Çimento

[imparator]

ÇİMENTO’NUN TARİHÇESİ

Çimento Latincede’ki “COEMETUM”dan, Fransızca’ya “CIMENT” Almanca’ya “ZEMENT”,Türkçe’yede “ÇİMENTO” olarak girmiştir.Çimentonun,daha doğrusu su kiracinin ilk defa nerede ve nasıl bulunduğu ve üretildiği hakkında kesin bilgiler bulunmamakla birlikte kullanımının M.Ö. 2000’li yıllara kadar uzandığı tahmin edlmektedir.Anadolu’daki hitit kentlerinde,magneziyen kireç ile karıştırılmış puzolanik aktif doğal malzemelerin harç yapımında kullanıldığı görülür.Dünya tarihinin en eski yapılarından olan piramitlerde veEski romalılar tarafından inşa edilip günümüze kadar ayakta kalabilmiş eserlerin yapımında bir çeşit bağlayıcı özelliği olan harcın kullanıldığı tespit edilmiştir.Romalılar devrinde yapılan eselerin dayanıklılığı, Romalıların harcın karışımına gerekli özeni göstermelerine,kireç taşını iyi yakıp,tüf kullanarak en iyi harcı elde etmelerine bağlanmıştır.Ülkemizde Güneydoğu Anadolu’da Asurlular’dan kalma tarihi kalıntılarda normal kireç ile bazaltik puzolanik maddenin kullanılmış olması vb. örnekler,Anadolu’da Romalılar ve Yunanlılar’dan önce çimento kullanıldığını göstermektedir.Teos-İzmir ,Efes-izmir ,Afrodisias-Aydın, Kinidas-Muğla antik kentlerinde çimento ve harcın, eski Anadolu uygarlıkları ile geniş temas kurduktan sonra kalsine edilmiş kireçtaşlarını puzolan adı verilen volkanik külle öğüterek puzolanik çimentoyu üretmişlerdir.Puzolanik çimento Vezüv Yanardağı’nda sağlanan volkanik ül ve kireçten oluşturulmuş olup,Avrupa’da ilk defa İtalya’da kullanılmıştır.İtalya’nın Anadolu uygarlıkları ile olan yakın teması gözden kaçırılmamalıdır.Julius Sezar’ın imparatorluk döneminde,Caligula Wharf’ın yapımında puzalonik çimento kullanılmış olup,bu inşaat Pozzuli Limanın da su seviyesinden 4-4,5m
Derinlikte-su altında yaklaşık 2000 yıldan beri durmaktadır.Harçların hazırlanmasında yeni bir döneme 18.yüzyılda girmiştir.O tarihlerde Orta ve Küçük Asya’da Türk’ler ve Persler tarafından “Horasan Hancı” denilen ve Avrupalılarca bilinmeyen çok sağlam bir bağlayıcı kullanılıyordu.Tuğle ve Kiremit tozu ile kireç ve su karışımından oluşan bu harcın sua dayanıklı yapılarda,ve aynı zamanda kubbe yapılarında kullanılması ve yapıların bugüne kadar,ayakta kullanılması,bu harcın dayanımı konusunda da fikir vermektedir.Bu harç 11.yy’dan, 19.yy’a kadar Anadolu’da Türkler tarafından kullanılmıştır.1756 yılında ingiliz mühendisi,John Smeaton’a , Manş Denizi’ndeki seferler için çok önemli olan, fırtınada yıkılmış Eddystone Feneri’nin yeniden inşaası verilmiştir.Devamlı olarak dalgalar tarafından dövülen bu fenerin asırlarca dayanabilmesi için kullanılacak harcın çok iyi olması gerektiğini düşünen Smeaton,yaptığı denemeler sonucunda çok iyi kirecin yumuşak ve saf olmayan kalkerden elde edildiğini tespit etti.Bu arada hidrolik(suda sertleşen) kirecin yalnız killi kalkerlerden elde edilebileceğini buldu ve feneri bu malzeme ile inşaa etti.Bu yıllarda Bryan Higgins,kirecin çok yüksek sıcaklıkta ısıtıldığı zaman camlaştığı ve bu camlaşmanın kireç içine konan alçıtaşı ve killi maddeler ölçüsünde kolay olduğunu ve camlaşan kirecin sönmez hale geldiğini tespit etti.1796 yılında J. Parken,kentin sahillerinde bulunan 3.zamana ait kalkerlerden pişirme suretiyle mükemmel bir hidrolik kireç elde etmiş ve buna “Roma çimentosu” adını vermiştir.Bu çimento 1830 yılına kadar önemini kaybetmemiştir.1830 yılında Almanya’da J.M:Von Fuch “Harlem ilim birliği” tarafından ödüllendirilen “Kireç ve harç”etüdü ile su altında yavaş sertleşen su kireçlerinin üretiminde büyük başarı sağlanmış ve sertleşmenin esasen silis ve kireçten oluşan kimyasal bir bileşikten ileri geldiğini ispat etmiştir.Çimento tiplerinin en sonuncusu ve gelişmişi Portland Çimentosu’dur.Bu çimentonun bulucusu sayılan Joseph Aspdin 1824 yılında ilk defa “Portland Çimentosu” adını verdiği ürünün patentini almış,ancak yaptığı çimentodaki kalker ve kil oranlarını bildirmediği gibi

[imparator]

Kullandığı karışımın detaylarınıda kaydetmiştir.20 yıl sonra I.C. Johnson, Portland Çimentosu’nu tekrar üretmeye çalıştığında,kayıtlı bilgi bulunmadığından pek çok deneme yapmak zorunda kalmıştır.Johnson, 1845 yılında,hammadde karışımını çok yüksek sıcaklıklarda camlaşıncaya kadar kızdırmış ve denemlerle uygun oran ve ısıları tespit ederek bugünkü Portland Çimento fabrikasyonunun ilk esaslarını bulmuştur.Johnson’ın fikirleri tanınmış Alman kimyageri Michaelis tarafından da desteklenmiştir.Michelis, çimento sanayine kimyasal kontrolü sokarak bu sanayinin gelişmesine büyük hizmette bulunmuştur.
1878 yılında Portlan Çimentosu’nun aynı esaslar dahilinde üretime ve kontrolü için normlar tespit edilmiştir.Bundan önce 1871 yılında USA’de David O. Saylar tarafından Portland Çimentosu’nun ilk gerçek imalatı yapılmıştır.1892 yılında A.F. Tornbohm, polarizasyon mikroskobu ile yaptığı denemler sonucunda klinker içindeki kristal cinsini ayırarak bunlara, Alit,Belit ve Celit adlarını verdi.Çimentonun sertleşmesi teorisinin gelişmesinde en önemli rolü oynayan bilim arasında H.Le Chatelier,W. Michaelis ve H.kühl bulunmaktadır.1883 yılına kadar,Portland Çimentosu’na yabancı maddelerin ilavesi reddedilmiş ve bu konuda,”Alman Çimento Fabrikaları Birliği” sert tedbirler alınmıştır.Ancak 1862 yılında A.Langen,yüksek fırın curufunun hidrolik olduğunu bulmuş.Godhord Prussing ise belirli miktarlarda curuf ilavesi ile portland çimentosunun sertlik ve hacim sabitliğinin ayarlanabilirbildiğini görmüş ve ayrıca 1882 yılında “Bağlayıcı niteliği olan kum ilavesi ile ıslah edilmiş çimento”sunu piyasaya çıkardığında Alman Çimento Fabrikaları Birliği’nin tepkisi ile karşılaşmıştır.W.Michaelis,L.Tedmeyor ve E.Deitrich,Prussing’in buluşuna hak vermelerine rağmen,Birliği kararından çevirememişlerdir.1883 yılında,Th. Narjes ve A.Bender,yüksek fırın curufunu klinker üretiminde hammadde olarak kullandılar.H.Passow da yaptığı çalışmalarla yüksek fırın curufundan çimento üretimini desteklemişlerdir.İlk pişirme fırınları dikey olarak inşaa edilmişltir.Bu fırının çapı 1.65metre, uzunluğu 7.25m idi.Amerika’da 1881 yılından önce 6 çimento fabrikası kurulmuş olmakla beraber bunlardan sadece 2 tanesi başarılı olmuştur.1890 yılında Amerika’da 17 fabrika,1953 yılında ise 156 fabrika üretime geçmiştir.1909 yılında Demirli Portlan Çimentosu normlara ithal olmuştur.1919 yılında Portland Çimentosu’nun üstünlüğü kaldırılarak her iki çimentoya aynı haklar tanındı.Çimento sektörünün bu tarihlerden sonraki gelişmeleri hızlanmış ve döner fırınlarda çimento üretimi önem kazanmıştır.Çimento sahasında mevcut bilgilerle,sistematik çalışmaya 1913 yılında Fransa’da Vicat,İngiltere’de Frost ile başlamıştır.Vicat, kalkerde kil ve şist bulunmadığı zaman,kalkere killi maddelerin karıştırılmasıyla da hidrolik kirecin elde edilebileceğini yaptığı çalışmalarla buldu ve bu ürüne “Hidrolik Kireç” adını verdi.Frost da aynı prensiplerle,ağırlıkça 2 kısım tebeşire,1 kısım kil karıştırarak Frost Çimentosu adını verdiği hidrolik kireci yapmıştır.I. ve II. Dünya savaşlarının getirdiği buhranlarla,zaman zaman düşen çimento üretimi,1948 yılından sonra birden büyük ölçüde artış göstermiştir.Tablo-1. de yıllar itibariyle dünya çimento üretiminin gelişmesi gösterilmiştir.

[imparator]

Tablo-1.YILLAR İTİBARİYLE DÜNYA’DA ÇİMENTO ÜRETİMİ
YIL
(000 TON)
1880
1700
1913
38500
1947
86100
1948
102100
1950
133000
1955
214500
1960
314500
1965
530500
1970
578000
1972
650000
1974
704000
1976
733000
1977
806000
1978
846000
1979
873000
1980
881000
1981
884000
1982
875000

1950 yıllarından itibaren yaş ve yarı yaş sistemler yerine ön ısıtmalı ve daha sonra precalsinasyonlu kuru sistem üretimin devreye girmesi sonucu büyük kapasiteli fırınların inşasına başlanması ve bugün günde 7.500-10.000 ton klinker yapan fırınların kurulabilmesi,çimento sanayiindeki üretimin büyük bir hızla artmasını sağlamıştır.Dünya çimento üretiminin %75’inden fazlasını yapan 20 ülkede 1967-1982 yılları arasındaki çimento üretimi ve kişi başına düşen çimento tüketim miktarları Tablo-2.de gösterilmiştir.



Tablo-2.Büyük Çimento Üreticisi Ülkelerde 1967-1982 Yılları Arası Çimento Üretimi ve Kişi Başı Çimento Tüketimi


(MİLYON TON)
Üretim
K.B.Ç.T.(kg)
ÜLKE ADI
1967
1977
1982
1967
1977
1982
Rusya
84.8
127.0
124.0
351
480
452
Japonya
42.2
75.1
80.4
401
608
615
Usa
61.3
71.3
57.2
318
341
256
İtalya
26.3
38.4
41.6
483
669
719
Almanya(batı)
31.1
31.9
27.8
504
505
440
Çin
14.2
62.0
86.0
26
68
84
Fransa
24.8
34.4
27.7
476
525
455
İspanya
13.1
29.4
30.2
422
597
490
Polonya
11.1
21.3
16.0
329
597
425
Brezilya
6.4
21.1
25.6
76
189
206
Hindistan
11.4
19.0
20.4
22
29
31
İngiltere
17.8
16.0
13.0
319
259
230
Meksika
5.5
13.2
19.2
122
186
265
Romanya
6.3
13.1
15.1
258
460
520
Türkiye
4.2
13.9
16.0
135
307
253
Güney Kore
2.4
14.4
17.9
9.3
305
364
Yunanistan
3.7
10.4
13.2
383
637
632

1990’lı yıllarda başlıca dünya çimento tüketicilerine baktığımızda Çin’in en büyük üretici ve tükeitici konumuna geldiği,büyük S.S.C.B.’nin dağılmasından sonra Rusya’nın dünya çimento üretim ve tüketimindeki Liderliğini kaybettiği görülmektedir.Türliye 1998 yılında üretimde İtalya ve Almanya’dan önde gelerek 7.olmakla beraber ülkede yaşanan durgunluktan dolayı 1999 yılında İtalya ve Almanya’nın gerisinde kalmıştır.

[imparator]

Tablo-2.a1990-1999 Yılları Arasındaki Başlıca Dünya Çimento Tüketicileri

(MİLYON TON)
ÜLKE ADI
1990
1993
1995
1997
1998
1999(*)
Çin
210.3
357.8
468.9
502.6
528.3
561.5(*)
A.B.D
82.6
81.4
85.9
96.1
103.3
109.3
Japonya
84.1
79.0
79.6
78.6
71.6
70.8
Hindistan
48.9
52.9
68.1
80.5
83.5
95.9
G.Kore
34.0
46.7
56.2
61.8
44.6
44.7
Brezilya
25.9
24.8
28.5
38.6
40.1
40.3
İtalya
40.4
37.4
34.6
33.7
34.7
36.1
Almanya
27.5
36.8
38.5
34.3
37.2
38.2
Türkiye
23.8
29.8
28.5
32.6
34.1
31.5
İspanya
28.6
22.7
25.5
26.7
31.0
34.6(*)
Meksika
21.4
26.5
21.2
25.2
26.9
28.0
Rusya
79.2
48.5
35.2
26.1
25.6
NA
Tayland
18.0
25.5
32.8
36.0
27.4
18.5
Tayvan
18.1
28.0
26.2
21.0
20.7
18.6
İran
15.1
16.2
16.9
19.1
19.4
NA

(*) Tahmini değerdir. NA:Bilgi Mevcut değildir.

1980-1999 yılları arası dünya üretim ve tüketim değerlerine göre 1980 yılı baz alındığında 1999 yılı sonunda dünya tüketiminin %76 oraında arttığı gözlenmektedir.Dünya çimento sektörü 1998 yılı Asya krizinin etkilerini hissetmesine rağmen üretim ve tüketimde 1.500 Mt’un altına düşülmemiştir.1999 yılı dünya çimento tüketiminin 1.550 Mt civarlarında olacağı tahmin edilmektedir.




Tablo-2b.1980-1999 Yılları Arası Dünya Çimento Üretimi,Tüketimi ve Kişi Başı Çimento Tüketimi

(000 TON)
YILLAR
ÜRETİM
TÜKETİM
KBÇT(kg)
1980
889.666
878.069
197
1981
892.396
879.371
194
1982
887.401
880.732
191
1983
918.388
911.805
195
1984
944.415
934.394
196
1985
960.167
953.992
197
1986
1.012.469
1.008.327
204
1987
1.049.020
1.056.860
211
1988
1.107.129
1.118.338
219
1989
1.143.972
1.139.956
219
1990
1.147.936
1.149.814
218
1991
1.155.639
1.152.280
215
1992
1.238.812
1.238.202
227
1993
1.283.507
1.281.580
232
1994
1.369.851
1363.050
243
1995
1.443.756
1.435.800
252
1996
1.482.000
1.475.950
256
1997
1.536.900
1.527.150
260
1998(*)
1.536.100
1.520.000
254
1999(*)
1.579.950
1.550.000
256

[imparator]

ÇİMENTO SANAYİ HAKKINDA GENEL BİLGİLER


Çimento yapılarda ve inşaat mühendisliği uygulamalarında temel bir malzemedir.Dünya da
çimento üretimi gelişmekte olan ülkelerde üretimin artması ile 1950’lerden itibaren giderek
büyümüş ve 1995 yılında dünya çimento üretimi 1420 milyon tona ulaşmıştır.(1999 yılında
ise bu rakam 1495 milyon tondur.)
1995 yılında Avrupa Birliği içinde çimento üretimi 172 milyon ton ve çimento tüketimi ise
168 milyon ton olup,23 milyon ton çimento ithal edilmiş,27 milyon ton çimento ise ihraç
edilmiştir,Dünyada çimento dış ticareti halen üretimin sadece %6-7’sini oluşturmakta ve
karayolu ile nakliyenin yüksek maliyeti nedeni ile oldukça az miktarlarda ithal ve ihraç söz
konusu olmaktadır.Çimentoda karayolu ile nakledilmektedir.Avrupa Birliği’ne üye ülkelerden
Yunanistan ve Danimarka hari.(bu ülkeler yaklaşık olarak çimento’nun %50’sini ihraç ederler)









Tablo.3. 1995 yılında coğrafik bölgelere göre dünya çimento üretiminin dağılımı (Cembureau, 1997)

ÜLKELER
1995 YILI
ÇİN
%30
JAPONYA
%7
DİĞER ASYA ÜLKELERİ
%23
AVRUPA BİRLİĞİ ÜLKELERİ
%12
DİĞER AVRUPA ÜLKELERİ
%6
ABD
%5
DİĞER AMERİKA KITASI ÜLKELERİ
%8
AFRİKA
%4
USSR(ÖNCEKİ)
%4
OKYANUS ÜLKELERİ
%1

2.1.Çimento Prosesi ve Uygulanan Teknikler

Çimento kimyasal açıdan incelendiğinde ince öğütülmüş,metalik olmayan,su ile
karışlaştırıldığında donan ve sertleşen inorganik bir endüstriyel üründür.
Hidrolik sertleşme su ile çimento bilşenlerinin arasındaki reaksiyon sonucu kalsiyum silikat
Hidratlarının oluşumlarına bağlıdır.Aliminyum çimentolarında ise hidrolik sertleşme
Kalsiyum alüminat hidratlarının oluşumlarından kaynaklanır.Gerçekte çimento üretim
prosesinin temell kimyası kalsiyum karbonatın (CaCO3) 900 0C civarında bozunması ile
başlar ve kalsinasyon prosesi olarak bilinen bu proseste kalsiyum oksit (CaO,kireç) ayrışır ve
karbondioksit (CO2) gazı açığa çıkar.

[imparator]

Bu prosesi izleyen klinkerleşme aşamasında kalsiyum oksit,yüksek sıcaklıklarda (1400-1500
0C) silisyum,alüminyum ve demir oksitle klinkeri teşkil eden kalsiyum silikatları,alümniatları
ve ferritleri oluşturacak şekilde reaksiyona girer.Son aşamada klinker çimentoyu oluşturmak
üzere alçı taşı ve diğer katkı maddeleri ile birlikte öğütülür.

Çimento üretiminde kuru,yarı kuru ve yaş olmak üzere üç ana prosesten bahsedilebilir.Mevcut
Durumda Avrupa’nın çimento üretiminin %78’i kuru sistemli fırınlara dayanmakta olup
%16’sı yarı kuru sistemli fırınlardan %6’sı yaş sistemli fırınlardan sağlanır.Üretim prosesinin
seçimi genelde uygun hammaddelerin tabiatına bağlı kalır.Avrupa’da kuru hammaddelerin
bulunabilirliğine bağlı olarak genelde kuru proseslere dayanır.

Tüm prosesler genel olarak aşağıdaki şu yan proseslerden oluşur;
-hammaddelerin istihracı
-hammaddelerin depolanması ve hazırlanması
-yakıtların depolanması ve hazırlanması
-klinkerin pişmesi,
-çimentonun öğütülmesi ve depolanması,
-paketleme ve sevkiyat






2.2.Hammadde ve Yakıt kullanımı
Çimento üretimi yüksek hacimli bir proses olup,üretimde kullanılan hammaddelerin 1 ton
klinker ve çimento başına tüketimleri aşağıdaki tabloda verildiği gibidir;

Tablo 4 Çimento üretiminde hammadde tüketimi (Cembureau Raporu,1997)
Hammaddeler
(kuru bazda)
Ton Klinker İçin
Toz Çimento İçin
Yılda Mt.Klinker
İçin
Kireçtaşı,kil,marn
1,57 t
1,27 t
1.568.000 t
Killi şist ve diğerleri



Alçıtaşı,anhidrit

0,05 t
61.000 t
Mineral ilaveler

0,14 t
172.000 t



Çimento sanayiinde doğal olarak temin edilen kireçtaşı ve marn çimento için gerekli kalsiyum
karbonatın kaynağıdır.Silisyum,demir oksit ve alüminyum ise tabiatta kum,kil ve demir filizi
gibi çeşitli şekillerdeki filizler ve mineraller olarak bulunurlar.Bunun yanısıra termik santral
külü,yüksek fırın cürufu ve diğer proseslerin atıkları kimyasal açıdan uygunluklarına bağlı
olarak doğal hammaddelerin yerine kısmen ikame edilebilirler.

[imparator]

Günümüzde Avrupa’da çimento üretiminde hammadde yerine en fazla ikame madde olarak
kullanılan atıklar aşağıda verildiği üzere,
-Uçucu kül
-Demir curufu
-Yüksek fırın cürufu
-Kağıt çamuru
-Uçucu silis külü
-Pirit külü
-Fosfo cips

Çimento sanayii enerji yoğun bir sektör olup,enerji tüketimi işleme maliyetinin yaklaşık
olarak %50’sini oluşturur.Geleneksel olarak en fazla kullanılan birincil yakıt kömür olmasına
rağmen,petrokokta dahil olmak üzere doğal-gaz,fuel-oil gibi çok çeşitli yakıtın çimento
sanayiinde kullanılması mümkündür.


-Petrokok %39
-Kömür %36
-Fuel-oil %7
-Linyit %6
-Doğal gaz %2
-Çeşitli atıklar %10
Çimento sanayi bu atıkların yanı sıra çimento fırınlarında çeşitli atıkları da yakma şansına
sahiptir ve bu Avrupa Birliği içersinde giderek artan bir önem kazanan bir konudur.

Günümüzde Avrupa’da yakıtların yerine en fazla kullanılan atıklar;
-Kullanılmış lastikler
-Kauçuk
-Kağıt atığı
-Atık yağlar
-Atık ****
-Kağıt çamuru
-Arıtma çamuru
-Plastikler
-Kullanılmamış solventler

3.ÇİMENTO ÜRETİM PROSESİ VE TEKNOLOJİSİ

3.1.Çimentonun Tanımı

Çimento su ile sertleştiği için hidrolik bağlayıcı adını alan bir maddedir ve çoğunlukla
kalsiyum silikatlardan oluşan ve esas olarak kireç (CaO) ve silis(SiO2) ile daha az miktarda
da alümin (Al2O3) v Demiroksit (Fe2O3)’in homojen ve önceden saptanmış miktarlara göre
karışımının kısmi ergimeye kadar pişirilmesi ile oluşan klinkerin , alçı ile (Çimentonun ipine
bağlı olarak çeşitli katkı maddeleri ilave edilir) öğütülmesi sonucu elde edilir.

[imparator]

Çimento yapımında kullanılan hammadde özellikleri yüksek mukavemet ve kalieli ürün için
önemlidir.Çimento yapımında tabii mineraller,hem de endüstriyel ürünler kullanılabilir.
Kalsiyum,silis,alüminyum oksit ve demir oksidi içeren mineraller çimento yapımında
kullanılırlar. Bu komponentller ok nadir olarak istenilen yapıda yalnız bir hammadde içinde
bulnurlar.Bu ana komponentler kalker ve kil veya kalker ve marndır (kalker ve kil karışımı).
Kalsiyumun kaynağı kalker,silisin kaynağı ise kildir.Ayrıca kalker ve kil yada bunların
Karışımı olan marn kalsiyum ve silis yanında diğer komponentleri de içerir.

Esas olarak çimento üretim teknolojisi beş ana kısımdan oluşmaktadır.
1)Hammadde hazırlama
2)Farin öğütme ve homojenizasyonu
3)Pişirme
4)Çimento öğütme
5)Paketleme

3.2.Hammadde Hazırlama

Kalker ocaklarından çıkarılan hammaddenin daha sonraki işlemler için kırılması
gerekmektedir.Çünkü hammaddeler ocaktan geldiği zaman genel olarak en çok 1m
boyutunda parçalar halindedir.Bu nedenle hammadde farin değirmenine verilmeden
önce çeşitli tip kırıcılarda 0-40mm’ye kırılır.



Hammadde ufaltılması,kırılacak malzemenin cinsine ve ocaktan getirildiği büyüklüğüne
göre iki veya üç kademede gerçekleşir.Bursa Çimento Fabrikası A.Ş.’de 250t/h kapasiteli
1adet çekiçli kırıcı ve 300 t/h kapasiteli 1 adet çarpmalı kırıcı vardır.Kırıcıdan çıkan
malzeme lastik banlar vasıtasıyla farin değirmenleri kalker bunkerlerine beslenir.
Kil ise fabrikaya yaklaşık 7 km mesafede bulunan kil sahalarından alınarak kamyonlarla
yine yarı açık stok hale getirilir ve gezer vinçler vasıtasıyla farin değirmenleri kil
bunkerlerine beslenir.

[imparator]

Farin Öğütme ve Homojenizasyonu

Çimento fabrikalarında öğütme prosesi en önemli proseslerden biridir.Çünkü çimento
üretiminde kullanılan enerjinin yaklaşık %70’i öğütmede kullanılır.Bu verilen enerjininde
ancak %5 ile 20’si öğütme işine dönüşür.Kalan enerji ise parçalar arasında sürtünme
,ses,vibrasyon,motorun ve dişlilerin randımanı ve malzemenin değirmenden kaldırılması ile
ilgilidir.Bu nedenle daha az enerji tüketen değirmenler projelendirilmekte ve işletmeciler de
bu tip değirmenleri tercih etmektedirler.Farin öğütmede esas olarak iki tip değirmen
kullanılmaktadır.Bunlar bilyalı değirmen ve valsli dik değirmendir.

Öğütme işleminde enerji tasarrufuna yönelik potansiyel ise fiiziki kanunlar nedeniyle
sınırlıdır.Tesis yapımcıların ve işletmecilerin birlikte yaptıkları çalışmalar sonucunda bugüne
kadar kullanılan bilyalı değirmenlerde enerji tasarrıfınun sonuna gelindiği görülmüştür.
Bugünün teknolojisi ile daha fazla önem lazanmıştır.Bunun nedenleri şöyle sıralanabilir.


*Dik değirmenlerde daha az enerji kullanarak daha verimli bir öğütme yapılabilir.
*İşletme giderleri daha düşüktür.
*Yer ihtiyacı daha azdır.
*işletmesi daha kolaydır.






3.4.Valsli Değirmenler
Valsli değirmenlerin çalışma prensibi,eksenleri sarkaç kol düzenine bağlanmış iki ila dört
öğütme valsinin dönen bir öğütme tablası üzerinde yuvarlanması esasına dayanır.Bu öğütme
valslerinin baskı tertibatı hidroliktir.Öğütülecek mal değirmene yukarıdan merkezi olarak
verilir ve merkezkaç kuvvetiyle öğütülecek malzeme valslerin altına girer ve valslerin altına
girer ve valslerin baskısı ile ezilir.Sonuçta öğütme tablasının üstünde bir malzeme yatağı
oluşur.

Öğünen mal yatağın üzerinden dışarı fırlar ve havs akımı vasıtasıyla (değirmen fanı
vasıtasıyla) içinde iri tanenin ince tnaden ayrıldığı seperatöre sürüklenir.Buradan ince taneler
değirmeni terk ederken iri tanelerde yeniden öğütülmek amacıyla değirmene geri
gönderilir.Öğütmede incelik seperatör motor hızının değiştirilmesi ile ayarlanabilir.Valsli
değirmende 80-200 mm parça büyüklüğüne kadar yaş malzeme kurutulup öğütülmektedir ve
enerji tüketimleride bilyalı değirmenlere göre çok daha azdır.

[imparator]

Fabrika da farin öğütmek için 100t/h ve 200t/h kapasiteli olmak üzere iki adet valsli dik
değirmen ve 52 t/h kapasiteli bir adet bilyalı değirmen mevcuttur.Değirmenlerden elde edilen
farin elevatör ve havalı bant gibi nakil ekipmanları vasıtasıyla stoklanmak ve homojene
edilmek üzere farin homojene silolarına verilir.

Modern homojenizasyon sistemlerinde bir silo kullanılmaktadır.Malzeme siloya silo
tavanında havalı bantlı konveyör ile beslenir.Blowerlardan sağlanan basınçlı havalı bantlar
vasıtasıyla malzemeyi havalandırarak akışkan olmasını sağlar.Bu sistem ile fırına giren farin
tam olarak homojone olmakta,yani fırına fiziksel ve kimyasal olarak aynı özellikte farin
beslenerek iyi bir fırın rejimi sağlanmaktadır.

3.5.Pişirme

Döner fırın ünitesi bir çimento fabrikasonda üretilecek çimentonun kalitesini etkileyecek en
önemli bölümüdür.Bu ünite de yapılan tüm çalışmalar yüksek kalitede klinkerin,daha az iş
gücü, ile sürekli üretilmesini sağalmak içindir.Döner fırın ünitesinin ana bölümleri şunlarıdr;

*Farin besleme *Döner Fırın
*Ön ısıtıcı *Yakıt hazırlama
*Kalsinatör *Klinker soğutma

3.6.Farin Besleme

Homojene silolarda homojene edilen farin sevk sistemleri vasıtasıyla silolardan alınarak bir
ana bunkerde depolanır.Bunker altında bulunan dozajlama sistemi ile farin istenen miktarda
alınarak sevk sistemleri vasıtasıyla ön osotoco kuleye gönderilir.Ön ısıtıcı kuleye farin sevki
için pnömatik sistem yada elevatör kullanılmaktadır.Farin besleme sisteminin en önemli
özelliği sevk ve dozajlama ekipmanlarının kesintisiz olarak tam hassasiyetle görev yapacak
mekaniki ve elektriki özelliklere sahip olma zorunluluğudur.Bu iyi bir fırın işletmeciliği için
çok önemlidir.

[imparator]

Ön Isıtıcı

Ön ısıtıcı farin ile fırın sıcak gazlarının zıt akım prensibi ile temas ettiği ve buradaki ısı
transferi ile farinin ısıtıldığı birkaç kademeden oluşan siklonlar gurubudur.Siklonlar esasında
gaz-katı ayırıcılardır,ısı transferi ise siklonlara giren gaz kanallarında olmaktadır.Ön ısıtıcıda
fırın kısmen kalsine olur(yaklaşık %40);yani farinin esas içeriği olan CaCO3 kalsine olarak
CO2 ve CaO’ya dönüşür.Ön ısıtıcı kuleden atılan gazın önemli bir kısmı değirmenlerde
kurutma amaçlı kullanılır.Kalan kısım ise soğutma kulesinde su enjekte edilerek yaklaşık
olarak 150 oC’ ye soğutulur ve elektro filtrede tozsuzlaştırarak amosfere yayılır.

3.8.Kalsinatör

Kalsinatör’ün amacı kalsinatöre beslenen yakıtı yakarak farini kalsine etmektir.(yaklaşık
%90).Ayrıca sinter bölgesine daha az ısı verilmesi ile pişme prosesi daha kararlı hale
getirilerek,fırına çok miktarda kalsine olmuş hammadde verilir ve sonuçta üretim artışı
sağlanır.

Kalsinatör’ün avantajları şöyle sıralanabilir.
*Kapasite artışı
*Enerji tasarrufu
*Fırın ısı yükünün azaltılması
*Daha kontrollü fırın operasyonu
*Düşük kaliteli yakıt kullanabilme

Kalsinatörde ısı transfer şartları fırından tamamen farklıdır.Fırında malzeme,fırın mantosunu
takip ederek ilerler.Bu nedenle farin ile sıcak gazın temas alanı son derece küçüktür.Diğer
taraftan kalsinatörde malzme süspansiyon halinde yani askı durumunda olduğu için her
partikülün bütün yüzeyi gaz ile temas halindedir.Farin son derece küçük olduğundan farin ile
gazın temas yüzeyi çok geniştir.Kalsinatörün kontriksiyonu basit olmasına rağmen verimi çok
yüksektir.Geometrik yapısı itibarı ile dik ve uzundur.Yakıtı yakma havası olarak soğutmadan
çekilen tersiyer hava kalsinatöre alt kısımdan verilir.Kalsinatöre beslenen farin yakıt ile
tamamen karılır ve yakıtın yanma enerjisini absorbe ederek 860-880 oC’ de kalsine olur.

Böylece fırına girecek farin %90 oranında kalsine olduğu için fırın üretimi 3 katına
çıkabilmektedir.Ayrıca fırına verilen yakıtın azalması nedeniyle fırının ısısal yükü de
azalacaktır.

[imparator]

Döner Fırın

Farinin 1400 oC’ye kadar ısıtılarak klinkerleştirildiği değşken hızla dönebilen yatay bir
borudur.Bu metal borunun içi yüksek ısıya karşı refrakter tuğalalar ile kaplıdır.
Döner fırında genel olarak iki işlem meydana gelir.

*Termokimyasal işlem
*Malzeme geçişi
Döner fırın boyunca malzemenin hızı çeşitli bölgelerde farklıdır.Örneğin sinter bölgesinde hız
düşüktür.(enaz 24.33 cm/dak) ve kalsinasyon bölgesinde ise en yüksek hıza sahiptir.(en
yüksek 45.6 cm /dak.)

Döner fırın beş ana bölgeden oluşmaktadır.

*Kalsinasyon bölgesi *Sinter bölgesi
*Alt geçiş bölgesi *Üst geçişi bölgesi
*Havuzlama
Döner fırında şu olaylar meydana gelir.

*Farin içindeki suyun uzaklaştırılması
*Kalsiyum karbonatın ayrışması(CaCO3=CaO+CO2)
*Klinkerleşme reaksiyonu sonucu dört ana maddenin oluşumu gerçekleşir.

*C3S(3CaO.SiO2) *C3A(3CaO.AL2O3)
*C2S(2CaO.SiO2) *C4AF(4CaO.AL2O3.Fe2O3)
3.10.Yakıtlar

Fiziki durumlarına göre yakıtlar katı,sıvı ve gaz yakıtlar olarak ayrılırlar.Katı yakıtlardan taş
Kömürü ve linyit,sıvı yakıtlardan fuel-oil,gaz yakıtlardan ise doğal gaz çimento endüstrisinde
yakıt olarak kullanılır.Günümüzde petrol fiyatlarına bağlı olarak tüm Avrupa’da ülkemizde
birincil yakıt olarak kömür kullanılmaktadır.Bunun yanında doğal gaz ve fuel-oil artık
bırakmadan yandıkları için,farin bileşimini hazırlamak oldukça basittir.Halbuki kömür
kullanıldığında kömürün bıraktığı kül miktarına bağlı olarak klinkerin kimyasal bileşimindeki
sapmalar düzeltilmelidir.Bu tesislerde de ana yakıt olarak kömür kullanılmaktadır.

Her iki fırında saatte yaklaşık olarak toplam 23 ton kömür yakılmaktadır.Diğer yakıtlar(doğal
gaz ve fuel-oil) sadece kömür sistemindeki bir arıza durumunda kullanılmaktadır.Kömür
fırınlarına ve kalsinatöre verilmeden önce yanmanın verimli olabilmesi için değirmenlerde
kurutulur ve belli incliğe kadar öğütülür.Kömürün kututulması ve öğütülmesi içinde daha
önce bahsedilen bilyalı ve valsli dik değirmenler kullanılır.Fabrika da bir adet 20 ton/saatlik
valsli dik değirmen ve 30 ton/saatlik bilyalı kömür değirmeni mevcuttur.Öğütülerek toz haline
gelen kömür silolarda stoklanır.Siloların çıkışında bulunan dozajlama sistemi vasıtasıyla
alınan kömür brülörle fırın ve kalsinatöre püskürtülür.

[imparator]

Klinker Soğutma

Klinkerin soğtulması;klinkerin yapısını,bileşimini,öğünebilirliğini ve sonuçta elde edilecek
çümentonun özelliklerini etkiler.
Klinkerin soğutulması şunlar için gereklidir;

*Kızgın halde klinkerin taşınmasındaki problem
*Sıcak klinkerin çimento öğütmeyi olumsuz etkilemesi
*Seconder hava ile ısısının geri kazanılması

Klinker soğutmanın sürati,klinkerdeki kristal ve cam fazları arasındaki oranı etkiler.Yavaş
soğumada hemen hemen bütün klinker bileşimlerinde kristal teşekkülü meydana gelir.Buna
karşılık soğutma kristal oluşumunu durdurur.Böylece hızlı soğutma sonucunda çimentonun
mukavemeti artar.

Klinker soğutmanın üç çeşidi vardır.

*Döner fırın altına düzenlenmiş soğutma tanburu
*Döner fırının çıkış ucunun çevresine yerleştirilmiş döner soğutucu
*Izgaralı soğutucu

Yaygın olarak ızgaralı soğutucular kullanılmaktadır.Bu ızgaralı soğutucular fırından
bağımsızdır.Klinker fırından çıkıp,hareketli bir ızgara üzerine dökülür ve bu ızgaraların
aktından fanlara hava üflenir.Soğutucu ızgaraları bir sıra sabit ızgaradan
oluşmaktadır.Hareketli ızgara klinkeri gidip gelme hareketleri ile ileriye doğru hareket ettirmektedir.
Klinker soğutma ünitesinden çıkmadan önce klinker soğutucunun devamı olan kırıcıdan geçer
ve kırılmış,soğumuş klinker zincirli ve kovalı bant olarak adlandırılan konveyörleri ile
stoklanmak üzere stok hole veya konveyörleri ile klinker silosuna (burdaki silo 50.000 ton
kapasiteli) gönderilir.

3.12.Çimento Öğütme

Çimento öğütmek için genellikle bilyalı değirmenler kullanılır.genelde çimento oldukça uzun
değirmenlerde öğütülmektedir,bu değirmenlerde içine değişik boyutlarda bilyalar bulunan 2,3,
yada 4 kamara bulunmaktadır.Son zamanlarda bu değirmenler tane büyüklğünün kontrol
edildiği kapalı sistem olarak çalışmaktadır.Bu sistem de çimentonun inceliğine göre ayrıldığı
seperatör vardır.Kalın ürün seperatörden değirmene geri gönderilir ve istenen inceliğe kadar
yeniden öğünür.İnce ürün ise silolara gönderilir.

[imparator]

Değirmene yapılacak bilya şarjı malın istenen inceliğe öğünmesini sağlayacak şekildedir.Her
kamarada önceden saptanmış farklı bilya boyutları kullanılır.Klinkerin çimentoya öğütülme
inceliği çimentonun kalitesi üzerine çok etkilidir.Klinkerin çimentoya öğütülme inceliği
çimentonun mukavemeti açısından önemlidir.Fakat Klinkerin ince öğütülmesi çimentonun
mukavemeti açısından önemlidir.Fakat daha yüksek öğütme,inceliği mukavemet artışını
etkilemez, aksine dayanıklılık düşüşüne neden olur.Klinkerin aşındırıcılığından dolayı enerji
tüketimi düşük olmasına rağmen valsli değirmenler çimento öğütmede kullanılmaktadır.Fakat
son yıllarda geliştirilen aşınmaya dayanıklı malzemelerin şmal edilmesi ile bu tip

değirmenlerde kullanılmaya başlanmıştır.Bilyalı değirmenlerde enerjinin büyük kısmı
bilyaların birbirine ve aşınma plakalarına çarpması yani sürtünme ile harcanmakta, ancak
geriye kalan küçük bir kısım ile öğütme yapılmaktadır.

Öte yandan malzeme yüksek basınç uygulandığı takdirde malzeme daha az enerji ile
öğünebilmektedir.İşte bu prensibe dayanarak valsli presler geliştirilmiştir.Valsli presler
çimento değirmenlerinden önce monte edildiği takdirde %25 enerji tasarrufu ve %30 kadar
kapasite artışı sağlanmaktadır.Valsli preste yapılan aynı ezilmeyi bilyalı değirmenlerde
yapmak için 2.5-3 kat enerji harcanır.

3.13.Paketleme

Çimento değirmenlerde öğütülen çimento çeşitli sevk ekipmanları(elevatör-havalı bant veya
pnömatik sistem) ile üretilen çimento tipine göre ilgili siloya sevk edilir.Fabrikeada 6 adet
çimento silosu vardır.Kapasiteleri (4*2500,1000 ve 10.000 tondur) 22m çapında 45m
yüksekliğindeki süstemllerine sahiptir.Silo beslemesi için dört kollu havalı bant dağıtım
sistemi kullanılmaktadır.Havalı bantlar vasıtasıyla silodan alınan çimento, yükleme çeşidine
göre siloların altındaki ekipmanlara gelir

[imparator]

Torbalı Yükleme

Döner kantarlar tipine bağlı olarak bir devirde 4-6 yada 8 torba yükleyebilirler.Döner
kantarların dolum modülleri elektronik tartım sistemleri ile donatılmuşlardır.Torbalanacak
çimento ağırlığı bu sisteme set edilir ve bu değere ulaşılınca dolum prosesi otomatik olarak
durur ve torba döner kantardan sevk hattına bırakılır.Fabrikada eski paketleme döner
kantarları (4adet) 70t/h ve yeni paketleme döner kantarları (2 adet) 120t/h kapasitelidir.

3.15.Dökme Yükleme

Silolardan alınan çimento havalı bantlar vasıtasıyla sevk edilir ve havalı nabtın nihayetinde
bulunan pnömatik klapeler vasıtasıyla yükleme miktarı ayarlanarak dökme kamyonlarına
yükleme yapılır.Fabrikada eski paketlemede 4 adet (3*50t/h,1*200t/h), yeni paketlemede 2
adet(2*200t/h) dökme yükleme tesisi mevcuttur.






4.ÇİMENTO SEKTÖRÜNDE ÇEVRE KİRLENMESİ
Çimento hammaddelerinde karbonatlar, kül mineraller şeklinde bulunan çimento ana bileşenleri(CaO, SiO2,Al2 O3 ve Fe2O3) birer doğal kaynak olarak açık ve kapalı ocak işletmeleri yoluyla elde edilmekte ve çevre sorunları daha bu aşamada madencilik esaslarına göre yapılan hafriyat,patlanma ve hammaddelerin taşınması gibi faaliyetler ile ortaya çıkmaktadır.

Çıkarılan hammaddenin çimento üretim sürecine alınabilmesi için gerekli fiziksel ön işlemler (kırma,eleme,öğütme v.b) teknolojik olarak önlenmesi mümkün olan toz, gürültü ve vibrasyon gibi çevre sorunlarına neden olmaktadır. Ayrıca,çimento hammaddelerinin ve fırın yakıtının uygun şartlarda depolanmaması,mevcut toz sorununu kuvvetlendiren bir faktördür.

[Yazar]

Yazılar