Vad är Portlandcement?

Många människor blandar ihop begreppen ”cement” och ”betong”. Portlandcement är en tillverkad produkt som är en ingrediens i olika betongprodukter. Portlandcement säljs som ett fint pulver som blandas med vatten och aggregat för att göra Portlandcementbetong (PCC). Portlandcement består av kalciumsilikater, kalciumaluminater, kalciumaluminiumferriter och vanligtvis en del gips. När vatten tillsätts till cementen hydrerar kalciummineralerna och bildar en gel. Det är denna gel som håller ihop aggregaten i betongen.

Det finns åtta typer av Portlandcement, var och en med särskilda användningsområden och kemiska krav. Tillverkningsprocessen är dock i huvudsak densamma och är en produkt av en ugnsoperation. Cementtillverkning är en process i två steg. Material som kalksten som innehåller kalciumoxid blandas med kisel- och aluminiumoxidmaterial som sand, skiffer eller lera. Råvarorna torkas och mals vanligen, och sedan värms blandningen upp i en roterugn för att bilda klinker. Klinkern blandas sedan med gips och andra material och mals till det fina pulver (200 mesh sikt) som kallas portlandcement.

Hur används gjuterisand vid tillverkning av portlandcement?

Gjuterisand betraktas som ett ”alternativt material” som kan ersätta jungfruliga råvaror. Råvaror som används vid tillverkning av portlandcement måste innehålla lämpliga proportioner av kalciumoxid, kiseldioxid, aluminiumoxid och järnoxid. Portlandcementblandningar innehåller vanligtvis 10-12 viktprocent kiseldioxid och 2-5 viktprocent aluminiumoxid och järnoxid. Dessa mineralkomponenter är viktiga beståndsdelar i de flesta gjuterisandar, som därför kan ersätta nya mineraler. Enligt en undersökning från Portland Cement Association 2008 använde 13 av landets cementugnar gjuterisand. Mald kupolhällsslagg kan också användas som råmaterial för cementtillverkning.

Hur presterar portlandcement med hjälp av gjuterisand?

Portlandcement som tillverkas med gjuterisand uppfyller alla kvalitets- och prestandakrav som ställs på portlandcement som tillverkas enbart med jungfruliga material. En studie av American Foundry Society visade att Portlandcement som tillverkas med gjuterisand kan uppvisa högre tryckhållfasthet än Portlandcement som tillverkas med konventionella råvaror.

Gjuterisand används som en tillverkningsråvara vid produktion av Portlandcement. Olika typer av portlandcement har olika kemiska och fysikaliska krav på grund av cementets varierande användningsområden. ASTM Standard C-150, Standard Specification for Portland Cement, anger de olika typerna av portlandcement.

Vilka tekniska problem är förknippade med gjuterisand vid tillverkning av portlandcement?

Gjuterisandens kemiska konsistens är viktigare än de fysiska egenskaperna när det gäller att avgöra lämpligheten för tillverkning av portlandcement. Kiselhalten i gjuterisanden överstiger den lägsta kiselhalt på 80 % som Portlandcementugnarna kräver, och förekomsten av andra grundämnen, t.ex. järn och aluminium, är en tillgång. Lerinnehållet i gjuterisand kan vara ett problem om det orsakar problem med flödesförmågan i cementugnar med våt råvarublandning.

Och även om gjuterisand kan vara en utmärkt råvara för portlandcementtillverkning kan transportavstånd vara ett hinder för att få tag på mer gjuterisand till portlandcementugnarna. Det finns endast 118 cementugnar i USA, varav en del äger intilliggande stenbrott där kalksten och andra jungfruliga aggregat bearbetas för cementtillverkning.

Är det några särskilda QA/QC-frågor som leverantörer och/eller slutanvändare måste vara medvetna om?

Silad gjuterisand kan vara ett önskvärt material för cementtillverkning som råvara om transportavstånden inte utesluter dess användning. Ugnens inmatningssystem är utformade för att hantera material av kornstorlek och siktad gjuterisand är redan ett fint aggregat. Det innebär att man genom att använda gjuterisand undviker de kostnader och miljökonsekvenser som uppstår vid malning av andra råvaror.

Gjuterisand som är avsedd för en cementugn bör siktas så att den är fri från allt skräp, kärnstommar, metallspill och främmande material. Särskilt metallspåner kan skada ugnens inmatningssystem. Kärnor kan malas och blandas med andra sandströmmar så länge som den kemiska konsistensen bibehålls. Natriumsilikatgjuterisand bör undvikas eftersom denna typ av bindemedel förändrar cementets kemi. Den största nackdelen med att öka användningen av gjuterisand vid cementtillverkning är att man måste få tag på de nödvändiga mängderna av silad sand på en jämn basis.

Är det några särskilda miljöfrågor som är förknippade med användningen av gjuterisand i portlandcement?

Portland Cement Association har inrättat ett program för att göra tillverkningen och användningen av portlandcement mer hållbar. Användning av gjuterisand i tillverkningsprocessen för portlandcement bidrar till att skapa en mer hållbar produkt. Det krävs enorma mängder råvaror som innehåller kalk, kiseldioxid, aluminiumoxid och järnoxid för att tillgodose efterfrågan på portlandcement. Cementtillverkning är en mycket energiintensiv industriell verksamhet. Förutom att minska användningen av jungfruliga material sparar användningen av gjuterisand energi genom att man undviker gruvdrift, krossning och malning av jungfruliga råvaror ner till kornstorlek.