Interested Article - Цементный клинкер

Кли́нкер (в цементной промышленности) — промежуточный продукт при производстве цемента.

Впервые получен французом Луи Вика в 1817 году. Название клинкер происходит от его сходства с обожженным кирпичом ( Клинкерный кирпич ).

Производство цемента

При нагревании смеси, полученной из известняка (около 75 % - состоящ. преимущественно из карбоната кальция (CaCO3)) и глины (Около 25 % - состоящ. преимущественно из каолинита (Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈), его состав: 47 % (от массы) оксида кремния (IV) (SiO ₂ ), 39 % оксида алюминия (Al ₂ О ₃ )) или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры 1450°С происходит частичное плавление и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента, клинкер перемешивают с несколькими процентами гипса (около 5 %, что зависит от марки гипса и содержания SO ₃ в клинкере) и тонко перемалывают. Гипс управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция . Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО , 22 % SiO ₂ , 5 % Аl ₂ О ₃ , 3 % Fе ₂ O ₃ и 3 % других компонентов.

Его также можно комбинировать с другими активными ингредиентами или добавками к цементу для производства других типов цемента , в том числе в соответствии с европейским стандартом EN 197-1: [5]

CEM I: чистый портландцемент (обычный портландцемент, OPC).
CEM II: композитные цементы с ограниченным добавлением известнякового наполнителя или доменного шлака (BFS).
CEM III: доменный цемент BFS-OPC
CEM IV: пуццолановые цементы
CEM V: композитные цементы (с большими добавками BFS, летучей золы или микрокремнезема )

Четыре главные фазы клинкера

Алит

Является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50—70 %. Это трёхкальциевый силикат, 3СаO*SiО ₂ (сокращенно обозначают C ₃ S), состав и структура которого модифицированы за счёт размещения в решётке инородных ионов, особенно Mg ²⁺ , Аl ³⁺ и Fе ³⁺ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Белит

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. Это двукальциевый силикат 2СаO*SiО ₂ (C ₂ S), модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Алюминатная фаза

Целлит

Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат 3СаO*Al ₂ O ₃ , существенно изменённый по составу, а иногда и по структуре, за счёт инородных ионов, особенно Si ⁴⁺ , Fe ³⁺ , Nа ⁺ и К ⁺ . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание реагент, обычно гипс.

Алюмоферритная фаза

Браун-миллерит

Ферритная фаза (CaAlFe) составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. Это — четырёхкальциевый алюмоферрит 4CaO*Al ₂ O ₃ *Fe ₂ O ₃ , состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в более поздние сроки.

В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция. С химической точки зрения портландцементный клинкер состоит из следующих основных компонентов: