فرآیند تولید سیمان
مقدمه
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 وگداخته شده اکسید کلسیم 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 28 روز به حداقل مقاومت مجاز ، یعنی 250 کیلو گرم بر سانتی متر مربع می رسد.
امروزه در جهان متناسب با تنوع نیازها ، سیمانهائی با خواص فیزیکی و شیمیائی مختلف تولید می گردد که هر کدام کاربردهای مشخصی را دارا می باشد.
احتمالاً رومیها نخستین کسانی بودند که بتن را بکار بردند آنان بتن را که بر اساس سیمان ساخته می شد ، بعنوان مواد هیدرولیکی ، یعنی موادی که در آب سخت می شد ، بکار می بردند. این خاصیت بتن وخواص دیگر آن ضمن گیرش در آب ، سبب استفاده روز افزون این ماده ساختمانی گشته است. سالها سیمان ساخت رومیها بکار می رفت تا اینکه یکنفر بنای انگلیسی بنام (جوزف اسپدین) موفق به پیدا کردن سیمان پرتلند در سال 1824 میلادی گردید سیمان پرتلند ، سیمانی است که از مخلوط کردن مواد آهکی ورسی یا هر ماده دارای اکسیدهای سیلیسی و آلومینیومی و آهنی وپختن آنها تا مرحله تولید کلینکر بدست می آید.
بر اساس 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 میدهند . استخراج سنگ آهک ، بطور معمول در معادن رو باز با استفاده از دریلهای چالزنی و ایجاد حفره صورت می گیرد.
بر حسب 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.
بر حسب 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 به کار می رود.
معدن سنگ آهک
این معدن دارای موادی آهکی است که دارای املاحی از سنگ آهک ، سیلیس ، اکسید آلومینیوم ، اکسید منیزیم و غیره می باشد.
معدن خاک
معدن خاک نیز به صورت رو باز بهره برداری میشود و استخراج آن با استفاده از ماشین آلات راهسازی همانند لودر ، بلدوزر و ... و بدون ایجاد انفجار صورت می گیرد.
بارگیری مواد اولیه هر دومعدن عملاً بوسیله ماشین آلات مکانیکی از قبیل بیل سنگین ، لودر و بلدوزر و غیره انجام شده و حمل آن بسمت آسسیاب خاک یا آسیاب سنگ بوسیله کامیون صورت می گیرد.
آسیابهای سنگ و خاک
مواد اولیه (سنگ) استخراج شده بوسیله ماشین آلات جهت خرد شدن به ابعاد کوچکتر به قسمت آسیاب سنگ یا سنگ شکن انتقال داده می شود.
در سنگ شکنها ، که عملاًَ از نوع چکشی ، پاندولی ، ژیراتوری است سنگها تا ابعادی کمتر از 2 الی 3 سانتی متر خرد شده و پس از جدا شدن توسط الکهای میله ای ، بوسیله نوار نقاله به سیلوهای سنگ انتقال می یابند. سنگهای درشتتر مجددا برای خرد شدن به آسیاب ژیراتوری برگشت داده شده و آنچه از سنگ شکن خارج می شود مخلوط خرد شده 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 یا استاکر مخلوط مواد اولیه خرد شده را در طول سالن مواد به صورت رفت و برگشت روی هم انباشته می کند.
پس از تنظیم اولیه ، مواد پر شده در سالن از طریق دستگاه بردارنده یا ریگلایمر در جهت عرض سالن برداشته می شود. مخلوط خروجی از سالن در هر لحظه ، حاوی مخلوط متوسط مواد ورودی به سالن از ابتدای پر شدن تا انتهای بسته شدن سالن است.
مخلوط خروجی از سالن مواد بوسیله نوارهای نقاله به بونکرهای تغذیه آسیابهای مواد خام منتقل می شود.
محصول آسیابها به سیلوهای بلندیگ و تغذیه کوره حمل و برای مصرف کوره انبار می شود. گنجایش سیلوها در صورت توقف آسیابها حداقل 48 ساعت مواد کوره را تامین می کند.
برای آنکه مواد اولیه بهتر پخته شود می بایست بصورت پودر در آید.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.
- آسیابهای گلوله ای یا استوانه ای
- آسیابهای غلطکی یا عمودی
1-آسیابهای گلوله ای :
آسیاب گلوله ای استوانه ای است که داخل آن گلوله های فولادی قرار داشته ومواد اولیه ورودی در اثر چرخش آسیاب و اعمال ضربه و سایش ، بوسیله گلوله ها تبدیل به پودر می شود.
مواد پودر شده جهت جدا شدن زبره مواد از نرمه آن به دستگاهی بنام سپراتور فرستاده میشود که در این مرحله پس از جدا شدن نرمه مواد ، زبره آن دوباره جهت آسیاب شدن به داخل آسیاب بر می گردد.
2-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 بر اثر ضربه و سایش به صورت پودر در می آید.
نرمه جدا شده مواد در سپراتو از طریق دستگاههائی بنام الکتروفیلتر ، ایراسلاید ، ایرلیفت جهت ذخیره به سیلوهای مواد خام فرستادن می شود.
سیلوهای مواد خام
سیلوهای مواد خام برای تنظیم ، ذخیره ، همگن ساختن مواد پر شده ساخته شده اند که برخی از این سیلوها دو طبقه و برخی یک طبقه می باشند.
مواد خام 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 آزمایشات لازم و به منظور تعیین درصد عناصر 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 (بلندینک) مواد انجام گردیده و سپس مواد مزبور به سیلوهای ذخیره ریخته شده و در آنجا جهت استفاده در مراحل بعد انبار می شود.
تحقیق در مورد فرآیند تولید سیمان