Çimento Ham Maddeleri
Çimento üretiminde döner fırın prosesi sonrasında elde edilen ve yarı mamül olan klinker, ham madde karışımının öğütülmesi ve en az sinterleşme sıcaklığına kadar pişirilmesi ile elde edildiğinden, çimento üretiminde çimento ham maddeleri kimyasal ve minerolojik özelliklerinin önemi büyüktür. Bilindiği gibi, klinkeri oluşturan hammadde karışımı esasen iki bileşenden oluşur. Bunlar doğada bol miktarda bulunan kalsiyum karbonat ve alümina silikatlardır. Bu hammaddelerde aranılan temel nitelikler ise kompozisyonların uygunluğu üretim süreçlerindeki fiziksel uyum (kırma, öğütme, harmanlama vs.) ve ısısal birleşebilme yetenekleridir. Çimento ham maddeleri ile ilgili özet bilgileri yazımızda bulabilirsiniz.
Kalker, organik veya kimyasal orjinli bir sedimenter kayaçtır. Çimento klinkerinin elde edilmesinde, CaCO3 ’ün bütün jeolojik oluşumları kullanılabilmektedir. Kalkerlerin sertlik dereceleri mohs skalasına göre (mohs minerallerin sertlik skalasıdır) 1,8-5,0 arasında değişmektedir. Kalkerler doğada saf olarak bulunmazlar. Bünyelerinde bulunan düşük miktarlardaki SiO2 , Al2O3, Fe2O3 gibi yabancı maddeler, kalkerlerin saflığını ve rengini etkiler.
Kalsit doğada en çok bulunan kalker mineralidir. Çeşitli şekillerde kristal halde bulunan (rombaeder, skalenoeder) camsı parlaklıkta, renksiz saydam yapıdadır. Kalsitin sertlik derecesi 3, özgül ağırlığı 2,7 g/cm³‘tür. Kalsit saf olduğunda, berrak olmasına rağmen opak ve beyaz olup floresan özellikleri bulunmaktadır. Asit içerisinde çözündüğünde CO2 kabarcıkları çıkarır.
Kalsitin ana oluşumlarından olan beyaz mermer çok ince kristallerden oluşmuş saf bir kalsittir. Travertin ise betonumsu ve kesif bir yapıya sahip olup genelde mağaralarda bulunur. Yoğun ve serttir, opaktır. Diğer taraftan tüf ise beyaz olup travertinin gözenekli kalıntılarından meydana gelir.
Aragonit kimyasal yönden kalsitten farklı olmayan aragonitin sadece kristal yapısı değişiktir. Rengi beyaz veya gridir. Genellikle midye, istiridye, salyangoz ve diğer denizde yaşayan hayvanların kabuklarında bulunur.
Mermer kalkerin değişimi ile meydana gelmiş bir kayaçtır. Mermerin esas minerali kalsittir. Mermerler, ısı ve basınç altında değişime uğramış (metamorfoz) kalkerlerdir. Saf minerallerden meydana gelmiş mermerler genellikle sert olup aşınma mukavemetleri yüksektir, içerisinde saf CaCO3 bulunmasından dolayı beyaz çimento üretiminde aranılan bir ham maddedir.
Dolomit kimyasal formülü MgO(CO3)2 olan bir kayaçtır. Geniş depozitler halinde veya bölmeler halinde bulunur. Asitlerle olan reaksiyonu çok yavaştır. Genellikle rengi mat beyaz olmakla birlikte içindeki safsızlıklardan ötürü diğer renklerde olabilir. Klinker üretiminde istenilen bir ham madde değildir.
Marn sedimentasyon neticesi meydana gelmiş kil ve kalkerin karışımı olan bir ham maddedir. Marn içinde ayrıca kuvars partikülleri, mika tabakalarının yanı sıra alüminyum demir oksitleri de bulunabilir. Marn çimento sanayii için önemli bir ham maddedir. Kalker ve kilin homojen bir şekilde içinde bulunduğu doğadaki tek maddedir.
Marnın sertlik derecesi kalkere nazaran daha azdır. Ocak işletmesinin, kırılmasının, öğütülmesinin ve pişirilmesinin kolay oluşu marnı çimento sektöründe aranılan bir ham madde durumuna getirmiştir. Özellikle kalkerli marnın kompozisyonu ile farin (çimento üretimi yarı mamülü olan klinkerin pişmeden önceki hali, hammaddelerin karışımının öğütülmüş hali) kompozisyonu hemen hemen aynıdır. Bu yüzdendir ki kalkerli marna “tabii çimento’’ denilir.
Killer, alkali içeren alüminyum silika hidratlardır. Kilin rengini, içerisinde bulunan maddeler oluşturur. Kırmızı killerde demir oksit miktarı yüksektir. Sarı killerde ise alüminyum oksit oranı yüksektir. Killerin erime noktaları 1150-1870°C arasındadır. 550°C sıcaklığa kadar ısıtıldıklarında bileşik suyunu kaybeder ve bundan sonra su absorplama özelliğini yitirerek yapısı tamamen değişir.
İçerisinde yüksek miktarlarda demir oksit, kum ve kalsiyum karbonat gibi maddeler bulunan killerin kimyasal kompozisyonları saf kil minerallerine nazaran farklılık gösterir. İçinde yabancı maddeler bulunmayan killer beyaz olur. Suyla karıştırıldığında şişip kabarmasına rağmen plastik özellik göstermez. İçinde her zaman bir miktar kalsiyum ve magnezyum bulunmaktadır.
Kaolenler, feldspatların hidrotermal etki neticesinde değişime uğramış alüminyum silikat ürünleridir, içlerinde genellikle kolloidal silika ve killi maddeler bulunur. Beyaz veya sarımtrak renkte olurlar. Kesitleri lif karakterlidir. Şistler, kil orijinli kayaçların değişim neticesi meydana gelmiş kayaçlardır.
Killere göre daha serttir, yaprak halinde ince tabakalardan oluşurlar. Koyu renkli olanların içerisinde kömür ve bitümlü maddeler bulunabilir. İçinde bitümlü maddeler bulunan şistlere bitümlü şist denir. Şistler mikroskop altında incelendiklerinde, içerisinde çok düzgün kuvars tanecikleri, mika pulları, toz halinde kalker ve pirite benzer demir filizleri görülebilir.
Çimento çeşitleri hakkında detaylı yazıya ulaşmak için tıklayınız.
