Mi a portlandcement?

Sokan összekeverik a “cement” és a “beton” kifejezéseket. A portlandcement egy gyártott termék, amely a különböző betontermékek egyik összetevője. A portlandcementet finom por formájában árulják, amelyet vízzel és adalékanyagokkal összekeverve portlandcement betont (PCC) készítenek. A portlandcement kalcium-szilikátokból, kalcium-aluminátokból, kalcium-aluminoferritekből és általában némi gipszből áll. Amikor vizet adunk a cementhez, a kalciumásványok hidratálódnak és gélt alkotnak. Ez a gél tartja össze a betonban az adalékanyagot.

A portlandcementeknek nyolc típusa létezik, mindegyiknek speciális felhasználási és kémiai követelményei vannak. A gyártási folyamat azonban lényegében ugyanaz, és a kemenceüzem terméke. A cementgyártás kétlépcsős folyamat. Az olyan anyagokat, mint a kalcium-oxidot tartalmazó mészkő, összekeverik szilícium-dioxid és timföldes anyagokkal, például homokkal, palával vagy agyaggal. A nyersanyagokat általában szárítják és őrlik, majd a keveréket forgókemencében klinkerré hevítik. A klinkert ezután gipsszel és más anyagokkal keverik össze, és a portlandcementként ismert finom porrá (200 mesh-es szitán) őrlik.

Hogyan használják az öntödei homokot a portlandcement gyártásában?

Az öntödei homokot “alternatív anyagnak” tekintik, amely helyettesítheti a szűz nyersanyagokat. A portlandcement gyártásához használt nyersanyagoknak megfelelő arányban kell tartalmazniuk kalcium-oxidot, szilícium-dioxidot, timföldet és vas-oxidot. A portlandcement-keverékek általában 10-12 tömegszázalék szilícium-dioxidot, valamint timföldet és vas-oxidokat (2-5 tömegszázalék) tartalmaznak. Ezek az ásványi összetevők a legtöbb öntödei homok jelentős összetevői, amelyek így helyettesíthetik a szűz ásványokat. A Portland Cement Association 2008-as felmérése szerint az ország cementgyárai közül 13 öntödei homokot vásárolt. Az őrölt kupolahulladék szintén felhasználható a cementgyártás nyersanyagaként.

Hogyan teljesít a portlandcement öntödei homok felhasználásával?

Az öntödei homokkal előállított portlandcement megfelel a kizárólag szűz anyagokból készült portlandcement összes minőségi és teljesítménybeli követelményének. Az Amerikai Öntödei Társaság tanulmánya szerint az öntödei homokkal gyártott portlandcement nagyobb nyomószilárdságot mutathat, mint a hagyományos alapanyagokból készült portlandcement.

A portlandcement gyártása során az öntödei homokot gyártási alapanyagként használják. A különböző portlandcementtípusoknak a cement eltérő felhasználása miatt eltérő kémiai és fizikai követelményei vannak. Az ASTM C-150 szabvány, a Portlandcementre vonatkozó szabványos előírások a portlandcement különböző típusait jelöli ki.

Melyek az öntödei homokkal kapcsolatos műszaki kérdések a portlandcementgyártásban?

Az öntödei homok kémiai konzisztenciája fontosabb, mint a fizikai jellemzők a portlandcementgyártásra való alkalmasság meghatározásában. Az öntödei homok szilícium-dioxid-tartalma meghaladja a portlandcement-kemencék által megkövetelt 80%-os minimális szilícium-dioxid-tartalmat, és az egyéb elemek, például a vas és az alumínium jelenléte előnyt jelent. Az öntödei homok agyagtartalma problémát jelenthet, ha folyékonysági problémákat okoz a nedves nyersanyagkeverési eljárással működő cementégetőkben.

Az öntödei homok kiváló alapanyag lehet a portlandcement-gyártáshoz, a szállítási távolságok azonban akadályai lehetnek annak, hogy több öntödei homokot szerezzenek be a portlandcement-égetők számára. Az Egyesült Államokban mindössze 118 cementégető kemence van, amelyek közül néhánynak a szomszédos kőbányák a tulajdonában vannak, ahol mészkövet és más szűz adalékanyagokat dolgoznak fel a cementgyártáshoz.

Vannak olyan különleges minőségbiztosítási/ minőségellenőrzési kérdések, amelyekkel a beszállítóknak és/vagy a végfelhasználóknak tisztában kell lenniük?

A szitált öntödei homok kívánatos anyag lehet a cementgyártás alapanyagaként, ha a szállítási távolságok nem zárják ki a használatát. A kemencei adagolórendszereket szemcseméretű anyagok kezelésére tervezték, és a szitált öntödei homok már finom adalékanyag. Ez azt jelenti, hogy az öntödei homok felhasználásával elkerülhetők az egyéb nyersanyagok őrlésével járó költségek és környezeti hatások.

A cementégető kemencébe szánt öntödei homokot úgy kell rostálni, hogy mentes legyen minden törmeléktől, magmaradványtól, hulladék fémtől és idegen anyagtól. Különösen a hulladékfém károsíthatja a kemence adagolórendszereit. A magdarabok őrölhetők és keverhetők más homokáramokkal, amennyiben a kémiai konzisztencia megmarad. A nátrium-szilikátos öntödei homokot kerülni kell, mivel ez a kötőanyagtípus megváltoztatja a cement kémiai összetételét. Az öntödei homok cementgyártásban való használatának növelésével kapcsolatban a legnagyobb hátrányt a szükséges mennyiségű rostált homok folyamatos beszerzése jelenti.

Az öntödei homok portlandcementben való felhasználásával kapcsolatban vannak-e különleges környezetvédelmi kérdések?

A Portland Cement Association létrehozott egy programot a portlandcement gyártásának és felhasználásának fenntarthatóbbá tételére. Az öntödei homok használata a portlandcement gyártási folyamatában hozzájárul egy fenntarthatóbb termék előállításához. A portlandcement iránti igény kielégítéséhez óriási mennyiségű mész-, szilícium-dioxid-, timföld- és vasoxid-tartalmú nyersanyagra van szükség. A cementgyártás nagyon energiaigényes ipari tevékenység. A nyersanyag-felhasználás csökkentése mellett az öntödei homok használata energiát takarít meg azáltal, hogy elkerülhető a nyers nyersanyagok bányászata, zúzása és szemcseméretűre őrlése.