UNIVERZITET U TUZLI
TEHNOLOŠKI FAKULTET
Tuzla, 13.07.2021. godine
Na osnovu člana 18. Pravilnika o završnom magistarskom radu na II ciklusu studija Univerziteta u Tuzli, Tehnološki fakultet
OBJAVLJUJE
Muamer Kapić, Bachelor – inženjer hemijskog inženjerstva i tehnologije će javno braniti završni magistarski rad pod naslovom:
“Istraživanje i razvoj nisko – energetskih alinitnih cemenata“
na Tehnološkom fakultetu Univerziteta u Tuzli, 09.09.2021. godine u 14:00 sati, pred Komisijom u sastavu:
- dr.sci. Sabina Begić, vanredni profesor, uža naučna oblast „Hemijska tehnologija“, Tehnološki fakultet Univerziteta u Tuzli, predsjednik
- dr.sci. Zehrudin Osmanović, redovni profesor, uža naučna oblast „Hemijsko Inženjerstvo“, Tehnološki fakultet Univerziteta u Tuzli, član
3. dr.sci. Nedžad Haračić, docent, Predmet: Neorganska tehnilogija II, Metalurško-tehnološki fakultet Univerziteta u Zenici,član.
Za zamjenika jednog od članova Komisije imenovan je dr.sci. Zoran Iličković, red.prof. za užu naučnu oblast “Hemijska tehnologija” na Tehnološkom fakultetu Univerziteta u Tuzli.
Pristup javnosti je slobodan.
Završni magistarski rad može se pogledati u Sekretarijatu Tehnološkog fakulteta Univerziteta u Tuzli radnim danom od 08:00 do 16:00 sati.
Sažetak
U uvodnom dijelu završnog magistarskog rada opisane su razlozi istraživanja novih vrsta
cementa kao i prednosti koje ova vrsta cementa nosi za sobom. Sektor cementa industrije
smatra se odgovornim za približno 5 % trenutnih globalnih emisija antropogenog porijekla.
Težnja ka održivom razvoju natjerala je cementnu industriju da traži inovativne načine
smanjenja emisije ugljičnog dioksida. Kako bi se smanjili neželjeni učinci visoko temperaturnog postupka i potrošnje sirove smjese, razvijen je pojam "nisko-energetski cementi". Nisko-energetski cementi označavaju alternativni tip cementa u odnosu na obični Portlandski cement sa smanjenom potrošnjom energije. Ove vrste cementa se uglavnom proizvode od pepela nastalog spaljivanjem komunalnog otpada, od mulja iz kanalizacije i od ostalih otpadnih materijala kako bi se izbjegla potreba zbrinjavanja tog otpada i njihove upotrebe kao sirovine za tehnički koristan proizvod.
Jedna od učinkovitih i obećavajućih metoda je pretvaranje otpada u hidraulički cementni
materijal. S tim u vezi, Alinitni cement koji sadrži hlor nova je klasa cementa u razvoju.
Temperatura pečenja alinita je oko 1000 C a njegova hidraulička svojstva usporediva su ili
čak bolja od običnog Portalne cementa.
U teorijskom dijelu završnog magistarskog rada na samom početku dana je kristalna struktura alinita. Monokristali alinita dobiveni su iz cementnog klinkera koji sadrži dodatnu količinu
Mg, Al i Cl. Također detaljno je opisan dijagram toka proizvodnje alinitnih cementa i
objašnjen fenomen hidratacije i uspoređen sa proizvodnjom/hidratacijom Portland cementa.
Na pilot postrojenju proizvodnje alinitnog cementa analizirani su procesni parametri
proizvodnje. Cilj je bio smanjiti veliku potrošnju energije. Dodavanjem CaCl 2 glavni klinker
mineral alinit već se mogao dobiti u rastopljenoj soli na temperaturama od 1000 – 1100 ° C. To
je smanjilo specifičnu potrošnju topline za postupak izgaranja klinkera.
U eksperimentalnom dijelu završnog magistarskog rada postavljeni su sljedeći ciljevi:
Utvrditi sastav taloga hemijske industrije te prisustvo elemenata u vezanom obliku., provesti
eksperimente sa ciljem ispitivanja mogućnosti korištenja mješavina različitih udjela taloga
hemijske industrije u proizvodnji alinitnog cementa, provesti eksperimente sa ciljem
ispitivanja mogućnosti i procesnih uvjeta korištenja mješavina različitih udjela taloga
hemijske industrije u proizvodnji alinitnog cementa, ispitati karakteristike dobivenih
produkata, provesti istraživanje kako bi se utvrdila opravdanost za korištenje taloga hemijske
industrije u proizvodnji alinitnog cementa, i u zavisnosti od rezultata istraživanja predložiti
mogućnosti praktične primjene taloga hemijske industrije sa tačno određenim recepturama,
kako bi se postigao što bolji rezultat.
Urađene su pripreme laboratorijskih uzoraka, te izrada i tretiranje ispitnih proba u obliku
prizmica dimenzija 40x40x160 mm, hemijski i mineraloški sastav, kompletna hemijska
analiza koja uključuje određivanje SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO, MgO, SO 3 , Na 2 O i K 2 O, sadržaj minerala u cementnom klinkeru, fizičko – mehanička ispitivanja cementa, specifična težina, specifična površina – Blain, standardna koegzistencija, vrijeme vezivanja (početak i kraj
vezivanja cementa), postojanost cementa i savojna i pritisna čvrstoća cementa.
Za eksperimentalni dio ispitivanja korištena je oprema: hemijska analiza ispitnih uzoraka je
izvršena na rendgensko – fluorescentnom spektrometru, Cubix XRF sa Super Q programom,
marke Philips, mineraloški sastav klinkera je određen pomoću metode po Bogue, specifična
težina je određena metodom pomoću piknometra, specifična površina čestica je određena na
digitalnom Blain uređaju marke Toni Technik model 3301/091–02, Vicat aparat je korišten
za određivanje standardne konzistencije i vremena vezivanja, postojanost cementa je
određena pomoću Le – Šateljeovih prstenova, savojna i pritisna čvrstoća cementa su
određene na digitalnoj presi za ispitivanje savojne i pritisne čvrstoće cementa, marke Toni
Technik model 1544.
U poglavlju rezultati i diskusija razmatrana je referentna tvornica cementa tj. postrojenje s
najboljom dostupnom tehnikom (NDT) definirano takozvanim europskim dokumentom Bref,
a koje je usvojila Europska akademija za istraživanje cementa (ECRA) i CEMCAP. Temelji
se na procesu suhe peći, koji se sastoji od petostepenog ciklonskog predgrijača, kalcinatora s
tercijarnim zračnim kanalom, rotacijske peći i hlađenja putem rešetke. Kapaciteta je 3,0 Kt
klinkera dnevno, što odgovara cca. 1,0 Mt klinkera godišnje, ili 1,4 Mt cementa godišnje, s
vremenom rada >330 dana godišnje i dana usporedba utroška energije referentnih cementara i cementare za proizvodnju alinitnih cemenata.
Također u ovom poglavlju tabelarno su prikazani rezultati i statistička analiza dobijenih
vrijednosti pojedinih parametara tokom eksperimenata. Izvršena je analiza raspodjele veličina
čestica, fizičko-mehaničke karakteristike, Hemijska analiza i sito analiza tri vrste alinitnog
cementa. Izvršena je komparacija referentne fabrike i fabrike alinitnog cementa i diskutovane
mogućnosti retrofitabilnost alinitne tehnologije.
U zaključcima završnog magistarskog rada na osnovu dostupne pregledane literature i
provedenih eksperimentalnih istraživanja naglašena je potreba za smanjenjem potrošnje
energije i oslobađanjem/ukapljivanjem CO 2 Smanjenje ispuštanja CO 2 u atmosferu općenito će pratiti svako smanjenje upotrebe energije u industriji.
Ponovna upotreba industrijskog otpada za proizvodnju i primjenu u nekoliko područja
posebnih cementa i klinkera moguća je odabirom i obradom otpada za njihovo daljnje
područje primjene. Nužno je da se složeni otpad mora tretirati odgovarajućim postupcima i da
se pažljivo proučavaju hemijski i mineraloški sastavi, kao i tehnološka svojstva.
Proizvodnja cementa s povećanom reaktivnošću razvijena uvođenjem malog postotka
mineralizirajućih tvari dostigla je fazu proizvodnje i u kombinaciji s niskoenergetskim
komponentama cementa može rezultirati niskoenergetskom smjesom s prihvatljivom jakošću
u ranoj fazi.
Cementi na bazi belita privlačni su kao način smanjenja temperature stvaranja i potrošnje
kalcijevog karbonata (emisija CO 2 ) jer se sadašnje proizvodno postrojenje može prilagoditi.
Cementi pripremljeni na sniženim temperaturama mogu imati i druge koristi, osim smanjenja
unosa energije.
Na osnovu istraživanja provedenih u ovome radu može se zaključiti da je sastav bijelog mora
pogodan za proizvodnju alinitnog cementa. Sa udjelom hlorida od 26.85 mg/kg tla talog
bijelog mora izvrstan je izvor hlorida koji su potrebni za formiranje alinita.
U poređenju sa referentnom fabrikom cementa, potencijal fabrike alinitnog cementa ukazuje
na velike mogućnosti u budućnosti. Velika prednost fabrike alinitnog cementa bi bila ušteda
energije samim time i smanjenje zagađenja okoliša, mala investicija u dodatnu opremu za
proizvodnju alinitnog cementa. Nedostatak su ograničena operativna iskustva koja su
neophodna za uspješno vođenje procesa proizvodnje alinitnog cementa. Stalna potreba za
razvojem tehnoloških procesa i stvaranjem novih proizvoda izazov je za modernu industriju a
posebno za industriju cementa. Promjena sirovina, izmjena tehnološkog procesa, instalacija
nove opreme za separaciju, promjena energenata i druge metode stalne su aktivnosti u
modernoj cementnoj industriji.
Istraživanje i razvoj alinitnih cementa sa „akademskog“ stanovišta uz konekciju za realnim
sektorom predstavlja dobara put. Pregledana je dostupna literatura, analizirani su parametri
dobiveni u poluindustrijskim i industrijskih postrojenjima. Razmatrane su materijali i
korištena savremena oprema pri realizaciji eksperimentalnih istraživanja.
Naučni doprinos ovog rada je u potpuno novim eksperimentalnim rezultatima rađenim na
originalnim uzorcima i primijenjenoj naučnoj metodologiji koji je provjerena kroz niz
naučnih i stručnih projekata. Poseban doprinos je dobivena tehnološka podloga za
industrijsku primjenu eksperimentalnih rezultata.
Magistarski rad je rezultat samostalnog naučno-istraživačkog rada kandidata. Rad je dobro
organiziran, a zaključci su povezani sa postavljenim ciljevima i izvedeni na osnovu velikog
broja rezultata i temeljito urađene rasprave. Hipoteza iz prijave rada je potvrđena.
