Co to jest cement portlandzki?

Wiele osób myli pojęcia „cement” i „beton”. Cement portlandzki jest produktem wytwarzanym, który jest składnikiem różnych produktów betonowych. Cement portlandzki jest sprzedawany jako drobny proszek, który jest mieszany z wodą i kruszywem w celu wytworzenia betonu portlandzkiego (PCC). Cement portlandzki składa się z krzemianów wapnia, glinianów wapnia, aluminoferrytów wapnia i zazwyczaj gipsu. Kiedy do cementu dodana jest woda, minerały wapnia hydratyzują się i tworzą żel. Ten żel jest tym, co trzyma kruszywo razem w betonie.

Istnieje osiem rodzajów cementów portlandzkich, każdy o specjalnym zastosowaniu i wymaganiach chemicznych. Proces produkcyjny jest jednak zasadniczo taki sam i jest produktem pracy pieca. Produkcja cementu jest procesem dwuetapowym. Materiały takie jak wapień, który zawiera tlenek wapnia, są mieszane z materiałami zawierającymi krzemionkę i tlenek glinu, takimi jak piasek, łupki lub glina. Surowce są zazwyczaj suszone i mielone, a następnie mieszanka jest podgrzewana w piecu obrotowym w celu utworzenia klinkieru. Klinkier jest następnie mieszany z gipsem i innymi materiałami i mielony na drobny proszek (sito 200 mesh) znany jako cement portlandzki.

Jak piasek odlewniczy jest używany do produkcji cementu portlandzkiego?

Piasek odlewniczy jest uważany za „materiał alternatywny”, który może być zastąpiony przez surowce pierwotne. Surowce używane w produkcji cementu portlandzkiego muszą zawierać odpowiednie proporcje tlenku wapnia, krzemionki, tlenku glinu i tlenku żelaza. Mieszanki cementu portlandzkiego zawierają zazwyczaj 10-12% wagowo krzemionki oraz tlenki glinu i żelaza (2-5% wagowo). Te składniki mineralne są znaczącymi składnikami większości piasków odlewniczych, które mogą zatem zastąpić pierwotne minerały. Według badania przeprowadzonego w 2008 roku przez Portland Cement Association, 13 z krajowych pieców cementowych zaopatrywało się w piasek odlewniczy. Zmielony żużel żeliwiakowy może być również wykorzystywany jako surowiec do produkcji cementu.

Jak zachowuje się cement portlandzki przy użyciu piasku odlewniczego?

Cement portlandzki wyprodukowany przy użyciu piasku odlewniczego spełnia wszystkie wymagania jakościowe i wydajnościowe cementu portlandzkiego wyprodukowanego wyłącznie z materiałów pierwotnych. Badania przeprowadzone przez American Foundry Society wykazały, że cement portlandzki wyprodukowany przy użyciu piasku odlewniczego może wykazywać wyższą wytrzymałość na ściskanie niż cement portlandzki wyprodukowany przy użyciu konwencjonalnych surowców.

Piasek odlewniczy jest używany jako surowiec do produkcji cementu portlandzkiego. Różne rodzaje cementu portlandzkiego mają różne wymagania chemiczne i fizyczne ze względu na różne zastosowania cementu. Norma ASTM C-150, Standardowa Specyfikacja Cementu Portlandzkiego, określa różne rodzaje cementu portlandzkiego.

Jakie są problemy techniczne związane z piaskiem odlewniczym w produkcji cementu portlandzkiego?

Konsystencja chemiczna piasków odlewniczych jest ważniejsza niż charakterystyka fizyczna w określaniu przydatności do produkcji cementu portlandzkiego. Zawartość krzemionki w piaskach odlewniczych przekracza 80% minimalnej zawartości krzemionki wymaganej przez piece do produkcji cementu portlandzkiego, a obecność innych pierwiastków, takich jak żelazo i aluminium, jest dodatkowym atutem. Zawartość gliny w piaskach odlewniczych może być problemem, jeśli stwarza problemy z płynnością w piecach cementowych z mokrymi procesami mieszania surowców.

Although foundry sand can be an excellent feedstock for Portland cement manufacturing, transportation distances may be an impediment to sourcing more foundry sands for Portland cement kilns. W Stanach Zjednoczonych jest tylko 118 pieców cementowych, niektóre z nich posiadają przyległe kamieniołomy, gdzie wapień i inne kruszywa są przetwarzane do produkcji cementu.

Czy są jakieś szczególne kwestie QA/QC, o których dostawcy i/lub użytkownicy końcowi muszą wiedzieć?

Przesiany piasek odlewniczy może być pożądanym materiałem do produkcji cementu, jeśli odległości transportowe nie wykluczają jego użycia. Systemy podawania do pieca są zaprojektowane do obsługi materiałów o wielkości ziarna, a przesiany piasek odlewniczy jest już drobnym kruszywem. Oznacza to, że użycie piasku odlewniczego pozwala uniknąć kosztów i wpływu na środowisko mielenia innych surowców.

Piasek odlewniczy przeznaczony do pieca cementowego powinien być przesiany, aby był wolny od wszelkich odłamków, rdzeni, metali nieczystych i materiałów obcych. W szczególności złom metalowy może uszkodzić systemy podajników pieca. Odłamki rdzeni mogą być mielone i mieszane z innymi strumieniami piasku pod warunkiem, że zachowana jest spójność chemiczna. Należy unikać piasków odlewniczych z krzemianem sodu, ponieważ ten szczególny rodzaj spoiwa zmienia chemię cementu. Największą przeszkodą w zwiększeniu zastosowania piasku odlewniczego w produkcji cementu jest stałe uzyskiwanie niezbędnych ilości przesianego piasku.

Czy istnieją jakieś szczególne kwestie środowiskowe związane z wykorzystaniem piasku odlewniczego w cemencie portlandzkim?

Stowarzyszenie Portland Cement Association ustanowiło program mający na celu uczynienie produkcji i wykorzystania cementu portlandzkiego bardziej zrównoważonym. Użycie piasku odlewniczego w procesie produkcji cementu portlandzkiego pomaga stworzyć bardziej zrównoważony produkt. Do zaspokojenia popytu na cement portlandzki potrzebne są ogromne ilości surowców zawierających wapno, krzemionkę, tlenek glinu i tlenek żelaza. Produkcja cementu jest bardzo energochłonną działalnością przemysłową. Oprócz zmniejszenia zużycia surowców pierwotnych, stosowanie piasku odlewniczego oszczędza energię poprzez unikanie wydobycia, kruszenia i mielenia surowców pierwotnych do wielkości ziarna.