水泥制造的故事

在进入五个并行路线中的每一个的细节之前,必须在建议这些减少的工业背景上提供更多背景。在下面的章节中,更多信息提供了水泥的特点,其生产过程和使用以及现在划分的扇区已经实现了已经实现的减排。

什么是水泥?

水泥是一种细、软、粉状物质,主要用于将细砂和粗集料结合在一起。水泥是一种胶,起水力粘结剂的作用,也就是说,当加水时,它会变硬。每个人都知道水泥这个词,但它经常与混凝土或砂浆混淆。水泥是混凝土和砂浆的关键成分,在使用前总是与其他材料混合:

  • 水泥与水、沙子和砾石混合形成混凝土,这是绝大多数水泥的用途。
  • 水泥与水,石灰和沙子形成砂浆。

很长一段时间以来,水泥和混凝土一直被用来建造耐久的结构。建成于公元80年的罗马竞技场是混凝土结构如何抵御时间的一个很好的例子。罗马人使用的水泥是用当地的原材料,白垩和火山灰在明火中加热制成的。现代版本的水泥,被称为波特兰水泥,早在19世纪早期就被开发出来,并一直在改进。

27种常见胶结物这可以分为五个一般类别(CEM I Portland水泥,CEM II Portland-Composite水泥,CEM III Blastfurnace水泥,CEM IV Pozzolanic水泥,以及CEM V复合水泥)和三种强度等级:普通,高,非常高。常见水泥的标准进一步规定了抗硫酸盐的7个硫酸盐,3个明显的低早期高度高炉水泥和2个硫酸盐抗早期强度高炉水泥。还有许多特殊水泥,如超级硫酸盐 - 水泥,非常低热水泥和钙铝酸钙水泥。

什么是混凝土?

混凝土是水泥,水聚集体的混合物,在某些情况下,少量称为混合物。聚集体占混合物和水泥和水的约60-75%的余下。聚集体通常是诸如砾石,碎石,砂或再生混凝土的惰性粗糙材料。选择的聚集类型取决于混凝土的应用。由于水泥的特殊装订性能,混凝土是一种非常有弹性的耐用材料,可以承受重载和抵抗环保极端。

水泥和混凝土

绝大多数水泥用于制作混凝土。因此,任何路线图也必须考虑到最终产品,即混凝土。这尤其相关,因为随着更多的新水泥类型,使混凝土所需的水泥量可能会有所不同。

有效地利用水泥产品和混凝土以及这些产品的寿命结束方面对混凝土的可持续性有直接影响。因此,这种路线图也将研究创新的施工方法,允许重用混凝土建筑元件和组件。

水泥制造

水泥化过程可分为两个基本步骤:

  • 熟料(水泥的主要成分)首先在窑中以高达2000°C的窑制成,其加热诸如石灰石(碳酸钙)的原料,少量其他材料(例如粘土)至1,450℃。在该方法期间,称为煅烧,将碳酸钙(石灰石)转化成氧化钙(石灰),然后将其与原料中的其他成分反应,以形成新的矿物质,共同称为熟料。将近熔融材料快速冷却至100-200℃的温度。
  • 熟料与石膏和其他材料一起被磨碎,生产出被称为水泥的灰色粉末。
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熟料生产

采石原材料

水泥植物通常靠近天然存在的材料,如石灰石,马尔或粉笔,这些材料从争吵中提取,提供碳酸钙(CaCO 3)。可能需要非常少量的材料,例如铁矿石,铝土矿,页岩,粘土或砂,以提供产生所需熟料所需的额外的矿物成分,氧化铁(Fe2O3),氧化铝(Al 2 O 3)和二氧化硅(SiO 2)。

破碎

原料被调斥并运输到初级/二级破碎机上并分成10厘米。

生膳磨削

破碎后,将原料混合在一起以产生“生餐”。为确保高水泥质量,原材料的化学和随后的原料膳食非常仔细地监测和控制。

预热

来自窑炉的热废气在粉末状生料进入窑炉前对其进行预热。预热器由一系列旋风分离器组成,通过旋风分离器的生料被旋转的热烟气以物料流动的相反方向通过。在这些旋风分离器中,热能(热)从热烟道气中回收,其好处是使生料预热,提高了工艺效率,所需燃料更少。根据原料的水分含量和热回收要求,一个窑可能有多达六个阶段的旋风,在每个额外阶段增加热回收。

预算

煅烧是把石灰石变成石灰的过程。在现代装置中,高温反应部分发生在“分解炉”中,分解炉是窑炉上方预热器底部的燃烧室,部分反应发生在窑炉中。在这里,石灰石的化学分解,通常产生60%的总CO2发生水泥制造过程的排放。燃料燃烧产生了其余的2

旋转窑中的熟料生产

然后在1000℃左右的温度下进入窑内。燃料(如煤、石油焦、天然气、石油和替代燃料)以高达2000°C的温度直接进入回转窑,以确保原料达到高达1450°C的材料温度。窑炉(一个砖砌的金属管,宽3-5米,长30-60米)每分钟旋转3-5次,原料流经窑炉内逐渐变热的区域,流向火焰。高温会引起化学和物理反应,使粉部分融化成熟料。还有一些较老的、效率低得多的技术,例如湿窑,原料以湿泥浆的形式注入,而不是像干窑那样以粉末的形式注入。然而,湿窑几乎已经被淘汰,今天超过90%的欧洲水泥熟料是在干窑中生产的。

冷却和存储

从窑中,使用大量空气冷却热熟料,其中一部分可以用作燃烧空气。冷却器对于创建定义水泥性能的熟料矿物是必不可少的。在该过程中,预热燃烧空气,从而最小化系统的总能量损失。熟料通常在现场使用,但可以用卡车,火车或船舶运输到其他磨削植物。

水泥研磨

在熟料中加入约4-5%的石膏,以控制最终水泥的凝结时间。冷却后的熟料和石膏混合物被磨成一种叫做普通硅酸盐水泥(OPC)的灰色粉末,或者可以与其他矿物成分一起磨成粉末来生产,例如,硅酸盐复合水泥(PCC)。传统上,球磨机被用于研磨,尽管更有效的技术,如辊压机和立式磨机或它们的组合被用于许多现代工厂。

混合

水泥也可以与其他细磨矿物成分混合,如大量的矿渣、粉煤灰、石灰石或其他材料来替代部分熟料,因此往往能显著降低CO2排放。

存放在水泥筒仓

最终产品是均质化的,储存在水泥筒仓中,然后派遣到包装站(用于袋装水泥)或筒仓,用于通过水,道路或轨道运输。