सीमेंट की औद्योगिक शुरुआत 19वीं शताब्दी के इंग्लैंड में हुई थी।जहां मकानकार जोसेफ एस्पडिन ने गलती से पोर्टलैंड सीमेंट के पूर्ववर्ती की खोज की जब वह अपने रसोई के स्टोव में पाउडर वाले चूना पत्थर और मिट्टी के साथ प्रयोग कर रहे थेइस मामूली नवाचार ने एक औद्योगिक क्रांति को जन्म दिया। आज, उद्योग कच्चे माल के हजारों टन का प्रसंस्करण करता हैसीमेंट रॉक को मानव बालों से भी अधिक बारीक पाउडर में पीसते हुएपानी के साथ मिश्रित होने पर यह पाउडर एक शक्तिशाली बांधने वाला पेस्ट बनाता है जो रेत और बजरी के संगम के साथ मिलकर कंक्रीट बनाता है जो पानी के बाद पृथ्वी पर दूसरी सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री है।

सीमेंट निर्माण अनिवार्य रूप से खनिज अवयवों का उच्च तापमान पर रासायनिक रूप से चट्टानों के समान पदार्थों में परिवर्तन होता है जिन्हें फिर पाउडर में पीस दिया जाता है।प्रक्रिया सटीक रासायनिक नियंत्रण पर निर्भर करती है:

• मुख्य घटक:चूना पत्थर, चाक, मार्ल और मिट्टी कैल्शियम, सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और लोहे प्रदान करते हैं। ये तत्व अत्यधिक गर्मी के तहत प्रतिक्रिया करते हैं ताकि सीमेंट क्लिंकर के प्रमुख खनिज चरणों ड़्रिकैल्शियम सिलिकेट (सी 3 एस),डायकैल्शियम सिलिकेट (C2S), ट्राइकैल्शियम एल्युमिनैट (सी 3 ए), और टेट्राकैल्शियम एल्युमिनोफेर्राइट (सी 4 एएफ) ), जो क्रमशः प्रारंभिक शक्ति, दीर्घकालिक शक्ति, उपचार के दौरान गर्मी उत्पादन और सल्फेट प्रतिरोध को निर्धारित करते हैं।
• पूरक सामग्री:आधुनिक उत्पादन में प्रदर्शन में वृद्धि या लागत में कमी के लिए अतिरिक्त घटक शामिल हैंः
  • सिलिसियस सामग्रीःसिलिका रेत, शेल और स्लेट दीर्घकालिक शक्ति और स्थायित्व को बढ़ाते हैं।
  • लौह सामग्रीःलौह अयस्क से जलने का तापमान कम होता है और खनिज बनने में मदद मिलती है।
  • पूरक सीमेंट सामग्री (एससीएम):औद्योगिक उप-उत्पाद जैसे उड़ने वाली राख, उच्च भट्ठी के स्लग,सीमेंट के ग्रीन ट्रांसफॉर्मेशन की कुंजी ऊर्जा खपत और कार्बन उत्सर्जन को काफी कम करते हुए पॉज़ोलनिक गतिविधि प्रदान करते हैं.

आधुनिक सीमेंट निर्माण छह महत्वपूर्ण चरणों के साथ एक अत्यधिक स्वचालित, सटीक संचालित प्रक्रिया हैः

यह संयंत्र आम तौर पर खनिज संपन्न क्षेत्रों के पास स्थित होते हैं ताकि चूना पत्थर और मिट्टी तक सीधी पहुंच हो सके।परिपत्र अर्थव्यवस्था के सिद्धांतों को आगे बढ़ाते हुए कुंवारी खनिजों पर निर्भरता को कम करना.

बड़े पैमाने पर चट्टानों को बेसबॉल के आकार के टुकड़ों में प्राथमिक कुचलकों के माध्यम से कम किया जाता है, फिर जबड़े कुचलकों और प्रभाव कुचलकों के माध्यम से प्रगतिशील रूप से परिष्कृत किया जाता है।निरंतर कण आकार विश्लेषण बाद के प्रसंस्करण के लिए सामग्री एकरूपता सुनिश्चित करता है.

कुचल सामग्री को पीसने की मिलों (गोला मिलों या रोलर प्रेस) में डाला जाता है जहां इसे अतिरिक्त सामग्री के साथ सटीक अनुपात में मिलाया जाता है और बारीक पाउडर में पाउडर किया जाता है।आधुनिक संयंत्रों में कच्चे आटे के समरूपण प्रणाली का उपयोग किया जाता है, जिसमें प्यूमेटिक कन्वेयर और भंडारण प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जाता है ताकि आग लगाने से पहले रासायनिक स्थिरता प्राप्त हो सके.

पाउडर प्रीहीटर टावरों में प्रवेश करता है जहां भट्ठी से निकलने वाली निकास गैसें प्रारंभिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं शुरू करती हैं।एक मामूली कोण पर झुकाव के साथ अग्निरोधक अस्तर वाला स्टील सिलेंडरईंधन (कोयला, गैस या वैकल्पिक ईंधन) को निचले छोर पर इंजेक्ट किया जाता है, जिससे 1450°C (2700°F) तक आग लग जाती है। जैसे-जैसे सामग्री धीरे-धीरे नीचे गिरती है, जटिल रासायनिक परिवर्तन होते हैं।

भट्ठी के सबसे गर्म क्षेत्र में, सामग्री आंशिक रूप से पिघल जाती है और ग्रे-ब्लैक नोड्यूल बनती है जिसे क्लिंकर कहा जाता है।क्लिंकर को विशेष शीतलक में तेजी से ठंडा किया जाता है जो प्रीहीटर और भट्टियों में पुनः उपयोग के लिए गर्मी को पुनर्प्राप्त करते हैं, ऊर्जा दक्षता में नाटकीय सुधार।

शीतल क्लिंकर को जिप्सम (स्थापना समय को नियंत्रित करने के लिए) और वैकल्पिक additives के साथ फिनिश मिलों में पीस दिया जाता है, जिससे उपयोग के लिए तैयार अल्ट्रा-फाइन पोर्टलैंड सीमेंट पाउडर का उत्पादन होता है।

वैश्विक CO2 उत्सर्जन के लगभग 7% के लिए जिम्मेदार एक ऊर्जा-गहन क्षेत्र के रूप में, सीमेंट को कार्बन उन्मूलन की महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। निर्माता कई रणनीतियों को लागू कर रहे हैंः

• वैकल्पिक ईंधन:जीवाश्म ईंधन को बदलने के लिए कचरे के टायर, प्लास्टिक और बायोमास का उपयोग करना।
• ऊर्जा दक्षताःअपशिष्ट ताप वसूली प्रणालियों को लागू करते हुए प्रीहीटर, भट्ठी संचालन और क्लिंकर कूलर को अनुकूलित करना।
• कम कार्बन वाले सीमेंट:क्लिंकर अनुपात को कम करने के लिए एससीएम सामग्री को बढ़ाना, संभावित रूप से कार्बन पदचिह्न को 10% या उससे अधिक कम करना।
• कार्बन कैप्चरःसीओ2 उत्सर्जन को कैप्चर करने और उपयोग करने या संग्रहीत करने के लिए सीसीयूएस प्रौद्योगिकियों का विकास करना।
• परिपत्र अर्थव्यवस्थाःऔद्योगिक उप-उत्पादों और अपशिष्ट सामग्रियों का कच्चे पदार्थों या ईंधन स्रोतों के रूप में अधिकतम उपयोग करना।

सीमेंट और कंक्रीट उद्योग ने 2050 तक कार्बन तटस्थता हासिल करने के लिए प्रतिबद्ध किया है। कम कार्बन मिश्रणों, वैकल्पिक ईंधन, अपशिष्ट उपयोग और सीसीयूएस तकनीक में निरंतर नवाचार के माध्यम से,सीमेंट उत्पादन स्वच्छता की ओर बढ़ रहा है, अधिक कुशल और टिकाऊ प्रथाओं। इस परिवर्तन का न केवल उद्योग के लिए गहरा प्रभाव पड़ता है,बल्कि वैश्विक निर्माण स्थिरता और संयुक्त राष्ट्र के सतत विकास लक्ष्यों की प्राप्ति के लिए.