La quantità maggiore di materie prime impiegate per la produzione di cemento è destinata alla realizzazione della “farina cruda” (miscela di materiali finemente macinata) dalla quale, tramite cottura, si ricava il clinker. I materiali generalmente impiegati a questo scopo sono:
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Calcare Il calcare è una roccia naturale di origine sedimentaria costituita essenzialmente da carbonato di calcio (CaCO3). Calcari selezionati, a titolo elevato in CaCO3 e privi di impurità di natura organica e di argilla, finemente co-macinati con il clinker, accelerano il processo di idratazione del clinker stesso e quindi lo sviluppo iniziale delle resistenze meccaniche del cemento; riducono la richiesta d'acqua aumentando la lavorabilità del calcestruzzo fresco e incrementano la ritenzione d'acqua del calcestruzzo riducendo l'acqua essudata e il ritiro plastico.
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Argilla L'argilla è costituita da una miscela di minerali argillosi, tra cui prevalgono in genere quelli di tipo montmorillonitico e illitico (silicati idrati di alluminio, magnesio, ferro e altri elementi), accompagnati da componenti minori (spesso quarzo e calcare).
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Scisto calcinato Lo scisto calcinato, è prodotto in forno cocendo delle rocce ad una temperatura di circa 800 °C, contiene silicato bicalcico e alluminato monocalcico e oltre a piccole quantità di ossido di calcio libero e di solfato di calcio, proporzioni rilevanti di ossido di silicio reattivo.
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Marna P.D. Apporta in proporzioni variabili i composti chimici già citati (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3), ma necessita di ulteriori aggiunte di materiali calcarei o argillosi per ottenere la giusta proporzione chimica necessaria per la produzione di farina cruda per cemento
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Marna da cemento Fornisce alla farina cruda i composti chimici già citati (CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3) nelle giuste proporzioni ai fini della fabbricazione di cemento; in questo caso non è necessario ricorrere ad altre materie prime per la produzione di farina (indice di idraulicità 0,3 – 0,7) diversamente da tutte le materie prime citate finora, è un minerale di “prima categoria” ai sensi dell’art.1 del R.D. 1443/27. L’attività estrattiva per l’utilizzo di marna da cemento è dunque considerata “miniera” mentre il calcare, l’argilla o la marna generica sono minerali di “seconda categoria” e la relativa attività estrattiva è considerata “cava”.
Oltre a quelle impiegate nella confezione della farina cruda, l’industria del cemento necessita di altre materie prime che vengono macinate insieme al clinker per la produzione dei diversi tipi di cemento:
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Il solfato di calcio (gesso) Il solfato di calcio viene impiegato nei cementi sottoforma di gesso, semidrato, o anidro o una miscela di questi. Il solfato di calcio influenza diverse proprietà dei cementi (resistenza meccanica, ritiro, sviluppo del calore di idratazione, durabilità etc.), ma la sua azione fondamentale riguarda la regolazione della presa. L'azione regolatrice si esplica sull'alluminato tricalcico che, in assenza del gesso, reagirebbe rapidamente con l'acqua provocando la presa rapida del cemento. Tuttavia se piccole quantità di gesso sono essenziali per regolare la presa, un eccesso può provocare espansione e fessurazione della pasta di cemento. Per questo motivo il contenuto tollerabile di solfati è strettamente limitato dalle norme.
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Materiali pozzolanici I materiali pozzolanici sono sostanze naturali o industriali silicee o silico-alluminose che non induriscono se mescolati con acqua ma, se macinati finemente, in presenza di acqua, reagiscono a temperatura normale con l'idrossido di calcio dando origine a composti (silicato ed alluminato di calcio) che sviluppano resistenza meccanica e che hanno caratteristiche simili a quelle che si formano nell'indurimento dei materiali idraulici. Le pozzolane naturali sono generalmente materiali d'origine vulcanica, mentre le pozzolane naturali calcinate sono sostanze (naturali) attivate mediante trattamento termico.
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Calcare Viene aggiunto nella fabbricazione di cemento Portland o di cemento Portland composito.
Per poter essere impiegate nella produzione della farina, le materie prime devono possedere specifiche caratteristiche chimiche e mineralogiche previste dalla norma UNI EN 197-1:2011. Non tutti i calcari, le argille, le pozzolane, etc., hanno le idonee caratteristiche chimiche per la produzione di cemento; si comprende quindi come i giacimenti veramente utilizzabili siano confinati in poche e ristrette aree estrattive nonostante si tratti di rocce relativamente comuni.