Çimento Klinker Fazları ve Öğütme Parametreleri Arasındaki İlişkiler Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Mayıs, 2017 Çimento Üretimi ve Enerji Kullanımı  Çimento üretimi, enerji kullanımının yoğun olduğu bir proses olup, bir ton çimentoyu üretmek için gerekli olan enerjinin yaklaşık üçte biri klinker ve katkı maddelerinin öğütülmesinde kullanılır.  Çimento endüstrisi, dünya enerjisinin yaklaşık % 3,5’unu kullanan en büyük endüstrilerden birisidir. Çimento endüstrilerinde, üretim prosesinde harcanan toplam enerjinin % 40’ı öğütmede harcanmaktadır Çimento Üretimi ve Enerji Kullanımı  Çimento üretiminde öğütülebilirlik iki önemli faktörden dolayı önemlidir.  Birincisi; çimentonun özellikleri kimyasal ve mineralojik bileşiminden başka çimentonun inceliğine ve tane boyutu dağılımına bağlıdır.  İkincisi; çimentonun maliyetinde enerji harcamasının 1/3’ü öğütmede sarf edilmektedir.  Sert klinkerin öğütülmesinde yumuşak klinkere göre % 80 daha fazla enerji harcanabilir. Kimyasal ve Mineralojik Bileşim ve Öğütülebilirlik  Klinkerin öğütülebilirliğinde kimyasal ve mineralojik bileşim önemli rol oynar.  SM (silikat modülü) arttıkça öğütülebilirliğin azaldığı, Al O ve serbest CaO miktarının 2 3 yükselmesiyle yine öğütülebilirliğin azaldığı gözlenmiştir.  (C S / C S) oranı veya silikatların ara fazlara oranı, (C S + C S) / (C A + C AF), 3 2 3 2 3 4 azaldığında öğünme zorlaşır ve enerji harcaması artar. Klinker Mikro Yapısı ve Öğütülebilirlik  Öğütülebilirliğe kimyasal ve mineralojik bileşenlerin yanında mikro yapının da etkisi vardır.  Mikro yapının oluşumunda ısıtma ve soğutma hızları ve fırın tipide etkilidir  İnce kristalli yapı, özellikle küçük kalsiyum silikat kristalleri öğütmeyi iyileştirir.  İri kristaller yalnız parçalanmayı zorlaştırmaz, aynı zamanda kırılma alanlarının sayısını artırır. Klinker Bileşenleri Tipik bir portland çimentosu klinkerinde bileşimin % 90’ından fazlasını karma oksit formundaki dört ana bileşen oluşturur. Döner fırındaki reaksiyon ifadelerinden de görüleceği gibi bunlar:  4CaO. Al O .Fe O = (C AF) 2 3 2 3 4  3CaO. Al O = (C A) 2 3 3  2CaO.SiO = (C S) (belit) ve 2 2  3CaO.SiO = (C S) (alit) olmaktadır. 2 3 Klinker Eriyiğinin Oluşumu  İlk eriyik fazı yaklaşık 1260-1310 oC’de oluşur. Klinker eriğin oranı sıcaklık arttıkça yükselir ve 14500C’ de kimyasal bileşime bağlı olarak yaklaşık ağırlıkça %20-30’ a ulaşır.  Portland çimentonun esas içeriği olan C S oluşumunu bu sıcaklıklar sağlar. 3  Sinterleşmenin başladığı anda C S yanında yüksek miktarda bağlı olmayan CaO ortaya 2 çıkar. Eriyik faz ile CaO ve C S katı çözeltiye geçer. 2 Klinkerin Soğutulmasının Mikro Yapıya Etkisi  Çimento klinkeri sinterleşme sıcaklığından öyle hızlı soğutulmalıdır ki C S miktarı 3 mümkün olduğu kadar korunabilsin.  Yavaş soğutmada klinker eriyiğinin C S’ in belirli oranıyla reaksiyona girmesi sonucu 3 C S ve C A oluşur. 2 3  Ayrıca 1250 oC’ nin altında C S kararlı olmayıp C S ve serbest CaO’ ya ayrışma eğilimi 3 2 vardır. Klinkerin Soğutulmasının Mikro Yapıya Etkisi  C S kristal kafesinin içindeki iki değerlikli demir bu ayrışmayı destekler. 3  Dolayısıyla klinker bu reaksiyonların olamayacağı kadar hızlı soğutulma gerektirir.  Ayrıca C A’ nın reaksiyon kabiliyetini (çimentonun katılaşma hızını) uygun şekilde 3 etkileyebilmek için de hızlı soğutulmalıdır. Klinkerin Soğutulmasının Mikro Yapıya Etkisi Yüksek soğutma hızının etkileri şunlardır :  Klinkerdeki gerilme çatlaklarından dolayı öğütme iyileşir.  Alit çözülmesi yoktur ve bu fazın miktarı yüksektir.  Klinkerin şok soğutulması ile oluşan ince kristalli alüminat ve ferrit fazlarının çimento katılaşması yavaşlar.