클링커: 그것이 무엇인지, 환경에 미치는 영향과 대안

시멘트의 주성분인 클링커 생산은 매우 오염될 수 있습니다.

수갑

클링커라고 들어보셨나요? 이 이름이 낯설게 들릴 수도 있지만 생각보다 훨씬 더 일반적이라는 사실을 알고 있습니다. 건물, 주택, 보도, 무대 및 기본적으로 모든 토목 건설 작업은 기본 재료 중 하나로 시멘트에 의존합니다. 그리고 클링커는 시멘트 구성에 존재하는 주요 구성 요소입니다.

클링커는 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 세분화되고 단단한 물질입니다. 일반적으로 클링커는 서로 다른 분쇄 및 혼합 원료로 만들어진 균질한 분말(밀가루)로 간주되며 극도로 높은 온도에 노출되면 암석으로 변합니다. 이러한 물질의 생산 과정은 단순하지 않으며 상당한 환경 영향을 일으킬 수 있습니다.

생산 과정

클링커 또는 포틀랜드 클링커라고도 알려져 있는 것은 최대 1450°C의 온도에서 회전식 가마에서 분쇄된 원료를 연소시켜 얻습니다. 클링커를 제조하는 주원료는 석회석이며 그 외에 점토, 철, 산화알루미늄 등도 소량 사용된다.

따라서 첫 번째 단계는 이러한 원료를 추출하고 "정제"하는 것입니다. 석회암 암석은 추출된 후 미세한 분말이 얻어질 때까지 파쇄 및 파쇄 과정을 거칩니다. 그런 다음 필요한 모든 원료와 함께 균질한 혼합물이 수행됩니다. 이 혼합물은 또한 미세한 분말을 가리키며 "밀가루" 또는 "생"이라고 합니다.

그런 다음 이 재료를 회전식 가마에 넣고 1450°C의 온도로 가열하면 클링커화가 발생합니다.

오븐에 공급되는 연료는 대부분의 경우 석유 및 석탄과 같은 재생 불가능한 출처에서 나오므로 환경에 대한 위험과 영향에 부정적인 영향을 미칩니다. 가장 많이 사용되는 연료 중 석유 코크스 및 가솔린과 같은 일부 고체와 천연 가스와 같은 일부 기체가 눈에.니다. 이 중 석유 코크스는 클링커 제조에 사용되는 주요 연료이며, 이는 낮은 취득 비용과 관련된 높은 발열량 때문입니다. 이러한 전통적인 연료, 산업 및 바이오매스 잔류물 및 불량품 외에도 목탄 및 농업 잔류물을 오븐에 공급하는 데 사용할 수도 있습니다.

이 재료는 오븐을 통과한 후 공기 분사로 급격하게 냉각되어 구조를 안정화하고 열을 회수합니다. 시멘트 제조에 필요한 기본 재료인 클링커가 이렇게 만들어집니다. 이 공정 후에 얻은 재료(클링커)는 석고(석고) 및 기타 첨가물(예: 석회석, 포졸란 또는 슬래그)과 혼합되어 다양한 유형의 시멘트를 생성합니다.

회전 가마 내부에 도달하는 고온 동안 석회석 소성 화학 반응이 발생한다는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 이 과정은 석회석(CaCO3)이 생석회(CaO)로 변형되어 다량의 CO2 가스를 방출하는 순간을 말합니다.

환경 영향

따라서 클링커 제조 공정은 오염 가능성이 높아 환경에 중대한 영향을 미치는 것으로 판단됩니다.

이 공정은 전체적으로 회전식 가마를 가열하기 위해 연료를 연소시키는 열 에너지 형태와 기계를 이동하고 제조하기 위해 전체 산업 공정에서 소비되는 전기 에너지 형태로 높은 에너지 소비를 필요로 합니다. 오븐을 돌립니다. 그러나 이러한 소비의 대부분은 연료 사용 중 열 에너지 소비와 관련이 있습니다.

이 재료의 제조 공정은 고형 폐기물을 직접 생성하지 않지만 회전 가마에서 연료를 태울 때 나오는 재는 일반적으로 클링커 자체에 포함되기 때문에 클링커 제조 공정 전반에 걸쳐 가스 오염 물질과 입자상 물질의 배출이 높습니다.

용광로에서 연료를 태울 때 주로 재생 불가능한 소스에서 발생하는 연소는 이산화탄소, 황산화물, 질소 산화물, 일산화탄소, 납 화합물 및 미립자 물질과 같은 다양한 오염 가스를 방출하며, 이들 모두는 오염 물질입니다.

그리고 이전에 보고된 바와 같이 이 알려진 배출원 외에도 석회암 암석의 소성은 클링커 제조 공정에서 이산화탄소 배출에 책임이 있는 주요 요인 중 하나이며, 결과적으로 시멘트의 1,000kg 당 한 연구에 따르면 소성 방해석(CaCO3)은 560kg의 CaO와 440kg의 CO2를 생성합니다. 하소의 화학 반응은 이 과정에서 배출되는 CO2 배출량의 약 절반을 차지하는 반면 열(연료 연소) 형태의 에너지 소비는 나머지를 차지합니다.

1톤의 클링커를 생산하기 위해 시멘트 산업은 석회석의 분해와 가마의 가동을 유지하기 위한 화석 연료의 연소로 인해 발생하는 CO2를 포함하여 800~1,000kg의 이산화탄소를 배출하는 것으로 추정됩니다.

또한, 원료 추출 1단계에서 석회석 채석장의 산사태, 지반에서 발생하는 진동에 의한 침식 등의 물리적 충격도 발생할 수 있다. 그리고 강에서 점토를 추출하면 이러한 수로가 깊어져 바닥에 있는 물의 양이 줄어들고 기존 서식지가 교란되어 여러 지역의 생물 다양성이 감소할 수 있습니다.

브라질에서는 데이터를 기반으로 미국 지질 조사국 (USGS - United States Geological Survey, 포르투갈어) 및 미국 에너지 정보국 (EIA - 미국 에너지 정보국)에 따르면 시멘트 제조는 화석 연료 연소로 인해 발생하는 국가 CO2 배출량의 최대 7.7%를 차지하는 것으로 추정되며, 클링커 생산이 이러한 배출량의 가장 큰 원인입니다.

대안

공동 처리

이 생산 과정에서 발생하는 영향을 최소화하기 위한 대안은 공동 처리입니다. 동시 처리는 시멘트 산업의 경제적 성과(낮은 에너지 소비)를 개선하기 위한 전략으로 등장했습니다. 이 기술은 회전 가마에 다른 산업의 잔류물을 공급하고 화석 연료를 점점 덜 사용하며 폐기물 생산을 줄이는 것으로 구성됩니다.

이전에 선택된 재료는 재활용이 불가능하고(즉, 불량품) 발열량이 높고 완전히 제거해야 하는 재료를 사용합니다. 일부 국내 기업에 따르면 이전에 매립지로 보내졌을 재가 우선 순위를 변경하지 않고 이제 클링커에 통합되기 때문에 이 과정에서 액체 또는 고체 폐수가 생성되지 않습니다.

따라서 타이어, 그리스, 폐유, 톱밥, 식물성 폐기물, 오염된 토양 및 포장재와 같은 다양한 재료를 동시 처리할 수 있습니다. 병원, 가정용, 방사성, 폭발물 및 살충제를 사용하지 않습니다. 특히 타이어와 왕겨에 대해 Unisinos의 연구원 Miguel Afonso Sellitto, Nelson Kadel Jr., Miriam Borchardt, Giancarlo Medeiros Pereira 및 Jeferson Domingues는 Ambiente & Sociedade 잡지(여기에서 전체 기사 읽기) 재사용에 대한 기사를 게시했습니다. 시멘트 생산 재료;

국가 환경 위원회(Conama)가 클링커 가마에서 폐기물을 소각하기 위해서는 시멘트 공장이 요구되는 배출 기준을 충족할 수 있는 모든 기술 및 환경 조건을 갖추어야 한다고 권장한다는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 이러한 의미에서 현대 생산 라인, 안정적이고 규제되고 최적화된 제조 공정이 있어야 합니다. 연소시 발생하는 미립자 물질 및 세척 가스를 보유하기 위한 고효율 장치; 및 다양한 유형의 연료를 위해 특별히 설계된 버너.

클링커 제형의 변화

클링커 생산 중 CO2 배출량을 줄이는 데 도움이 되는 또 다른 대안은 새로운 클링커 "레시피"를 만드는 것입니다. 구성 중에 소비되는 CO2를 줄이기 위해 시멘트 산업은 이 재료의 일부를 철강 산업의 폐기물인 고로 슬래그와 석탄 화력 화력 발전소의 폐기물인 비산회(fly ash)로 대체하기 시작했습니다.

이 대안과 관련된 가장 큰 문제는 철강 산업(또한 CO2를 많이 배출함)과 비산회 발생이 시멘트 공장과 같은 속도로 성장하지 않아 장기 전략을 실행할 수 없다는 사실입니다.

이러한 제한으로 인해 시멘트 산업은 또한 석회석 분말 또는 '조 석회석 충전제'와 같은 조성에서 클링커를 부분적으로 대체할 수 있는 후보 물질로 수십 년 동안 사용하고 있습니다. 충전재는 열처리(하소)가 필요하지 않은 원료입니다. 이는 높은 에너지 소비를 요구하고 시멘트 산업에서 대부분의 CO2 배출을 담당하는 공정입니다.

이산화탄소 포집

탄소 포집 및 저장 기술은 이 온실 가스가 대기로 배출되는 것을 줄이는 데 매우 중요합니다. 이러한 기술은 물리화학적 메커니즘을 사용하여 이 오염물질을 분리하고 기타 압축 기술을 사용하여 시멘트 생산에 사용되는 클링커 가마와 같은 고정 소스에서 방출되는 이산화탄소를 지질학적으로 저장합니다.

이 틀에서 이산화탄소는 대기로 배출되기 전에 포집되어 저장되어야 합니다. 이를 위해 산업체는 신기술에 투자하고 공장을 개조해야 하며, 이는 막대한 투자가 필요하며 결과적으로 최종 제품의 가격이 상승합니다.