Produzione
La norma EN 197-1 definisce le tipologie dei costituenti utilizzabili nella produzione dei cementi, sia in termini di caratteristiche chimico-fisiche che relativamente alla loro origine, sia naturale che derivante da processi di produzione industriali.
Produzione clinker
Le materie prime (calcare, marna e altri costituenti minori) nelle appropriate proporzioni sono macinate finemente nei mulini per produrre una polvere fine denominata “farina cruda”. La miscela delle materie prime deve essere definito non solo tenendo in considerazione la composizione in massa degli ossidi principali, ma anche della quantità di elementi, denominati “fondenti”, che ottimizzano l’eutettico e creano una sufficiente quantità di fase liquida durante il processo di cottura nella zona calda del forno denominata “zona di cottura”. I principali elementi che contribuiscono alla formazione della fase liquida sono (espressi in termini di ossidi): Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O e Na2O
La farina, dopo la sua omogeneizzazione, è inviata al forno rotante dove subisce il processo di cottura.
Il sistema forno è costituito essenzialmente da 3 parti:
- Il forno che consiste in un tubo cilindro che ruota su appositi supporti.
- Il preriscaldatore per recuperare il più possibile il calore prodotto per portare la farina a 1450÷1500 °C ed utilizzarlo per le prime fasi del processo come essicazione e/o decarbonatazione, in modo che i gas di processo escano dal sistema forno a temperature più basse.
- Un raffreddatore per recuperare il calore sensibile del clinker scaricato dal forno a ca 1200 °C .
All’interno del forno i minerali delle materie prime di partenza subisco delle trasformazioni chimiche ad alte temperature per formare i composti chimici che caratterizzano il clinker da cemento Portland.
Il clinker di Cemento Portland è un materiale a comportamento idraulico composto da almeno due terzi in massa di silicati di calcio: tricalcico (3CaO·SiO2) e bicalcico (2CaO·SiO2).
La parte rimanente contiene ossido d’alluminio (Al2O3) principalmente sotto forma di alluminato tricalcico (3CaO.Al2O3), ossido di ferro (Fe2O3) principalmente sotto forma di ferrito-alluminato tetracalcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3) e altri ossidi.
I quattro costituenti principali del clinker in letteratura sono indicati rispettivamente con i nomi di: alite, belite, celite, e fase ferrica.
Il rapporto in massa CaO/SiO2 non deve essere minore di 2,0.
Il tenore di ossido di magnesio (MgO) non deve superare il 5,0% in massa.
Produzione cemento
Il clinker è successivamente co-macinato finemente con il solfato di calcio (in adeguate proporzioni), per controllare le velocità delle reazioni di idratazione, e con gli altri costituenti che caratterizzano le prestazioni dei cementi in proporzioni e tipologie definite nelle norme tecniche di prodotto.
Oltre ai costituenti principali, nella formulazione dei cementi possono essere utilizzati costituenti secondari in ragione massimo del 5 % che possono essere o minerali di origine naturale o materiali inorganici derivanti esclusivamente dal ciclo di produzione del clinker (es. polveri elettrofiltri).
In relazione alla disponibilità delle materie prime, i costituenti utilizzati nella produzione di cemento sono essenzialmente: calcare (LL, L), loppa granulata d’altoforno (S), pozzolana naturale (P), cenere volante silicea (V).
Controlli di qualità
Durante la produzione e prima di uscire dallo stabilimento per la consegna, il cemento viene verificato nei laboratori interni. Si controllano e verificano in continuazione la composizione chimica e mineralogica delle materie prime e dei prodotti intermedi, e in particolare le caratteristiche tecnico-fisiche dei prodotti finali. Inoltre laboratori esterni accreditati eseguono prove a campione, con esame di tutte le caratteristiche qualitative e verifica dei risultati dei controlli interni. In tal modo l’utilizzatore potrà essere sicuro di utilizzare esclusivamente materiali della qualità migliore. Su ogni documento accompagnatorio e su ogni confezione sono riportate indicazioni importanti, quali le precise normative di riferimento e i simboli di conformità CE, le avvertenze di sicurezza ed altre utili specifiche.
Stoccaggio e distribuzione
Il cemento pronto viene trasferito dal silo direttamente nel veicolo destinato al trasporto sfuso, oppure immesso in sacchi del peso di 25 chilogrammi. Il tutto praticamente in assenza di polveri, perché i cementifici moderni dispongono di macchine automatiche avanzatissime per la movimentazione e il confezionamento del materiale.
