lovesouthernsocial.com

Основний компонент цементу, виробництво клінкеру, може бути дуже шкідливим

Ви коли-небудь чули про клінкер? Це ім’я може здатися незнайомим, але знайте, що воно зустрічається набагато частіше, ніж ви думаєте. Будинки, будинки, тротуари, сцени і, в основному, будь-які будівельні роботи покладаються на цемент як один із основних матеріалів... А клінкер – це основний компонент, присутній у складі цементу.

Клінкер - це зернистий і жорсткий матеріал, як можна побачити на зображенні нижче. Взагалі можна сказати, що клінкером вважається однорідний порошок (борошно), виготовлений з різної подрібненої та змішаної сировини, який при дії надзвичайно високих температур перетворюється на породу. Процес виробництва цих речовин далеко не простий і може спричинити значний вплив на навколишнє середовище.

Процес виробництва

Клінкер або портлендський клінкер, як його ще називають, отримують випалюванням подрібненої сировини в обертовій печі при температурі до 1450 °С. Основною сировиною для виробництва клінкеру є вапняк, крім того, в меншій мірі використовуються глина та оксиди заліза та алюмінію.

Отже, першим кроком є ​​видобуток і «обробка» цієї сировини. Вапнякові породи після вилучення піддаються процесу дроблення та дроблення до отримання дрібного порошку. Потім проводиться однорідна суміш з усією необхідною сировиною. Ця суміш також відноситься до дрібного порошку і називається «борошною» або «сирою».

Цей матеріал потім вводять у обертову піч, де його нагрівають до температури 1450 °C, після чого відбувається клінкеризація.

Паливо, яке живить печі, в більшості випадків є невідновлюваними джерелами, такими як нафта та вугілля, що негативно впливає на навколишнє середовище. Серед найбільш використовуваних видів палива виділяються деякі тверді речовини, такі як нафтовий кокс і бензин, і деякі газоподібні, наприклад природний газ. Серед них нафтовий кокс є основним паливом, що використовується для виробництва клінкеру, і це пов’язано з його високою теплотворною здатністю, пов’язаною з низькою вартістю придбання. На додаток до цих традиційних видів палива, для живлення печей також можна використовувати промислові та біомасові залишки та відходи, деревне вугілля та сільськогосподарські відходи.

Після проходження через піч цей матеріал різко охолоджується струменем повітря для стабілізації його структури та відновлення тепла. Так виробляється клінкер, основний матеріал, необхідний для виробництва цементу. Після цього процесу отриманий матеріал (клінкер) змішується з гіпсом (гіпсом) та іншими добавками (такими як вапняк, пуцолан або шлак), що утворює різні типи цементу.

Важливо підкреслити, що під час високих температур, що досягаються всередині обертових печей, відбувається хімічна реакція прожарювання вапняку. Цей процес відноситься до моменту, коли вапняк (CaCO3) перетворюється на негашене вапно (CaO), виділяючи велику кількість газу CO2.

Вплив на навколишнє середовище

Тому вважається, що процес виробництва клінкеру має високий потенціал забруднення, що є відповідальним за значний вплив на навколишнє середовище.

Процес в цілому вимагає високого споживання енергії, як у вигляді теплової енергії, спалювання палива для обігріву обертових печей, так і у вигляді електричної енергії, що витрачається на весь промисловий процес для переміщення машин і виготовлення. включити духовки. Однак більша частина цього споживання пов'язана з витратами теплової енергії під час використання палива.

Хоча в процесі виробництва цього матеріалу безпосередньо не утворюються тверді відходи, оскільки зола від спалювання палива в обертовій печі зазвичай включається в сам клінкер, існує високий рівень викидів газоподібних забруднюючих речовин і твердих частинок протягом усього процесу виробництва клінкеру.

При спалюванні палива в печах, переважно з невідновлюваних джерел, виділяються різні забруднюючі гази, такі як вуглекислий газ, оксид сірки, оксид азоту, монооксид вуглецю, сполуки свинцю та тверді частки, які є забруднювальними речовинами.

І, на додаток до цього відомого джерела викидів, як повідомлялося раніше, прожарювання вапнякових порід також є одним з основних факторів, що відповідають за викиди вуглекислого газу в процесі виробництва клінкеру, а отже, і цементу, оскільки на кожні 1000 кг Згідно з дослідженням, кальцинований кальцит (CaCO3) утворює 560 кг CaO і 440 кг CO2. На хімічну реакцію прожарювання припадає приблизно половина викидів CO2 в цьому процесі, тоді як споживання енергії у вигляді тепла (спалювання палива) становить решту.

Підраховано, що для виробництва тонни клінкеру цементна промисловість викидає від 800 до 1000 кілограмів вуглекислого газу, включаючи CO2, що утворюється при розкладанні вапняку та спалюванні викопного палива для підтримки роботи печей.

Крім того, на першому етапі видобутку сировини також можуть виникнути фізичні впливи, такі як зсуви у вапнякових кар’єрах та ерозія через вібрації, що утворюються в землі. А видобуток глини в річках може поглибити ці водотоки, зменшивши кількість води в руслах і порушивши існуючі місця проживання, що зменшує біорізноманіття кількох регіонів.

У Бразилії, за даними з Геологічна служба США (USGS - Геологічна служба США, португальською) та Управління енергетичної інформації США (EIA - Управління енергетичної інформації США), за оцінками, виробництво цементу відповідає за до 7,7% національних викидів CO2, що утворюються від спалювання викопного палива, при цьому виробництво клінкеру є найбільшим джерелом цих викидів.

Альтернативи

Спільна обробка

Альтернативою, яка прагне мінімізувати вплив, що створюється в цьому виробничому процесі, є спільна переробка. Спільна переробка виникла як стратегія покращення економічних показників (зменшення енергоспоживання) цементної промисловості. Ця техніка полягає в заповненні ротаційної печі залишками з інших галузей, використання все менше і менше викопного палива, а також зменшення виробництва відходів.

Використовуються раніше відібрані матеріали, які не підлягають переробці (тобто відходам), які мають високу теплотворну здатність і які необхідно повністю виключити. За даними деяких національних компаній, у цьому процесі не утворюються ні рідкі, ні тверді стоки, оскільки попіл, який раніше відправлявся на сміттєзвалища, тепер вводиться в клінкер без зміни його пріоритетів.

Таким чином, різні матеріали можуть бути оброблені разом, наприклад шини, жир, відпрацьовані олії, тирса, рослинні відходи, забруднений ґрунт та упаковка. Лікарняні, побутові, радіоактивні, вибухові речовини та пестициди не використовуються. Зокрема, що стосується шин і рисового лушпиння, дослідники Мігель Афонсо Селлітто, Нельсон Кадель-молодший, Міріам Борхардт, Джанкарло Медейрос Перейра та Джеферсон Домінґес з Unisinos опублікували статтю в журналі Ambiente & Sociedade (повну статтю читайте тут) про повторне використання цих матеріалів. матеріали у виробництві цементу;

Важливо підкреслити, що Національна екологічна рада (Конама) рекомендує, щоб для спалювання відходів у печах клінкеру цементний завод мав усі технічні та екологічні умови для відповідності необхідним нормам викидів. У цьому сенсі вона повинна мати: сучасну виробничу лінію, стабільний, регульований та оптимізований виробничий процес; високоефективні пристрої для утримання твердих частинок і промивних газів, що утворюються при згорянні; і пальники, спеціально розроблені для різних видів палива.

Зміна складу клінкеру

Іншою альтернативою, яка допоможе зменшити викиди CO2 під час виробництва клінкеру, є створення нового «рецепту» клінкеру. Щоб менше CO2 витрачалося при його складанні, цементні промисловості почали замінювати частину цього матеріалу на доменний шлак – відходи металургійної промисловості – а також на летучу золу – відходи теплоелектростанцій, що працюють на вугіллі.

Найбільшою проблемою, пов’язаною з цією альтернативою, є той факт, що металургійна промисловість – також з високим рівнем викидів CO2 – і виробництво золи не ростуть з такою швидкістю, як цементні заводи, що робить довгострокові стратегії нездійсненними.

Через це обмеження цементна промисловість також протягом кількох десятиліть використовує інший матеріал, який може частково замінити клінкер у його рецептурі: вапняковий порошок або «сирий вапняковий наповнювач». Наповнювач – це сировина, яка не потребує термічної обробки (випалювання) – процес, який вимагає високого енергоспоживання та є причиною більшості викидів СО2 у цементній промисловості.

уловлювання вуглекислого газу

Методи уловлювання та зберігання вуглецю надзвичайно важливі для зменшення викидів цього парникового газу в атмосферу. Ці методи використовують фізико-хімічні механізми для відділення цього забруднювача та інші методи стиснення для геологічного зберігання вуглекислого газу, що виділяється фіксованими джерелами, такими як піч клінкеру, що використовується у виробництві цементу.

У цьому контексті вуглекислий газ слід вловлювати і зберігати перед викидом в атмосферу. Для цього підприємствам довелося б інвестувати в нові технології та адаптацію своїх заводів, що вимагало б великих інвестицій з подальшим підвищенням ціни на кінцевий продукт.