سیمان یکی از اصلی ترین مصالح ساختمانی به شمار می رود که کارایی فراوانی داشته و فرایند تولید آن روز به روز در حال تکامل می باشد. در ادامه مطلب با مراحل تولید سیمان آشنا می شوید.
آشنایی با مراحل تولید سیمان
نرخ رشد جمعیت جهان در حال افزایش است و این موضوع منجر به افزایش ساخت و سازهای با استقامت بالا و توجه بیش از پیش نسبت به فرایند تولید سیمان شده است. با توجه به روند رو به رشد جمعیت جهان نیاز به مسکن هم طبیعتا بیشتر می شود.
در این راستا برای ساخت و ساز یکی از مصالح مهم سیمان است که کاربردهای فراوانی دارد و روند تولید آن روز به روز در حال تکامل می باشد. در ادامه مطلب با مراحل تولید سیمان آشنا می شوید.
سیمان پرتلند
از لحاظ شیمیایی اجزای اصلی سیمان شامل مخلوطی از سیلیکات کلسیم و مقدار کمی کلسیم آلومینات می باشد که با آب واکنش ایجاد کرده و سخت می شود. کلسیم به عنوان منبع سلیس و آلومینا حاصل از سنگ آهک، رس یا خاکستر و شیل است. ترکیب این مواد همراه با ۵ درصد ژیپس برای دیرگیر کردن سیمان را تشکیل می دهد.
سیمان پرتلند یکی از پر استفاده ترین انواع سیمان بوده و اسم پرتلند از سنگی با این نام گرفته شده است. بقیه سیمان ها شامل سیمان دیرگیر، سیمان با حرارت پایین یا سیمان با خاصیت قلیایی کم می باشند.
مواد تشکیل دهنده سیمان
سیمان ماده ای چسبنده است که می تواند ذرات را به یکدیگر چسبانده و یک جسم یکپارچه را به وجود آورد. پر مصرف ترین سیمان مورد استفاده در ساختمان سازی سیمان پرتلند می باشد. اولین بار در اوایل قرن ۱۹ سیمان پرتلند با سوزاندن سنگ آهک و خاک رس در اجاق آشپزخانه تولید شد.
با این روش ابتایی اساس صنعتی حیاتی پایه گذاری شد. موادی که برای پخت سیمان استفاده می شود شامل خاک رس و سنگ آهک است. این یعنی مواد اولیه مورد استفاده در فرایند تولید سیمان پرتلند دارای کربنات کلسیم و ترکیباتی از آلومینیوم سیلیکات است. اما به طور کلی مواد تشکیل دهنده سیمان عبارت است از:
سنگ آهک
اغلب تولید کننده های سیمان کارخانه شان را در نزدیکی معادن سنگ آهک تاسیس می کنند. معادن سنگ آهک از لحاظ کیفیت، ضخامت و ترکیبات شیمیایی با یکدیگر متفاوت هستند که این موضوع سبب ایجاد تفاوت در کیفیت سیمان های مختلف می گردد. در بعضی از کشور ها سنگ آهک کربنیک منبع اصلی مواد خام سیمان محسوب می شود.
قابل ذکر است منابع اصلی دیگر سنگ آهک، سنگ آهک دوران کرتاسه (دوران دوم زمین شناسی) یا همان چالک می باشد. منظور از چالک یا گچ، یک ماده متخلل است که اغلب دارای رطوبت بالایی بوده و در نتیجه استفاده از این ماده منجر به تولید نیمه خشک سیمان می شود.
۲. شیل
سنگ شیل نوعی سنگ رسوبی خالص می باشد که از ذرات ریز (اندازه ذرات کمتر از ۱.۲۷۵ میلی متر) سیلت، رس و کوارتز تشکیل می شود
۳. سنگ گچ (ژیپس)
سنگ ژیپس همان سولفات معدنی نرم است که از کلسیم کربنات آبدار ایجاد می شود.
پروسه تولید سیمان
در مسیر تولید سیمان در تمام مراحل از تهیه مواد اولیه تا مرحله پایانی که بارگیری می باشد دو مورد مهم وجود دارد که می بایست در همه فرایند تولید سیمان به کار گرفته شوند از جمله:
- ترکیب کردن مواد: از ابتدای مسیر بایستی همه مواد مختلف استفاده شده در سیمان خوب با هم ترکیب شده و یک محصول یکنواخت به دست آید.
- تست محصول: در هر مرحله از تولید بایستی بررسی شود آیا محصول تولیدی مطابق مشخصات ارائه شده از سوی کارخانه است یا نه.
روش های تولید سیمان
برای تولید سیمان روش های مختلفی وجود دارد که عموما به تکنیک به کار رفته و نوع سیمان بستگی دارد. فناوری استفاده شده برای تولید سیمان به مرور تکامل یافته است. صنعت سیمان سازی و پروسه تولید سیمان با استفاده از جدیدترین تکنیک ها، روش های خشک و به کمک سیستم های اتومات شاهد پیشرفت های وسیعی در تاریخ ۱۶۰ ساله ساختش بوده است.
البته بعضی از پروسه های تولید سیمان هایی مانند آلومینا به طور کامل با روش تولید سیمان پرتلند تفاوت دارد. از جمله روش های تولید سیمان عبارت است از:
-
روش مرطوب و نیمه مرطوب
در این روش، خاک رس استفاده شده در دستگاه آسیاب، شسته و به گروت (Grout) تبدیل می شود. بعد دوغاب خاک رس با سنگ آهک و مواد نرم در دوغاب، در غلظت های بالاتر ترکیب شده و در نهایت این مصالح پس از مخلوط سازی، به سیلوهای ذخیره هدایت شده و بعد از تایید آزمایشگاه، به کوره ارسال می شوند.
-
روش نیمه خشک
در روش نیمه خشک، مواد خام به حالت خشک با هم ترکیب و بعد مواد اولیه وارد آسیاب خواهند شد. قابل ذکر است موادی که از کلین خارج می شوند، شبیه پودر هستند. قبل از این که کلین با این پودر مخلوط بشود، کمی آب روی آن ریخته و
آن را به فرم مکعب یا استوانه ای در می آورند و به سیلوهای ذخیره می فرستند.
-
روش خشک
در این روش مواد خشک وارد آسیاب شده و پودر خارج شده از آن، بعد از تنظیم به عنوان تغذیه کلین مورد استفاده قرار می گیرد.
مراحل ایجاد سیمان
مراحل تولید سیمان شامل موارد زیر است:
۱. خرد و آسیاب کردن مواد خام
در مرحله اول همه مصالح به جز مواد نرم خرد و سپس در آسیاب های چرخان، استوانه ای یا لوله ای مورد آسیاب قرار می گیرند. به طور معمول آسیاب کردن مصالح با توجه به فرایند استفاده شده به شکل مرطوب یا خشک صورت می گیرد. برای آسیاب در حالت خشک ممکن است لازم باشد که مواد اولیه در خشک کن های استوانه ای و چرخشی خشک گردند.
۲. ترکیب کردن مواد به نسبت درست
ابتدا درصد معینی از مواد شامل آهک و رس به جهت تولید یک سیمان خاص توسط آزمایشگاه به کارخانه ارسال شده بعد عملیات ترکیب کردن نسبت به نوع فرایند مورد نظر شروع می شود. در پروسه خشک کردن این ترکیبات در سیلو ذخیره می شود و در پروسه مرطوب هم از مخازن دوغاب استفاده می شود.
ترکیب کامل مواد خشک در سیلوها با همزدن و چرخش شدید ناشی از هوای فشرده امکان پذیر است و در پروسه مرطوب نیز مخازن دوغاب توسط ماشین آلات مکانیکی یا هوای فشرده یا هر دو همزده می شوند.
۳. سوزاندن مصالح در کوره
اولویت بندی کوره هایی که در پروسه تولید سیمان به کار گرفته می شوند و سیمان را به شکل دسته ای می سوزانند شامل موارد زیر است:
- استوانه ای: متداول ترین نوع کوره می باشد.
- محفظه ای
- شفت پیوسته: این نوع کوره به شکل مدرن هنوز در بعضی کشورها مورد استفاده قرار می گیرد.
بعد از آن که مواد ترکیب شده وارد کوره شوند تا دمای ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد تحت حرارت قرار می گیرند. به طوری که حدود ۲۰-۳۰ درصد مواد ذوب و دانه ها به یکدیگر می چسبند. محصول سوخته به شکل دانه های کوچک به اسم کلینکر از کوره بیرون می آید. این محصولات به بخش سردکن انتقال داده می شوند.
کلینکر ممکن است سریعا آسیاب شود تا سیمان حاصل گردد یا برای استفاده بعدی در انبار ذخیره شود.
آسیاب مواد سوخته شده
کلینکر و میزان مشخصی از گچ حدود دو درصد را در آسیاب های افقی به صورت پودر ریز آسیاب می کنند. مواد ممکن است به طور مستقیم از آسیاب عبور یا مصالح درشت تر از محصولات آسیابی جدا و برای آسیاب بیشتر مجددا به آسیاب ارسال شوند. سیمان به شکل پنوماتیک به سیلوهای ذخیره سازی پمپ شده تا در کیسه های کاغذی تحت بسته بندی قرار گیرد.
در پایان اگر علاقمند هستید با کاربرد سیمان سفید مدرن و خلاقیت با بلوک سیمانی آشنا شوید، روی لینک ها کلیک کنید.
منبع : آرگا
