilen malzemenin oksidasyonu ile kaybolmaz. Bu iki hedefe (malzemenin soğutulması ve gri renginin korunması) mükemmel şekilde uyan teknoloji, döner soğutucudur.
Proses Kontrol ve Doğrulama Değişkenleri
Killerin termal aktivasyonu sürecinde olağanüstü önem kazanan hususlardan biri, termal olarak aktifleştirildikten sonra kalitesinin nasıl garanti altına alınacağıdır, çünkü puzolanik aktiviteyi doğrudan doğrudan belirleyen bir analitik yöntem veya mekanik test henüz yoktur. Bu nedenle, kil termal aktivasyonunun garanti altına alınması için dolaylı bir şekilde belirlenmesi gerekir. mümkün olan en yüksek Al içeriği Al2O3r- (%) SiO2r- (%) [22] sonra termal süreç- fırının etkinleştirilmesi gerekli olması durumunda hızlı fırın ayarlamaları. Bu şüphesiz yukarıda belirtildiği gibi aynı maddenin [20] daha yüksek bir puzolanik aktivitesine dönüşecektir. Bu aşamada ve aynı sebepten ötürü, kalsinasyon öncesi ve sonrası Ateşleme Kaybı (LOI), Kaolinit içeriği (%) ve kalsinasyon sonrası Puzolanik Aktivite İndeksi (PAI) gibi parametrelerin belirlenmesi önemle tavsiye edilir. işlem. Tüm bu analizlerin önceden ilişkilendirilmesi gerekir. Bu önceki aşamada Al’in hidrolik faktör içeriğini belirlemek çok önemlidir. Al2O3r- (%) ve SiO2r- (%) [22], optimumu bulmak için CC’de Ocakta bulunan her farklı kilin sıcaklığı. Bu anlamda en yüksek içeriklerin olduğu aktivasyon sıcaklığı Al2O3r- (%) [21] elde edilen CC, optimum sıcaklık olacaktır. Bu nedenle, bu şekilde, bu optimal termal aktivasyon sıcaklığının belirli bir dereceye kadar aşılıp aşılmadığını gösteren üst ve alt aktivasyon aralıklarının belirlenmesi de mümkün olacaktır; bu durumda, malzemenin yeniden kristalleşmesi söz konusu olacaktır. Elde edilen CC’nin yapısı aktivasyon seviyesini ve dolayısıyla puzolanik aktivitesini kaybederek üretilecektir. Ve eğer aksine sıcaklık çok düşüktür, gerekli dihidroksilasyon sağlanamaz ve puzolanik aktivitesi de çok zayıf olacaktır çünkü termal aktivasyon olmadan ham kil kalıntıları hala mevcuttur. Bu hiç şüphesiz tasarlanacak, dozajlanacak ve son olarak üretilecek çimentodaki Portland klinkerinin daha düşük derecede değiştirilmesiyle sonuçlanacaktır.
Laboratuvar düzeyinde zorunlu olarak yapılması gereken analiz ve doğrulama testleri yoluyla elde edilen tüm bu bilgi sayesinde, ulaşılması gereken en yüksek pozolanik aktiviteye göre bu değişkenlerin hareket ettiği aralıkları açıkça belirlemek mümkün olur, çünkü bahsedilen analizler ve testler ayrıca çimento fabrikasındaki endüstriyel ölçekte CC’nin kalite kontrolünde de kullanılmalıdır.
Ara taşlama
Çimento fabrikalarındaki en yaygın işlem, Portland klinkerinin, onun sertleşme düzenleyicisinin (doğal alçı taşı) ve aktif ve/veya aktif ol- mayan mineral katkılarının tek bir değirmende birlikte öğütülmesidir ve Kucuk parçacık boyutu oluşur. Bu nedenle öğütülecek farklı malzemelerin sertlik indekslerinin, nemlerinin, oranlarının ve granülometrik beslemelerinin bilinmesi, bu bilgilerle her öğütme haznesinin taşıması gereken öğütme bilyalarının yükünün tasarlanabilmesi için özellikle önemlidir ve üretilecek çimentonun tipolojisine ve fiziksel kalitesine göre de belirlenir.
CC çok yüksek bir inceliğe sahiptir. Kütlesinin %85’inin 1mm gözenekli elekten geçtiği söylenebilir ancak bu değer kilin cinsine, mineralojik bileşimine ve kuvars içeriğine bağlı olacaktır. Örnek olarak kireçtaşı için Bond sertlik indeksinin 10 ila 13 Kwh/Tm, CC için 13 ila 15 Kwh/Tm ve Portland klinkeri için 16 ila 18 Kwh/Tm arasında değişebileceğini söyleyebiliriz. Aralıklar mineralojik bileşime, kuvars içeriğine, kökene vb. bağlı olarak değişebilir.
Bazı durumlarda fırına beslenen ham killi malzemenin kuvars içeriği %25 ila %50 arasında değişebilmektedir. Bu nedenle ara taşlamada bu faktörün dikkate alınması gerekir. CC, kireç taşına daha yakın olmasına rağmen orta düzeyde bir sertliğe sahiptir, çok ince bir granülometrik beslemeye sahiptir, böylece öğütülmesi kireç taşından çok daha kolay olur ve değirmenin ilk odasını oldukça boş bırakır. Geleneksel çimentolarla aynı büyüklükte bir performans elde etmek için, Blaine inceliği de daha büyük olmasına rağmen, N. o 325 elek içinde daha fazla tutulan spesifikasyonlarla güvenli bir şekilde çalışmak mümkün olacaktır. Örnek olarak, 28 günde ≈ 26 MPa performansa sahip bir “Genel Kullanım” için, 325 numaralı elekte %4 ila 7 arasında bir tutma ve 4500 ila 5500 cm2 arasında bir Blaine inceliği ile çalışmak mümkün olacaktır.
Ek olarak, kuvars, öğütülmesi zor olmasına rağmen genellikle büyük bir boyuta sahip değildir, dolayısıyla bu tür öğütmede “öğütme katkısı” rolünü oynayabilir, aynı zamanda bilyalar ve değirmenin astarı üzerinde temizleme etkisi de üretir. Öğütmeye yardımcı olur, böylece öğütmeyi iyileştiren kimyasal karışımı azaltabilir veya önleyebilir. Öte yandan, CC’nin çok düşük granülometrisi nedeniyle, onu doğrudan ayırıcıya besleme olasılığı da incelenebilir. Burada ele alınan fiziksel hususlar, %12’nin üzerindeki değiştirme seviyeleri için an- lamlıdır, ancak düşük ilerleme ile bu değişiklikler pek fark edilmeyecektir. Puzolanik aktivite açısından, Al2O3r- (%) içeriğine bağlı olarak %8’in üzerindeki değiştirme seviyeleri ile önem kazanacaktır.
Bu puzolan içeren çimentoların dozajına gelince, tüm bileşenler (Portland klinkeri, CC, diğer SCM’ler ve alçıtaşı) arasındaki optimal ilişki birçok faktöre bağlı olacaktır. Bu nedenle, her bir dozaj ayrı ve özel olarak incelenmeli ve analiz edilmelidir, aşağıdaki ön kabuller veya koşullara bağlı olarak: Portland çinko minerallerinin bileşimi, üretilen CC’nin reaktivitesi (Al2O3r- (%) ve SiO2r- (%) içerikleri) ve diğerleri arasında SO3’nün optimum içeriği.
Örnek olarak, Şekil 6, aynı dozajda Klinker, CC ve kireçtaşı dolgu maddesi ile ve aynı dozajda iki farklı tipteki Portland çimentosu ile elde edilen mekanik performansları [23] göstermektedir. sırasıyla öğütme inceliği. Bu denemede farklı Al içeriğine sahip iki CC Al2O3r-(%) ve farklı oranında priz düzenleyici olarak eklenen alçı kullanılmıştır.
Şekil 6.Avrupa normlarına göre farklı çimento dozajlarında elde edilen performans[23]
Son olarak, taşıma sistemlerinde, haznelerde ve dağıtıcılarda CC’nin çok düşük granülometrisini ve çok kuru olduğunda reolojik davranışını dikkate almak da önemlidir çünkü haznelerde çığlar meydana gelebilir ve dozajın kontrolü bir miktar zorlaşabilir.
Ayrı öğütme ve karıştırma ekipmanlari ve prosesleri
Şüphesiz birden fazla SCM ile çimento üretimi için en iyi öğütme seçeneği ayrı öğütmedir. Parçacık öğütme açısından ideal olan, benzer sertlikteki malzemelerin öğütülmesidir çünkü bu daha kontrollü ve verimli bir öğütme sağlar. Ara öğütmede, öğütme daha sert malzeme tarafından gerçekleştirilir ve bu, 325 numaralı elekte tutulan miktarı ve Blaine inceliğini belirleyecektir, dolayısıyla daha yumuşak malzemeler “aşırı öğütülecektir” ve bunlar nihai parçacık boyutu dağılımını etkileyecektir ürünün. Mantıksal olarak, bu sistemin yaşayabilirliği ekipmanın mevcudiyetine bağlı olacaktır yani iki değirmen ve bunların üretim kapasiteleri.
Ayrı öğütme, bir üründen diğerine geçişte farklı ürünlerin hazırlanması için gereken süreyi ortadan kaldırarak önemli tasarruf sağlar. Bu hazırlık süreleri, ilgili siloya geçiş yapabilmek için değirmendeki yeni ürünün kalite koşullarının beklenmesi durumunda ekonomik kayıpları ve verimsizlikleri temsil eder. Bunun bir örneği, düşük Klinker/Çimento faktörlü bir üründen daha yüksek Klinker/Çimento faktörlü bir ürüne geçiştir. Üretim maliyeti daha yüksek olan bu çimento, daha düşük spesifikasyona sahip siloya gitmek zorunda kalındığında “kaybolur”.
Öte yandan, ayrı öğütme, değirmenlerin bir çimento türü değil, bir temel ürün üzerinde uzmanlaştırılması yoluyla esneklik ve öğütme verimliliği elde edilmesini sağlar. Harmanlama İstasyonlarında farklı tipte çimentolar üretilecek. Kontrol Odası Operatörü, değirmenini tek bir “temel üründe” uzmanlaştırabilecek ve ürün değişikliği yapmak zorunda kalmadan ve yalnızca üretim ve kaliteyi iyileştirecek ayarlamalar yaparak öğütme sürecinde daha iyi verimlilik, stabilite ve üretkenlik elde edebilecektir.
Değirmenlerin uzmanlaşmasının bir diğer büyük avantajı da oda operatörlerinin değirmen ayarlarını değiştirmek zorunda kalmayacakları ve operasyonlarının gerçekleştirilmesi ve yürütülmesinin daha kolay olacağıdır.
Ayrı öğütme, iki “ara ürün” elde etmenize olanak tanır: birincisi, bir “baz çimento” ve ikincisi, öğütülmesi en kolay malzemeleri içeren bir “karışım”. Baz çimento, üretilecek çimento türüne bağlı olarak yalnızca Portland klinkeri ve priz düzenleyici ve/veya bazı ilave SCM ile oluşturulabilir. Karışım bunun yerine CC, geri kalan SCM’ler ve bileşimine göre yeterli miktarda sertleşme düzenleyici tarafından oluşturulacaktır. Ara ürünlerin her birinin karışım yüzdeleri, bileşenlerinin kalitesine ve üretilecek çimentonun kalitesine veya türüne bağlı olacaktır.
Karışımın ayrı olarak öğütülmesi Blaine inceliği ve istenen muhafaza açısından daha iyi bir kontrol sağlar; bu CC durumunda malzemelerin öğütülmesi Portland klinkerinden daha kolaydır. Bu karışımda öğütülecek malzemelere bağlı olarak, 325 numaralı elek içinde kalan miktara göre “daha kalın” bir öğütme aranabilir, bu da %10 ile %15 arasında olabilir ve Blaine inceliği bunun bir sonucu olabilir. . Bu fiziksel durum, nihai incelikte ve üretilen çimento hamurunun nihai yapısındaki gözenek sisteminin uyumunda büyük önem taşıyacaktır; bu, ara öğütmede ulaşılandan kesinlikle daha kompakt olacaktır. Bu durum şüphesiz aynı zamanda harmanlama istasyonları ile ayrı öğütmede üretilecek çimentoların daha yüksek mekanik direncine ve dayanıklılığına da yol açacaktır.
Son olarak, gördüğümüz gibi, ayrı öğütme, işletimi ve tasarımı basit ama aynı zamanda kullanılacak Dozajlama Sistemleri açısından oldukça zahmetli olan harmanlama istasyonlarının montajını gerektirir, dolayısıyla bu, ikincisi yalan söylüyor. Bir harmanlama istasyonu, yeni, yüksek kapasiteli ve çok yüksek verimli bir değirmene sahip olmaya eşdeğerdir. Ayrıca, hazırlık sürelerine ihtiyaç duymaz ve yalnızca bahsedilen iki ara ürünün karşılık gelen karışımının eklenmesi gerekir: “baz çimento” ve “karışım”. Operasyon esnekliği, sevk lojistiği ve müşteri hizmetleri açısından kazanımlar tartışılmaz. Bu teknoloji için yüksek kaliteli bir dozaj ve karıştırma ekipmanına sahip olmak şarttır. Kapasite tasarımı sevkiyat ve depolama koşullarına göre belirlenecektir.
Sonuçlar
– Kesinlikle,CC Uçucu kül ve diğer doğal veya yapay puzolanlardan daha büyük potansiyele sahip SCM olarak kendisini yeni yeni kanıtlamaya başlıyor. ASTM C618-19 standardına göre doğada silisli ve alüminli yapay puzolanlardır [1] vealüminyumlu R. Talero’ya [3-15] göre kimyasal karakterde, reaktif kimyasallarına göre yüksek kaliteden çok yüksek kaliteye kadar kompozisyon (SiO2r- (%) ve Al2O3r- (%) içerikleri her şeyden önce ve çok özel olarak kontrol edilebilir. Portland klinkeriyle karşılaştırıldığında üretimde CO2 emisyonlarını %75’e düşürerek üretim ve çevreyle sürdürülebilirlik ozelligi vardir.
– Aktive edilebilen kil türleri sadece kaolinitik değil, aynı zamanda illitik ve montmorillonit (smectitic) kil türleridir. Ancak, her durumda, kullanım olanakları temel olarak, yukarıda belirtildiği gibi, özellikle SiO2r- (%) ve Al2O3r- (%) içeriğine bağlıdır ve bu içeriklerin endüstriyel ölçekte termal aktivasyon süreci sırasında üretebiliyor olmamıza dayanmaktadır.
– Fırında optimum kalsinasyon sıcaklığının korunması açısından termal aktivasyonunun proses kontrolü esastır, çünkü bu, fırının en yüksek puzolanik aktivitesini garanti edecektir. CC.Bu nedenle yeni üretilen ürünlerin proses değişkenlerinin ve kalite parametrelerinin kalıcı olarak kontrol edilmesi hayati önem taşımaktadır. CC bunları en iyi kalitenin doğrulanmasının kimyasal ve mekanik parametreleriyle ve performans değişkenleriyle saglanmasina destek olur.
– Ayrı harmanlama istasyonu; kalite, tane büyüklüğü dağılımı, öğütme verimliliği ve ekonomik maliyet açısından öğütme için en iyi seçenektir.
Referanslar
1. ASTM C 618-19 Standard. “Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete”. ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS, Section 4 Construction, Vol. 04.02 Concrete and Aggregates. 2. UNE EN 197-1:2011 Standard. “Cement -Part1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements”. AENOR. Spain. 3. Aramburo, C., Pedrajas, C., Rahhal, V., González, M., Talero, R.: “Calcined clays for low carbon cement: Rheological behavior in fresh Portland cement pastes”. Materials Letters 239, pp. 24–28, 2019. 4. Talero R, Rahhal V “Influence of aluminic pozzolans, quartz and gypsum additions on Portland cement hydration”. 12th Intern. Congress on the Chemistry of Cement, Proceedings, Montreal, Canada, 8-13 july 2007. 5. Rahhal V, Talero R. “Calorimetry of Portland Cement with Metakaolins, Quartz and Gypsum Additions”. J Therm Anal Cal, 91 (3). p. 825-834, 2008. 6. Talero, R., Rahhal, V.: “Calorimetric comparison of Portland cement containing silica fume and metakaolin: Is silica fume, like metakaolin, characterized by pozzolanic activity that is more specific than generic?”. J. Therm. Anal. Cal., 96 (2), pp. 383-93, 2009. 7. Talero R, Bollati M.R., Hernández-Olivares F. “Manufacturing non-traditional mortars and concretes by OPC, metacaolin and gypsum (15,05 %)”. Mater Construcc, 49 (256). p. 29-41, 1999. 8. Talero, R.: “Performance of metakaolin and Portland cements in ettringite formation as determined by Le Chatelier-Ansttet test: Kinetic and morphological differences and new specification”. Sil. Ind. 72 (11-12), pp.191– 204, 2007. 9. Talero R. “Expansive synergic effect of ettringite from pozzolan (metacaolin) and from OPC, co-precipitating in a common plaster-bearing solution, Part II: Fundamentals, explanation and justification”. Constr Build Mater. 25, p. 1139- 1158, 2011. 10. Talero, R.: “Gypsum attack: performance of silicic pozzolans and Portland cements as determined by ASTM C 452-68”. Adv.in Cem. Res. 24 (1), pp. 1-15, 2012. 11. Arámburo C, Pedrajas C, Talero R. “Portland cements with high contents of calcined clay. Mechanical strength and sulfatic attack behaviors”. Materials 2020, 13, 4206, 2020. 12. Lannegrand R., Ramos G., Talero R. “Condition of knowledge about the Friedel’s salt”. Mater Construcc 51 (262), abr./may. / jun. 2001. 13. Jones M.R., Macphee D.E., Chudek J.A., Hunter G., Lannegrand R., Talero R., Scrimeneour, S. N. “Studies using 27Al MAS RMN of AFm and AFt phases and the formation of Friedel’s salt”. Cem Concr Res, 33, p. 177-182 (2003). 14. Mejía R, Delvasto S, Talero R. “Chloride diffusion measured by a modified permeability test in normal and blended cements”. Adv Cem Res, Vol. 15, no3, p. 113-118 (2003). 15. Talero R. “Synergic effect of Friedel’s salt from pozzolan and from OPC co-precipitating in a chloride solution”. Constr Build Mater, 33, p. 164-180 (2012). 16. Trusilewicz L, Fernández-Martínez F, Rahhal V, Talero R. “TEM and SAED Characterization of Metacaolin, Pozzolanic Activity”. J Amer Ceram Soc, 95 (9), p. 2989-2996, 2012. 17. Álvarez-Pérez A, Prada-Pérez JL. “Atlas de asociaciones minerales en lámina delgada”. Vol. I Caps. 12 y 29: ASOCIACIONES MINERALES EN PROCESOS CERÁMICOS”. Fundación Folch. Univ. de Barcelona – España. First Edition: UB 1997. 18. Grim R.F. “Clay Mineralogy”. Mc Graw-Hill, Nueva Tork, pp. 596, 1968. 19. Grimshaw R.W. “The Chemistry and Physics of Clays and Allied Ceramic Materials”, 4th Edition Revised, Ernes Benn Limited, London. 1971. 20. UNE-EN 196-5:2006 Standard. “Methods of testing cement. Pozzolanicity test for pozzolanic cements”. AENOR. 21. UNE 80-225:2012 Standard: “Métodos de Ensayo de Cementos. Análisis Químico: Determinación del Dioxido de Silicio (SiO2) Reactivo en los Cementos, en las Puzolanas y en las Cenizas Volantes” AENOR. 22. Talero, R. New method of wet chemical analysis to determine reactive alumina content in natural and artificial pozzolans. Priv. Communed. 2014. 23. Norma UNE-EN 196-2: 2014. “Método de ensayo de cementos. Parte 2. Análisis químico de cementos”. AENOR.