Çimento Nedir? Nasıl üretilir? Hammaddeleri nelerdir?
Havada ve suda sertleşen, sertleştikten sonra suya karşı dayanıklılık özelliği gösteren bağlayıcı maddelere çimento denir. Diğer bir tarif ile başlıca silisyum, kalsiyum, alüminyum ve demir oksitler ihtiva eden hammaddelerin sinterleşme sıcaklığına kadar (yaklaşık 1350 ℃) pişirilmesi sonucu elde edilen yarı mamul olan klinkerin, tek veya daha fazla katkı maddesi eklenerek öğütülmesiyle elde edilen hidrolik bağlayıcı madde olarak tanımlamak da mümkündür.
Çimento denilince ilk akla gelen Portland çimentosudur. Portland çimentosunun günümüze kadar üretim teknolojisinde büyük değişmeler olmasına rağmen bileşimi neredeyse aynı kalmıştır. Killi ve kalkerli maddelerin uygun oranlarda karıştırılarak yaklaşık 1400-1500°C sıcaklıkta pişirilmesi ile katı parçacıklar halinde klinker elde edilir. Klinkerin uygun miktarda alçıtaşı ile öğütülmesi ile portland çimentosu oluşur. Kalsiyum oksit ve silisyum dioksit klinker üretim için gerekli olan başlıca hammaddelerdir. Klinkerin erime sıcaklığını düşürmek amacıyla alüminyum oksit ve demir oksite de ihtiyaç vardır. Kalker ve kil mineralleri genellikle bu kimyasal özelliklere sahiptir. Ayrıca ‘kalkerli marn’ da bu minerallerin doğal karışımı olarak eklenebilir. Klinker için gerekli olan kalsiyum oksit kalkerden, silisyum dioksit, alüminyum oksit ve demir oksit ihtiyaçları kilden elde edilir.
Jeolojide sedimenter kayaçlar olarak bilinen kireçtaşı, kil ve marn çimento üretiminde kullanılan ana hammaddeleri oluşturmaktadır. Çimento üretiminde kullanılacak hammaddelerin uygunluğu kimyasal bileşimlerinden tespit edilir. Kireçtaşı bileşeni için kireç standardı bir kriterdir.
Hammaddelerin yanında, klinker üretimi için gerekli olan katkı maddeleri, ham karışımın kimyasal bileşimini düzeltici yönde etkiye sahiptir. Klinkerin öğütülme aşamasında katkı maddesi olarak alçıtaşı, yapay ve doğal puzolanik maddeler, yüksek fırın cürufu, silisli ve kalkerli uçucu küller, silika füme nin yanı sıra son yıllarda belirli oranlarda kalkerin de farklı tip çimento elde etmek amacıyla kullanıldığı görülmektedir. Kalker yataklarının kimyasal özelliklerinin yanı sıra; fabrikaya yakın olması, çimento üretiminde maliyeti etkileyen önemli bir etkendir. Buna ek olarak yine kalkerin sökülebilirliği, kırılabilirliği, öğütülebilirliği ve pişebilir niteliklerde olması, düşük nem içermesi ve homojen olması üretim maliyetine yansımaktadır.
Hammadde ocağından elde edilen kalker, kil ve marn taşıyıcı araçlara yüklenerek kırıcıların bölümüne getirilir. Ocaktan getirilen hammaddelerin boyutları çeneli kırıcı da 25×25 milimetreye düşürülür. Çeneli kırıcılarda tozsuzlaştırma ünitesi bulunmaktadır. Kırma işleminden sonra hammaddeler çeşitlerine göre stoklanmaktadır. Bu esnada tozların transfer noktalarında bulunan torbalı filtreler sayesinde geri kazanımı sağlanır. Ardından hammaddeler değirmende öğütülerek farin haline getirilir. Farinin ana bileşeni kireç ve silistir. Bu karışım orantılanmasına dikkat edilir. Kalker ya da marn gibi kalsiyum karbonat içerikli kayaçlardan ortama kireç girer. Kil silis için ise başlıca kaynak olmaktadır. Ardından alümin ve demir oksit gelir. Magnezyum ve alkali oksitler ise daha az miktarda bulunur. Farin silolardan tartılarak alınır ve ön ısıtıcı kuleye beslenir. Bu kule siklonlardan oluşmaktadır. Farin 30℃ den itibaren 1000℃’ye kadar ısıtılarak % 90 oranında kalsine işlem gerçekleşir. Bu işlem tamamen kapalı bir sistemdir ve çevreyi etkileyen bir madde yaymaz.
Siklondan çıkan farin döner fırın içine akar. Farinin fırında pişme esnasında önce hammadde içindeki oksitler serbest hale gelir, sıcaklık yükseldikçe ise aralarında yeni bileşikler oluşur. Ön ısıtıcıdan gelen farin granüle hale getirilir böylece döner fırında 1500℃ de pişirilerek kalsine edilmesi sağlanır. Bu işlemle birlikte klinker elde edilmiş olur. Ardından 1300℃’de fırından çıkarılan klinker soğutularak sıcaklığı 100℃ ye kadar düşürülür. Klinker çimento üretiminde bir ara ürün sayılmaktadır. Bu ara ürünün bir miktar kalsiyum sülfat ile öğütülmesi ile birlikte çimento elde edilir. Klinker ve alçının öğütülmesinde yaygın olarak bilyalı değirmenler kullanılır.
Modern çimento fabrikalarında ise enerji tasarrufu sağlamak için farine fırına girmeden önce bir ön ısıtma işlemi uygulanır. Seri halde bulunan siklonlarda farin taneleri fırından gelen sıcak gazlar ile savrularak ısıtılır ve kısmen kalsine olurlar. Bu işlem yükseklikleri 60 metreyi geçen ön ısıtma kulelerinde gerçekleşir.
Çimento cinsi betonda kullanım seçimi: https://volkanatabey.com.tr/cimento-cinsi-beton-mukavemetini-nasil-etkiler
