Rahvusvaheline meeskond viis Kundas läbi savikaltsineerimise testkatse

Tänavu kevadel viidi Kunda Nordic Tsemendi ühes tsemendiahjus läbi täiemahuline tööstuslik savi kaltsineerimise testkatse. Kaltsineeritud savi kui täiendav tsementne materjal (inglise keeles lühendatult SCM) on hea tulevikuväljavaatega klinkri asendusaine tsemendis, kuna selle tootmiseks kulub vähem energiat ja tootmisprotsessi käigus eraldub ligikaudu 70 protsenti vähem CO2-heidet kui klinkri tootmisel. 

Viimase kuue kuu jooksul on tsemenditööstus Põhja-Euroopa piirkonnas käima lükanud mitmeid olulisi algatusi, et vähendada CO2-heidet süsiniku kogumise ja säilitamise lahenduste abil. CO2 kogumine tehases on võtmelahenduseks, et oluliselt vähendada tsemendi tootmisel tekkivat CO2-heidet ning lõpuks jõuda süsinikneutraalse betoonini. Samal ajal peab organisatsioon pingutama, et suurendada biomassi osakaalu kütustes, tegelema tsementide puhul teadus-ja arendustööga ning leidma uusi alternatiivseid lahendusi toormaterjalile ja süsinikuintensiivsele  klinkrile. Üks käimasolevatest projektidest keskendub kaltsineeriutd savi kui täiendava tsementse materjali  kasutamisele tsemendis. Eelmisel aastal käima lükatud projekt jõudis eduka tööstusliku testkatseni tänavu kevadel Kunda tsemenditehases, Eestis.   

Kaltsineeritud savi – eelised ja väljakutsed

“Savi kaltsineerimise projekt on üliolulise tähtsusega, sest see võimaldab meil  viia oma tegevus vastavusse HeidelbergCement Northern Europe`i praegusele tootestrateegiale, mis tugevalt keskendub CO2-heite vähendamisele. Täiendavate tsementsete materjalide kasutamine klinkri osaliseks asendamiseks tsemendis on üks parima tehnika võimalustest täna ja teenib süsinikuheite vähendamise strateegiat,“ ütleb kaasprofessor, dr Rolands Cepuritis, projektijuht Norras asuva Norcemi tsemenditehase teadus-ja arendusosakonnas ning ühtlasi ka savi kaltsineerimise projektijuht Kundas.  

Rolands Cepuritis, Kunda savikaltsineerimise projektijuht.

SCM on lühend ingliskeelsetest sõnadest Supplementary Cemenetitious Material, mis eesti keeles tähendab täiendavat tsementset materjali. See on termin, mida kasutatakse looduslike ja tööstuslikult valmistatud mineraalsete materjalide puhul kui neid kasutatakse tsemendis, et mõjutada betooni kivistumise omadusi hüdraulilise ja/või putsolaanse aktiivsuse kaudu. Kõige traditsioonilisemad sellised materjalid on lendtuhk, kvartsitolm ja jahvatatud kõrgahju räbu. Ent, traditsioonilise SCM-i varud on piiratud kvaliteedi ja koguste poolest, mis on ajendiks uute lisaainete otsingul tsemenditootmises.

“Õige kvaliteediga kaltsineeritud savi on üks SCM, mida saab toota sobivas koguses, et kestlikult vastata tegelikule nõudlusele. Õige kvaliteediga kaltsineeritud savi võib olla isegi reaktiivsem kui praegune kõige laialdasemalt kasutusel olev SCM - lendtuhk, samal ajal avaldab savi samasugust positiivset mõju betooni vastupidavusele,“ ütleb Rolands Cepuritis. “Ent väljakutseks kaltsineeritud savi kasutamisel on veevajadus võrreldes näiteks lendtuha lisamisega. Seda vajadust saab reguleerida savi kaltsieerimise ja tsemendi tootmise optimeerimise ning seejärel betooni segu disainiga,” selgitab ta. 

“Huvitav aspekt on samuti kaltsineeritud savi värvitoon, mille tulemusel valmib punakas tsement ja betoon. Saadaval on tehnilised lahendused, et seda värvitooni muuta harjumuspärasemaks hallikaks tooniks. Ent võib-olla hakkab arhitektidele ja ühiskonnale punakam värv rohkem meeldima ja tüüpiline betoon saab olema täna kasutusel olevast üsnagi erinev,” mõtiskleb Cepuritis. 

Ta toob välja selle materjali kestlikkuse aspektid: “Tüüpilises kaltsineeritud saviga segatud tsementides, kombineeritakse kaltsineeritud savi lubjakiviga, et ära kasutada mõlema materjali vahel tekkivat sünergeetilist efekti.  Ideaalses olukorras võimaldab kaltsineeritud savi asendada isegi nii palju kui 50 protsenti klinkrist, samal ajal kui 30 protsenti on tüüpilisem tulemus, mida oodata.” Ta rõhutab samuti, et savi õige kvaliteet on ülioluline ja siin tuleb mängu Kunda.

Arvid Stjernberg, HeidelbergCement Northern Europe`i rakendusuuringute ja arendusosakonna juht selgitab: „Pärast võimalike savikohtade ülevaatust tuvastati, et Kundas asuval savikarjääril on potentsiaali tulevase tootmise jaoks. Et testida savi omadusi, võeti Kunda savikarjäärist proovid ja need saadeti 2019. aastal pooltööstuslikeks testideks väikesesse testimisasutusse Saksamaal.  Testi tulemused näitasid, et Kunda savil on hea potentsiaal ja soovitati Kundas läbi viia täiemahuline savi kaltsineerimise testkatse.”  

Nutikas planeerimine

Eelmisel aastal moodustati rahvusvaheline projektimeeskond, mis koosneb seitsmest eri rahvusest pärit ekspertidest, kes töötavad kontserni erinevates ettevõtetes. Meeskonda juhib juhtkomitee ja toetab kontserni tehnoloogiakeskus - HeidelbergCement Technology Center ning teadus-ja arendustöö osakond - HeidelbergCement Global Research & Development.

Õnnestumiseks nõuab sellise kaliibriga projekt detailset planeerimist. “Esiteks loodi projekti kirjeldus ja pandi paika ulatus, seejärel püstitati eesmärk. Järgmisteks sammudeks oli koha  peale minek Kundasse, Eestisse, et hinnata tehase tehnilisi võimalusi, testkatse protsessiriske, vajalikke täiendustöid tehases ning erinevate võimalikke täismahus testkatsete stsenaariumite väljatöötamist. Samuti koostasime detailse eelarve iga stsenaariumi jaoks, valmistasime ette riikliku teadus-ja arendusvaldkonna rahastustaotluse, mis edukalt hiljem riiklikult heaks kiideti ja töötasime välja detailse testkatsete juhise, kvaliteedi kontrollplaani ja riskianalüüsi,” selgitab Rolands Cepuritis. Projekti viimaseks sammuks oli tegelik testkatse läbiviimine Kundas, mis osutus väljakutsete rohkeks. “Meil tuli lahendada mitmeid kitsaskohti, nagu näiteks sademeterohkus, mis muutis toorsavi pehmeks ja kleepuvaks ja see ei lasknud meil saavutada stabiilset savitoidet ahju.  Alates klinkritootmise lõpetamisest Kundas ei oldud tsemendiahjusid enam kui aasta kasutatud. Samuti osutus testkatse õppetunniks ahjuoperaatoritele, kes pidid oma mõtlemise klinkritootmiselt ümber lülitama üsna erinevale savi kaltsineerimisele. Õnneks õnnestus meil vältida selliseid kitsaskohti, mida ei oleks olnud võimalik lahendada püsiva ja süstemaatilise töö abil mõistliku aja jooksul.” 

“Samuti muutis pandeemia tegelikud kohapealsed külastused rahvusvahelise meeskonna jaoks keeruliseks – saadaolev väline tugi kohalikule meeskonnale tuli testkatsetuse ajaks 2021. aasta maikuus vähendada miinimumini,“ ütleb Rolands. Lisaks temale kuulus kohale tulnud rahvusvahelisse meeskonda kvaliteedi eest vastutav tööstuslike katsete ja rakenduste valdkonna vaneminsener Nicolas Pato HeidelbergCement Global Research & Developmentist, Saksamaal, ja Marek Majchrowicz Poolast, kes töötab püroprotsesside vanemprotsessijuhina HeidelbergCement Technology Centeris. Töötati välja terve rida epidemioloogilisi ohutusreegleid, mille järgimine oli kõigile testkatses osalejatele kohustuslik. Distsipliini järgimine, et neist reeglitest kinni pidada, nõudis samuti lisapingutusi,” ütleb Cepuritis, kuid see oli kõike seda väärt, sest selle kolme nädala jooksul, mis Kundas viibiti, õnnestus projektimeeskonnal toota hea kvaliteediga kaltsineeritud savi.“

Nicolas Pato lisab: ”Tänu ekspertide kõrgele kaasatusele ja Kunda labori pühendumusele, millele lisandus kontserni teadus-ja arendustöö osakonna -  HeidelbergCement Global Research & Developmenti -  tugi, õnnestus välja töötada asjakohane protseduur, et edukalt testkatse ajal jälgida kaltsineeritud savi kvaliteeti.”

Nicolas Pato, HeidelbergCement Technology Centeri vaneminsener oli üks rahvusvahelise meeskonna liikmetest, kes viibis sel kevadel Kundas kohapeal.

Marek Majchrowicz on testkatse tulemustega rahul: “Lõpuks, pärast seda, kui kõik probleemid leidsid lahenduse tänu meie protsessikogemusele ja heale rahvusvahelisele koostööle, saavutasime selle testkatse jaoks püstitatud eesmärgi – jõudsime ühtlase ja stabiilse savi ahju etteandmiseni ning tootsime 700 tonni kõrgekvaliteedilist kaltsineeritud savi.”  Ta rõhutab, et saadud kogemust kasutatakse edaspidi mitte ainult võimalikul kaltsineeritud savi tootmisel Kunda tehases, vaid ka kõikides kaltsineeritud savi projektides, mille läbiviimist meie kontsern võib kaaluda.“ 

Tulevikuväljavaated

Meelis Einstein, Kunda Nordic Tsemendi juhatuse ja projekti juhtkomitee liige tunneb tulemuse üle head meelt.  „On rõõmustav, et me saime selle projekti läbi viia Kundas – meil on suurepärane meeskond ja kogenud töötajad, kes said sellest testkatsest väärtuslikke kogemusi.”

Hiljem sel aastal hinnatakse Kunda savikaltsineerimise projekti ka ärilisest vaatenurgast ja siis on tõehetk, mil otsustatakse, kas Kundas hakatakse tootma kaltsineeritud savi või mitte.  

 

Kunda Nordic Tsemendi savikarjäär.

Tsemenditehas.

Toorsavi konveier.

Kaltsineeritud savi.