Proizvodnja portland-cementa

Portland-cement (ili silikatni cement) spada u najvažniju skupinu neorganskih vezivnih materijala, hidrauličnih veziva i, među materijalnim dobrima koja se dobivaju procesnom tehnologijom, već dugi niz godina prvi je u svijetu po količini proizvodnje. Proizvodnja hidrauličnih veziva u građevinarstvu, kao preteča današnjeg cementa, datira još iz vremena Rimskog Carstva. Sve do kraja 18. stoljeća koristili su se isključivo prirodni hidraulični dodaci (pucolanska i santorinska zemlja i tras), dok je postupak proizvodnje Portland-cementa otkriven sredinom 19. stoljeća. S vremenom se stjecalo sve više znanja i umijeća o postupcima proizvodnje, što je omogućilo dinamičan razvoj tehnologije cementa. Glavne osobine Portland-cementa u njegovoj primjeni (čvrstoće, postojanost i trajnost betonskog kompozita) poboljšane su zbog ogromnog napretka u karakterizaciji sirovina, pripremi sirovinske smjese, kao i zbog bitnih usavršavanja u strojarskoj opremi i procesu proizvodnje. Posljednje dvije značajke utjecale su na ekonomičnost procesa, posebno na uštedu energije, odnosno efikasnost termičkog procesa proizvodnje Portland-cementnog klinkera. Proizvodnja Portland-cementa složen je tehnološki proces u kojem polazni materijal (sirovine) bitno izmijeni svoj sastav i osobine transformirajući se u Portland-cementni klinker, koji pak poslije meljave s gipsom, u primjeni (uz dodatak vode) dobiva osobine cementnog veziva (cementna pasta). Stoga, za ispravno vođenje procesa proizvodnje, tj. da se pečenjem sirovinske smjese dobije najkvalitetniji produkt, treba poznavati kemijske reakcije koje se odvijaju prilikom zagrijavanja sirovinske smjese i hlađenja sinterovanog produkta, kao i uvjete u kojima će promatrani sustav postići potpunu kemijsku ravnotežu. Glavni kemijski procesi nastajanja Portland-cementa odvijaju se visokotemperaturnim reakcijama u čvrstom stanju, te upravo o njihovim brzinama i ravnotežnim uvjetima zavise njegove osobine i kvaliteta. Danas se u pogledu kvalitete proizvoda, sniženja troškova poslovanja te zaštite okoliša, pred tehnološki proces proizvodnje cementa stalno postavljaju novi zahtjevi. To su osiguranje kakvoće, što traži ujednačena svojstva različitih proizvoda koji odgovaraju potrebama tržišta, zaštita okoliša uz minimiziranje otpada i emisije, smanjenje pogonskih troškova, niži troškovi upravljanja i održavanja, maksimalno vremensko iskorištenje postrojenja, smanjenje emisije polutanata u okoliš, optimalno korištenje sirovina, pronalaženje pogodnijih sirovina i goriva, i mogućnost zamjene goriva otpadnim materijalima i slično. Ovaj udžbenik je koncipiran na taj način da pokuša dati odgovore na većinu od nabrojanih pitanja. Po svojoj strukturi udžbenik je podijeljen u šesnaest poglavlja: 1. Osnove proizvodnje Portland-cementa, 2. Kemijski i mineraloški sastav cementa, 3. Eksploatacija sirovina, 4. Sušenje cementnih sirovina, 5. Mljevenje cementnih sirovina, 6. Uređaji za transport sirovinskog brašna, 7. Proizvodnja Portland-cementnog klinkera, 8. Peći za pečenje Portland-cementnog klinkera, 9. Predgrijači (izmjenjivači topline), 10. Hladnjaci Portland-cementnog klinkera, 11. Mljevenje Portland-cementnog klinkara, 12. Separacija mljevenog Portland-cementnog klinkera, 13. Transport, skladištenje, isporuka i otprema Portland-cementa, 14. Otprašivanje i otprašivači, 15. Dodatak: Proizvodnja Portland-cementa - primjer održive tehnologije i razvoja i 16. Literatura, čiji slijed zapravo predstavlja put transformacije sirovinskih komponenata u ciljni produkt, Portland-cement. Udžbenik je nastao kao rezultat višegodišnjeg radnog iskustva (jednog od autora) u industriji te višegodišnje znanstvene i stručne aktivnosti oba autora kako na polju edukacije tako i na polju istraživačkog rada. Pri pisanju ovog udžbenika, osim niza za tu oblast relevantnih međunarodnih časopisa te objavljenih naučnih i stručnih knjiga, korišteni su zbornici s međunarodnih naučno-stručnih skupova, zbornici s međunarodnih simpozija i kongresa, kao i važniji radovi iz domaćih časopisa. Na Tehnološkom fakultetu u Tuzli i na Kemijsko-tehnološkom fakultetu u Splitu sluša se veći broj kolegija iz oblasti procesnog inženjerstva koji zahtjevaju proučavanje i objašnjenje osnovnih tehnoloških procesa, odnosno analizu, simulaciju, matematičko modeliranje, projektiranje i dizajn procesa, a čijim se ovladavanjem egzaktno mogu rješavati veoma složeni i najrazličitiji industrijski problemi. Zato očekujemo da će ovaj pisani materijal svrsishodno poslužiti kao dragocjena dopuna postojećoj literaturi. Ovaj je udžbenik namijenjen u jednakoj mjeri studentima tehnoloških fakulteta (dodiplomskog, poslijediplomskog, specijalističkog odnosno doktorskog studija), kao i inženjerima u praksi čija je oblast interesiranja procesno inženjerstvo, odnosno proizvodnja cementa. Udžbenik sadrži naučna i praktična saznanja usmjerena prema sagledavanju i rješavanju tehnološko-ekonomskih problema koji se javljaju pri proizvodnji Portland-cementa, tako koncipirana da ih svaki student, odnosno inženjer može lako razumjeti i primijeniti u praksi. Teoretska razmatranja su smještena na taj način da ih inženjer-praktičar može lako uočiti i proučiti u mjeri koja mu odgovara, a punu pažnju usmjeriti na praktičnu problematiku. Na kraju želimo zahvaliti recenzentima rukopisa prof. dr. sc. Vanji Martinac, prof. dr. sc. Viktoru Grilcu, i dr. sc. Tomažu Vuku na temeljitom pregledu, te na dragocjenim savjetima i korisnim prijedlozima za poboljšanje rukopisa. Njihov kritički osvrt korisno nam je poslužio za formiranje sadržaja i strukture udžbenika. Također zahvalnost dugujemo brojnim privrednim subjektima koji su svojom financijskom potporom omogućili štampanje ovog udžbenika. Autori Tuzla - Split, septembar/rujan, 2010. godine. IZVOD IZ RECENZIJA:... Na našem jezičnom području ne postoji sličan rad istog sadržaja, koji bi tako jasno, temeljito i metodički dobro obradio proizvodnju Portland-cementa. Autori su, služeći se odgovarajućom literaturom sustavno i metodički uz niz tabelarnih podataka i slika, obradili tematiku proizvodnje cementa, koja se kreće od znanja o sirovinama i načinu njihova pribavljanja, mehaničkih operacija drobljenja, mljevenja, prosijavanja i transporta, procesa toplinske opskrbe, kemijske pretvorbe u termičkoj obradi sirovine, preradi i finalizaciji proizvoda kako bi se osigurala kvaliteta proizvoda uz održivi razvoj........Prikazani matematički modeli na kraju pojedinog poglavlja, a koji predstavljaju dio njegove cjeline jesu jasan vodič studentu da nakon što je usvojio osnovna znanja iz matematičkog modeliranja, analize i simulacije procesa može isto svrsishodno primijeniti te u potpunosti pratiti sveukupni tehnološki proces od sirovine do konačnog produkta. Iako su opisana područja u stalnom znanstvenom i tehničkom razvoju, autorima je pošlo za rukom da ipak cjelovito prikažu glavne faze zahtjevnog tehnološkog procesa proizvodnje Portland-cementa, vodeći računa o provođenju sustava upravljanja okolišem i osiguranja kvalitete. Dr. sc. Vanja Martinac, red. prof. ....... Unutar poglavlja bogato je obrađen povijesni pregled razvoja tehnologije, sve do današnjih dana. Dijelom je prikazan i razvoj industrije cementa na području nekadašnje Jugoslavije. Upravo je taj povjesni pregled veoma dobar izvor informacija o razvoju industrije cementa, što u drugim sličnim knjigama teško da možemo naći. Znanje o povijesnoj evoluciji tehnologije se nažalost često zanemaruje, iako bi trebalo biti važan dio obrazovanja mladih inženjera. ........ Obrada pojedinačnih tehnoloških procesa sadrži materijalno-energetske bilance i matematičke modele, koji su korisni i upotrebljivi u simulaciji procesa. Modeliranje procesa je važan dio knjižnog priručnika, jer omogućava bolje razumijevanje uzajamnog djelovanja i uveliko povećava korisnost književnog gradiva. Knjiga vrlo detaljno opisuje specifična rješenja unutar tehnoloških sklopova i provjerena rješenja pojedinačnih proizvođača tehnološke opreme. …....Tematika tehnologije proizvodnje cementa vrlo je široka... Zato je vrlo teško u jednom dijelu jednakomjerno pregledno i dovoljno cjelovito obraditi sve te elemente. Autorima je to poprilično dobro uspjelo. .......Knjiga omogućava čitatelju (student ili inženjer u praksi) efikasnu integraciju procesno-tehničkog znanja, tehnoloških iskustava i podataka iz literature. Predloženo knjižno gradivo poštuje suvremena didaktička, načela, kao što su: postupnost, sistematičnost, demonstrativnost, primjenljivost znanja, aktivnost i mogućnost individualizacije. Stoga je dobra osnova za početne studije ovih procesa i zasigurno će ostvariti svoju svrhu. Dr. sc. Viktor Grilc, red. prof. Dr. sc. Tomaž Vuk, izv. prof.