L'alba industriale del cemento risale all'Inghilterra dell'inizio del XIX secolo,dove il muratore Joseph Aspdin ha accidentalmente scoperto il precursore del cemento Portland mentre sperimentava calcare in polvere e argilla nella sua stufa da cucinaQuesta modesta innovazione ha scatenato una rivoluzione industriale che oggi trasforma decine di migliaia di tonnellate di materie prime: calcare, argilla,roccia di cemento, macinandoli in polvere più fine del capello umanoQuando si mescola con l'acqua, questa polvere forma una potente pasta legante che si combina con sabbia e ghiaia per creare cemento, il secondo materiale più utilizzato sulla Terra dopo l'acqua.

La fabbricazione di cemento è essenzialmente una trasformazione chimica ad alta temperatura di ingredienti minerali in sostanze simili a rocce che vengono poi macinate in polvere.Il processo dipende da un preciso controllo chimico:

• Componenti primari:Il calcare, il gesso, il marmo e l'argilla forniscono calcio, silicio, alluminio e ferro.silicato di dicalcio (C2S), aluminato di tricalcio (C3A) e tetracalcio-aluminoferrite (C4AF) ), che determinano rispettivamente la resistenza iniziale, la resistenza a lungo termine, la generazione di calore durante la cura e la resistenza ai solfati.
• Materiali complementari:La produzione moderna incorpora componenti aggiuntivi per migliorare le prestazioni o ridurre i costi:
  • Materiali siliceosi:La sabbia di silicio, lo scisto e la scaglia aumentano la resistenza e la durata a lungo termine.
  • Materiali ferrosi:Il minerale di ferro aiuta a ridurre le temperature di cottura e favorisce la formazione di minerali.
  • Materiali cementiti supplementari (SCM):Prodotti secondari industriali come ceneri volanti, scorie di altoforno,La produzione di cemento a base di acciaio e di fumi di silice fornisce attività pozzolanica riducendo significativamente il consumo energetico e le emissioni di carbonio..

La produzione moderna di cemento è un processo altamente automatizzato e guidato con precisione con sei fasi critiche:

Gli impianti sono in genere situati vicino a zone ricche di minerali per un accesso diretto al calcare e all'argilla.ridurre la dipendenza da minerali vergini promuovendo al contempo i principi dell'economia circolare.

Le rocce massicce vengono ridotte a pezzi delle dimensioni di un baseball attraverso frantumieri primari, poi progressivamente raffinate attraverso frantumieri a mascella e frantumieri a impatto.L'analisi continua della dimensione delle particelle garantisce l'uniformità del materiale per la successiva lavorazione.

Il materiale frantumato entra nei mulini (mulini a sfere o presse a rulli) dove viene mescolato con materiali supplementari in proporzioni precise e polverizzato in polvere fine.Gli impianti moderni utilizzano sistemi di omogeneizzazione delle farine crude utilizzando tecnologie di trasporto e stoccaggio pneumatici per ottenere una consistenza chimica prima della cottura.

La polvere entra nelle torri del pre riscaldamento, dove i gas di scarico del forno iniziano le reazioni chimiche preliminari.cilindro in acciaio rivestito con rivestimento refractario, inclinato ad un angolo lieve. Il combustibile (carbone, gas o combustibili alternativi) viene iniettato all'estremità inferiore, creando fiamme che raggiungono 1450 ° C (2700 ° F).

Nella zona più calda del forno, i materiali si sciolgono parzialmente e formano noduli grigio-neri chiamati clinker.il clinker viene raffreddato rapidamente in frigoriferi specializzati che recuperano il calore per il riutilizzo in preriscaldatori e forni, migliorando notevolmente l'efficienza energetica.

Il clinker raffreddato viene macinato con gesso (per controllare il tempo di impostazione) e additivi opzionali nei mulini di finitura, producendo la polvere di cemento Portland ultrafine pronta per l'uso.

In quanto settore ad alta intensità energetica che rappresenta circa il 7% delle emissioni globali di CO2, il cemento deve affrontare importanti sfide di decarbonizzazione.

• Combustibili alternativi:Usando pneumatici, plastica e biomassa per sostituire i combustibili fossili.
• Efficienza energetica:Ottimizzare i pre riscaldatori, le operazioni dei forni e i raffreddatori di clinker implementando sistemi di recupero del calore residuo.
• Cimento a basse emissioni di carbonio:Aumentare il contenuto di SCM per ridurre i rapporti di clinker, riducendo potenzialmente l'impronta di carbonio del 10% o più.
• cattura del carbonio:Sviluppo di tecnologie CCUS per catturare e utilizzare o immagazzinare le emissioni di CO2.
• Economia circolare:Massimizzare l'utilizzo dei sottoprodotti industriali e dei materiali di scarto come materie prime o fonti di combustibile.

L'industria del cemento e del calcestruzzo si è impegnata a raggiungere la neutralità delle emissioni di carbonio entro il 2050.La produzione di cemento si sta evolvendo verso una produzione più pulita, pratiche più efficienti e sostenibili.ma per la sostenibilità globale della costruzione e il raggiungimento degli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite.