سیمان

مقدمه ای از انواع سیمان:

قبل از شناخته شدن سیمان از ملاتهای آهکی برای کارهای ساختمانی استفاده می گردید، ولی بعد از شناخت خواص سیمان و طریقه تولید آن، این کالا به میزان وسیعی جایگزین آهک گردید.

سیمان، پودری است نرم و جاذب آب که باعث چسبندگی خرده سنگها به یکدیگر شده و ماده ای است از ترکیبات پخته و گداخته شده اکسیدکلسیم با اکسیدهای سیلیسیم، آلومینیوم و آهن که ملات این ماده به مرور در مجاورت هوا یا در زیر آب سخت شده و با حفظ ثبات حجم، مقاومت خود را در زیر آب نگه می دارد. این ماده در فاصله ۲۸ روز به حداقل مقاومت مجاز بعنی ۲۵۰کیلوگرم بر سانتی متر مربع می رسد. امروزه در جهان متنناسب با تنوع نیازها، سیمانهائی با خواص مکانیکی و شیمیایی مختلف تولید می گردد که هرکدام کاربردهای مشخصی را دارا می باشد.

احتمالاً رومیها نخستین کسانی بودند که بتن را بکار بردند آنان بتن را که براساس سیمان ساخته می شد، بعنوان مواد هیدرولیکی، یعنی موادی که در آب سخت می شد، بکار می بردند. این خاصیت بتن و خواص دیگر آن ضمن گیرش در آب، سبب استفاده روزافزون این ماده ساختمانی گشته است. سالها سیمان ساخت رومیها بکار می رفت تا اینکه یکنفر بنای انگیسی بنام( جوزف اسپدین) موفق به پیداکردن سیمان پرتلند در سال ۱۸۲۴ میلادی گردید سیمان پرتلند سیمانی است که از مخلوط کردن مواد آهکی و رسی یا هر ماده دارای اکسیدهای سیلیسی و آلومینیومی و آهنی و پختن آنها تا مرحله تولید کلینکر بدست می آید.

براساس مشخصات استاندارد انگلیس(BS ) و آمریکا(ASTM ) قبل از آسیاب مقداری سنگ گچ به کلینکر افزوده می شود تا از گیرش سریع آن جلوگیری نماید.
مواد اولیه مورد نیاز و روش استخراج آن
ترکیباتی از سنگ آهک و خاک رس( مارل) مواد اولیه اصلی سیمان را تشکیل می دهند استخراج سنگ آهک بطور معمول در معادن روباز با استفاده از دریلهای چالزنی و ایجاد حفره صورت می گیرد.

برحسب نوع سنگ و روش کار مواردی از قبیل عمق، قطر، و فاصله چالها و حفره ها تعیین شده و اقدام به حفاری می شود. پس از آماده شدن چال ها، با خرج گذاری مواد منفجره و اتصال آنها بوسیله چاشنی و کابلهای الکتریکی، با استفاده از دستگاه انفجار( مینیاتور) با ولتاژ معین انفجار صورت می گیرد.
برحسب موقعیت مخلوط طبیعی سنگ آهک و خاک رس و مواد معدنی دیگری مثل سنگ آهن و سنگ سیلیس به مقدار معینی برای ساختن انواع سیمان بکار می رود.

معدن

معادن این مجتمع را می توان به دو بخش مجزا تقسیم نمود.

۱- معدن سنگ آهک
۲- معدن خاک یا مارل( مخلوط خاک رس و سنگ آهک)

معدن سنگ آهک

این معدن دارای موادی آهکی است که دارای املاحی از سنگ آهک، سیلیس، اکسیدآلومینیم، اکسید منیزیم و غیره می باشد.

معدن

معدن خاک نیز به صورت روباز بهره برداری می شود و استخراج آن با استفاده از ماشین آلات راهسازی همانند لودر، بلدوزر و …. و بدون ایجاد انفجار صورت می گیرد.
بارگیری مواد اولیه هر دو معدن عملاً بوسیله ماشین آلات مکانیکی از قبیل بیل سنگین، لودر و بلدوزر و غیره انجام شده و حمل آن به سمت آسیاب خاک یا آسیاب سنگ بوسیله کامیون صورت می گیرد.

آسیاب های سنگ و خاک

مواد اولیه( سنگ) استخراج شده بوسیله ماشین آلات جهت خردشدن به ابعاد کوچکتر به قسمت آسیاب سنگ یا سنگ شکن انتقال داده می شود.
در سنگ شکنها، که عملاً از نوع چکشی، پاندولی، ژنراتوری است سنگها تا ابعادی کمتر از ۲ الی ۳ سانتیمتر خرد شده و پس از جداشدن توسط الکهای میله ای، بوسیله نوار نقاله به سیلوهای سنگ انتقال می یابند. سنگهای درشت تر مجدداً از سنگ شکن خارج می شود مخلوط خردشده سنگ آهک است.

انبار خاک

مواد اولیه خارج شده از آسیاب خاک و سنگ شکنها توسط نوارهای نقاله به محلی به نام انبار خاک یا سالن مواد منتقل می شود.
دستگاه ریزنده با استاکر مخلوط مواد اولیه خردشده را در طول سالن مواد به صورت رفت و برگشت روی هم انباشته می کند.
پس از تنظیم اولیه موادپرشده در سالن از طریق دستگاه بردارنده یا ریکلایمر در جهت عرض سالن برداشته می شود. مخلوط خروجی از سالن در هر لحظه حاوی مخلوط متوسط مواد ورودی به سالن از ابتدای پرشدن تا انتهای بسته شدن سالن است.

مخلوط خروجی از سالن مواد بوسیله نوارهای نقاله به بونکرهای تغذیه آسیابهای مواد خام منتقل می شود.
محصول آسیاب ها به سیلوهای بلندینگ و تغذیه کوره حمل و برای مصرف کوره انبار می شود. گنجایش این سیلوها در صورت توقف آسیابها حداقل ۴۸ ساعت مواد کوره را تأمین می کند.
برای آنکه مواد اولیه بهتر پخته شود می بایست بصورت پودر درآید. در پایان مقادیر لازم از مواد اولیه پس از توزین آماده تغذیه در آسیاب مواد خام می شود.

آسیاب مواد خام

آسیابهای مواد خام در بخش صنعت سیمان به دو نوع تقسیم می شوند:

۱- آسیابهای گلوله ای یا استوانه ای
۲- آسیابهای غلطکی یا عمودی

۱- آسیابهای گلوله ای:

آسیاب گلوله ای استوانه ای است که داخل آن گلوله ای فولادی قرار داشته و مواد اولیه ورودی در اثر چرخش آسیاب و اعمال ضربه و سایش بوسیله گلوله ها تبدیل به پودر می شود.
مواد پودرشده جهت جداشدن زبره مواد از نرمه آن به دستگاهی بنام سپراتور فرستاده می شود که در این مرحله پس از جداشدن نرمه مواد، زبره آن دوباره جهت آسیاب شدن به داخل آسیاب برمی گردد.

۲- آسیاب غلطکی یا فایفر

آسیاب غلطکی صفحه افقی است که روی آن سه غلطک قرار دارد. مواد اولیه بین غلطکها و صفحه چرخان زیرین ریخته شده و براثر ضربه و سایش بصورت پودر درمی آید.
نرمه جداشده مواد در سپراتور از طریق دستگاههائی بنام الکتروفیلتر، ایراسلاید، ایرلیفت، جهت ذخیره به سیلوهای مواد خام فرستادن می شود.

سیلوهای موادخام

سیلوهای موادخام برای تنظیم، ذخیره، همگن ساختن مواد پرشده ساخته شده اند که برخی از این سیلوها دو طبقه و برخی یک طبقه می باشند.
موادخام پس از آسیاب شدن از طریق ایراسلاید به سیلوها هدایت شده و قبل از ورود مواد به سیلوها نمونه برداری بطور اتوماتیک در هر نیم ساعت یکبار انجام می گیرد. این نمونه ها از طریق رول پست یا لوله های ارسال نمونه، جهت انجام آزمایشات لازم و به منظور تعیین درصدعناصر موجود در مواد و تصحیح آن به قسمت آزمایشگاه منتقل می گردد. ضمناً مقدار تناژ درصد عناصر موجود در مواد توسط کامپیوتر، بصورت اتوماتیک محاسبه شده و پس از رسیدن به تناژ مورد نظر در سیلو عمل یکنواخت کردن( بلندینگ) مواد انجام گردیده و سپس مواد مزبور به سیلوهای ذخیره ریخته شده و در آنجا جهت استفاده در مراحل بعد انبار می شود.

پیش گرمکن

در پیش گرمکن با حدود ۷۰ متر ارتفاع از طریق مجموعه سیکلونها مراحل خشک شدن، داغ شدن و تجزیه خاک رس و بخشی از سنگ آهک تا درجه حرارت ۹۰۰ درجه سانتی گراد و نیز دستگاه پری کلسیناتور مجهز به دو مشعل با حرارت ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد عمل تجزیه سنگ آهک تا حدود ۹۰% صورت می گیرد.
مواد پس از انجام مرحله تجزیه و گرم شدن بتدریج وارد کوره می شود.

کوره

استوانه ای دوار با شیب ۳% و ابعاد ۸/۵ ۹۵ متر دارای درجه حرارت حداکثر ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد میباشد. و مواد در اثر چرخش و شیب استوانه به سمت خروجی کوره در حرکت می باشد و هنگام عبور از مجاورت حرارت شعله، تجزیه نهائی و سپس تشکیل فازها در آن صورت می گیرد. مشعل اصلی در انتهای پائینی کوره تعبیه شده است.
طی یک قرن ابداع کوره دوار سیستم پخت تکامل یافت و هم اکنون از کوره های تربلند به کوره های خشک کوتاه و مجهز به پری کلسیناتور تغییر یافته است.
تمامی بخش های سیستم پخت که مقادیر در خور توجه انرژی حرارتی و ذرات موادخام را با خود دارند، از طریق برج خنک کن برای بازیابی حرارت و تصفیه، به آسیاب مواد و الکتروفیلتر فرستاده می شود.

در الکتروفیلتر ذرات گردوغبار از گازهای خروجی جدا شده و گاز تصفیه شده راهی دودکش می شود.
محصول خروجی از کوره کلینکر نام دارد. که جهت سردشدن وارد سیستمی بنام کولر می گردد.
در سیستم خنک کن گریتی، هوای محیط به زیر صفحه های مشبکی که در کولر تعبیه شده است توسط فن های بزرگی دمیده می شود و با حرکت مواد در فاصله ای کمتر از ۲۰ دقیقه حدود ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد از حرارت مواد کاسته می شود و در اثر بازیابی حرارتی، فازهای موجود در محصول کلینکر تثبیت می شود.
نوع دیگر خنک کن با عملکرد مشابه، خنک کن سیاره ای یا ساتالایتی است که بخش عمده هوای خروجی از خنک کن با درجه حرارت حدود ۷۰۰ درجه سانتیگراد برای تأمین هوای مشعلها راهی کوره می شود.