lovesouthernsocial.com

Основной компонент цемента, производство клинкера, может быть очень загрязняющим.

Вы когда-нибудь слышали о клинкере? Это имя может показаться вам не знакомым, но имейте в виду, что оно встречается гораздо чаще, чем вы думаете. В зданиях, домах, тротуарах, этапах и, в основном, любых строительных работах цемент является одним из основных материалов ... И клинкер является основным компонентом, присутствующим в составе цемента.

Клинкер - это зернистый и жесткий материал, как видно на изображении ниже. В целом можно сказать, что клинкер считается однородным порошком (мукой), изготовленным из разного измельченного и смешанного сырья, который при воздействии чрезвычайно высоких температур превращается в камень. Процесс производства этих веществ непрост и может нанести значительный ущерб окружающей среде.

Производственный процесс

Клинкер или портлендский клинкер, как его еще называют, получают путем сжигания измельченного сырья во вращающейся печи при температуре до 1450 ° C. Основным сырьем для производства клинкера является известняк, кроме того, в меньшей степени используются глина и оксиды железа и алюминия.

Итак, первый шаг - извлечь и «очистить» это сырье. Известняковые породы после извлечения подвергаются процессу дробления и дробления до получения тонкого порошка. Затем готовится однородная смесь со всем необходимым сырьем. Эта смесь также относится к мелкому порошку и называется «мука» или «сырая».

Затем этот материал вводят во вращающуюся печь, где он нагревается до температуры 1450 ° C, при которой происходит клинкеризация.

Топливо, которым питаются печи, в большинстве случаев поступает из невозобновляемых источников, таких как нефть и уголь, что отрицательно сказывается на рисках и воздействии на окружающую среду. Среди наиболее используемых видов топлива выделяются некоторые твердые вещества, например нефтяной кокс и бензин, и некоторые газообразные вещества, например природный газ. Среди них нефтяной кокс является основным топливом, используемым для производства клинкера, и это связано с его высокой теплотворной способностью, связанной с его низкой стоимостью приобретения. В дополнение к этим традиционным видам топлива, промышленным отходам и отходам биомассы, древесный уголь и сельскохозяйственные отходы также могут использоваться для подачи в печи.

После прохождения через печь этот материал резко охлаждается воздушным потоком, чтобы стабилизировать его структуру и восстановить тепло. Так производится клинкер, основной материал, необходимый для производства цемента. После этого процесса полученный материал (клинкер) смешивается с гипсом (гипсом) и другими добавками (такими как известняк, пуццолан или шлак), в результате чего образуются различные типы цемента.

Важно подчеркнуть, что при высоких температурах, достигаемых внутри вращающихся печей, происходит химическая реакция кальцинирования известняка. Этот процесс относится к моменту, когда известняк (CaCO3) превращается в негашеную известь (CaO) с выделением большого количества газа CO2.

Воздействие на окружающую среду

Таким образом, считается, что процесс производства клинкера имеет высокий потенциал загрязнения окружающей среды.

Процесс в целом требует большого расхода энергии, как в виде тепловой энергии при сжигании топлива для обогрева вращающихся печей, так и в виде электрической энергии, потребляемой во всем производственном процессе для перемещения машин и производства. включите духовки. Однако большая часть этого потребления связана с расходом тепловой энергии при использовании топлива.

Хотя в процессе производства этого материала непосредственно не образуются твердые отходы, поскольку зола от сжигания топлива во вращающейся печи обычно включается в сам клинкер, на протяжении всего процесса производства клинкера наблюдается высокий уровень выбросов газообразных загрязнителей и твердых частиц.

При сжигании топлива в печах, в основном из невозобновляемых источников, выделяются различные загрязняющие газы, такие как диоксид углерода, оксид серы, оксид азота, оксид углерода, соединения свинца и твердые частицы, которые являются загрязняющими веществами.

И, помимо этого известного источника выбросов, как сообщалось ранее, кальцинирование известняковых пород также является одним из основных факторов, вызывающих выбросы углекислого газа в процессе производства клинкера и, следовательно, цемента, поскольку на каждые 1000 кг Согласно исследованию, кальцит из кальцита (CaCO3) производит 560 кг CaO и 440 кг CO2. На химическую реакцию прокаливания приходится примерно половина выбросов CO2 в этом процессе, а остальное приходится на потребление энергии в виде тепла (сжигание топлива).

По оценкам, для производства тонны клинкера цементная промышленность выбрасывает от 800 до 1000 кг углекислого газа, включая CO2, образующийся при разложении известняка и сжигании ископаемого топлива для поддержания работы печей.

Кроме того, на первом этапе добычи сырья также могут возникать физические воздействия, такие как оползни в карьерах известняка и эрозия из-за вибраций, возникающих в земле. А добыча глины в реках может углубить эти водотоки, уменьшая количество воды в руслах и нарушая существующие среды обитания, что снижает биоразнообразие нескольких регионов.

В Бразилии по данным Геологическая служба США (USGS - Геологическая служба США, на португальском языке), и Управление энергетической информации США (EIA - Управление энергетической информации США), по оценкам, на производство цемента приходится до 7,7% национальных выбросов CO2, образующихся при сжигании ископаемого топлива, причем производство клинкера является крупнейшим источником этих выбросов.

Альтернативы

Совместная обработка

Альтернативой, которая стремится минимизировать воздействие, возникающее в этом производственном процессе, является совместная переработка. Совместная переработка возникла как стратегия улучшения экономических показателей (снижения энергопотребления) цементной промышленности. Этот метод заключается в загрузке вращающейся печи остатками других производств, использовании все меньшего и меньшего количества ископаемого топлива, а также уменьшении образования отходов.

Используются ранее отобранные материалы, которые не подлежат переработке (т. Е. Отбраковываются), имеют высокую теплотворную способность и должны быть полностью исключены. По мнению некоторых национальных компаний, в этом процессе не образуются ни жидкие, ни твердые сточные воды, поскольку зола, которая раньше отправлялась на свалки, теперь включается в клинкер без изменения его приоритетов.

Таким образом, можно совместно обрабатывать различные материалы, такие как шины, смазку, отработанные масла, опилки, растительные отходы, загрязненную почву и упаковку. Больничные, бытовые, радиоактивные, взрывчатые вещества и пестициды не используются. В частности, по шинам и рисовой шелухе исследователи Мигель Афонсу Селлитто, Нельсон Кадель-младший, Мириам Борхардт, Джанкарло Медейрос Перейра и Джеферсон Домингес из Unisinos опубликовали в журнале Ambiente & Sociedade статью о повторном использовании этих материалов. материалы в производстве цемента;

Важно подчеркнуть, что Национальный экологический совет (Конама) рекомендует, чтобы для сжигания отходов в печах для обжига клинкера цементный завод имел все технические и экологические условия, чтобы соответствовать требуемым стандартам выбросов. В этом смысле он должен иметь: современную производственную линию, стабильный, регулируемый и оптимизированный производственный процесс; высокоэффективные устройства для удержания твердых частиц и промывных газов, образующихся при горении; и горелки, специально разработанные для различных видов топлива.

Изменение рецептуры клинкера

Другая найденная альтернатива, помогающая снизить выбросы CO2 при производстве клинкера, - это создание нового «рецепта» клинкера. Чтобы уменьшить расход CO2 при его составе, цементная промышленность начала заменять часть этого материала доменным шлаком - отходами сталелитейной промышленности - а также летучей золой - отходами угольных ТЭЦ.

Самая большая проблема, связанная с этой альтернативой, заключается в том, что сталелитейная промышленность - также с высоким уровнем выбросов CO2 - и образование летучей золы не растут с той же скоростью, что и цементные заводы, что делает долгосрочные стратегии невозможными.

Из-за этого ограничения цементная промышленность в течение нескольких десятилетий также использовала другой материал, который является кандидатом на частичную замену клинкера в его рецептуре: известняковый порошок или «сырой известняковый наполнитель». Наполнитель - это сырье, которое не требует термической обработки (кальцинации) - процесса, требующего высоких энергозатрат и отвечающего за большую часть выбросов CO2 в цементной промышленности.

улавливание углекислого газа

Методы улавливания и хранения углерода чрезвычайно важны для сокращения выбросов этого парникового газа в атмосферу. Эти методы используют физико-химические механизмы для разделения этого загрязнителя и другие методы сжатия для геологического хранения диоксида углерода, выделяемого из постоянных источников, таких как печь для обжига клинкера, используемая при производстве цемента.

В этой связи двуокись углерода должна улавливаться и храниться перед выбросом в атмосферу. Для этого промышленным предприятиям придется инвестировать в новые технологии и адаптацию своих заводов, что потребует больших инвестиций с последующим увеличением цены конечного продукта.