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.
1. آسیابهای گلوله ای یا استوانه ای
2. 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.
پیش گرمکن
در پیش گرمکن با حدود 70 متر ارتفاع از طریق مجموعه سیکلونها مراحل خشک شدن ، داغ شدن وتجزیه خاک رس و بخشی از سنگ آهک تا درجه حرارت 900 درجه سانتیگراد ونیز دستگاه پری کلسیناتور مجهز به دومشعل با حرارت 900 تا 1000 درجه سانتیگراد عمل تجزیه سنگ آهک تا حدود % 90 صورت می گیرد.
مواد پس از انجام مرحله تجزیه و گرم شدن بتدریج وارد کوره می شود.
کوره
استوانه ای دوار با شیب % 3 و ابعاد 8/5 × 95 متر دارای درجه حرارت حداکثر 1450 درجه سانتیگراد میباشد. ومواد 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 میگیرد.مشعل اصلی در انتهای پائینی کوره تعبیه شده است.
طی یک قرن ابداع کوره دوار سیستم پخت تکامل یافته وهم اکنون از کو ره 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 مواد خام را با خود دارند ، از طریق برج خنک کن برای بازیابی حرارت و تصفیه به آسیاب مواد و الکتروفیلتر فرستاده می شود.
در الکترو فیلتر ذرات گرد و غبار از گازهای خروجی جدا شده و گاز تصفیه شده راهی دودکش می شود.
محصول خروجی از کوره کلینکر نام دارد که جهت سرد شدن وارد سیستمی بنامکولر 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 20 دقیقه حدود 1100 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 700 درجه سانتیگراد برای تامین هوای مشعلها راهی کوره می شود.
کلینکر
محصول خروجی از سیستم پخت کلینکر نام دارد.در این مرحله حدود 95 % ترکیب فازهای بلیت ، آلیت ، آلومینات و فریت تشکیل می دهد ، این فازها از اکسیدهای کلسیم ، سیلیسیم ، آلومینیم و سنگ آهن تشکیل شده است.
انبار یا سیلوهای کلینکر ، تولید یک ماهه کوره را در خود جای می دهند.
کلینکر پس از خروج از خنک کن ، راهی انبار یا سیلوهای کلینکر می شود.ودر این مرحله برای کنترل گیرش بین 3 % الی 5 % ، سنگ گچ به کلینکر افزوده می شود.
سنگ گچ بایستی به ابعاد کمتر از 4 سانتی متر خرد شده و به همراه کلینکر پودر شود.این عمل در واحدی بنام آسیاب سیمان انجام میگیرد.
آسیاب سیمان
در این قسمت کلینکرها آسیاب و خرد شده و به سیلوهای سیمان منتقل میشوند. به ایسن منظور ابتدا سنگ گچ بوسیله آسیاب خاک آسیاب شده وتوسط کامیون به قیف کج واقع در قسمت آسیاب سیمان منتقل میشود. گچ مزبور بوسیله نوار نقاله والواتورها به داخل سیلوی گچ ریخته می شود. مقدار گچ مورد نیاز بر اساس اطلاعات داده شده توسط آزمایشگاه فیزیک به مقدار مورد نیاز بر روی نوار خوراک دهنده ریخته میشود. کلینکر نیز توسط نوار نقاله والواتور از انبار کلینکر به سیلوهای کلینکر منتقل میشود. مقدار کلینکر مورد مصرف پس از توزین توسط ترازوهای الکترونیکی بر روی نوار خوراک دهنده ریخته شده و ضمن مخلوط شدن با گچ به آسیابهای سیمان هدایت میشود آسیاب مخلوط گچ و کلینکر را بر اثر حرکت دورانی و توسط گلوله های فولادی و سیلیبس موجود در آسیاب در دو مرحله کوبیده ومواد نرم بوسیله سپراتورها جدا شده و توسط فشار هوا به سیلوهای سیمان هدایت میشود ، مواد درشت جهت پودر شدن مجدداً به آسیاب برگردانیده میشوند.
پودر حاصل شده سیمان مکی باشد. از محصول نهائی برای آزمایشهای شیمیائی ، فیزیکی و کنترل کیفی نمونه برداری می شود .اولین مرحله تثبیت وزن بوته – تعیین افت وزن حرارتی – تعیین اکسید سیلیسیم – تعیین اکسید کلسیم و تعیین اکسید آهن است و برای انجام آزمایشهای ملات سیمان است و برای مقاومت فشار و خمش از هر نمونه 6 قالب تهیه شده و برای مدت 3 ، 7 ، 28 روز در آب نگهداری می شود که درکه در آزمایشات فیزیکی موارد ذیل مورد بررسی قرار میگیرد.
1. تعیین مقاومت خمشی
2. تعیین مقاومت فشاری
3. تعیین آب نرمال
4. تعیین گیرش اولیه
5. تعیین گیرش نهائی
6. تعیین نرمی یا سطح مخصوص سیمان توسط دستگاه بلین
7. تعیین انبساط طولی یا آزمایش ملات سیمان
سپس محصول نهائی پس از اطمینان به سلامت و کیفیت آن ، برای ذخیره و بارگیری به سیلوهای بتونی سیمان منتقل می شود که برای پیش گیری از کلوخه شدن ، یا سفت شدن سیمان ، طراحی سیلوها بگونه ای است که می توان به درون آنها هوا دمید تا سیمان همیشه شناور نگهداشته شود.
بارگیر خانه
در این قسمت سیمان از طریق کمپرسورهای هوا از سیلوهای سیمان به الواتورهای تعبیه شده انتقال یافته و این الواتورها سیمان را به دستگاههای پرکن کیسه های سیمان هدایت می کنند.کیسه های سیمان را به دستگاههای پر کن کیسه های سیمان هدایت می کنند. کیسه های سیمان که توسط کارخانه کیسه سازی مجتمع تولید میشوند از انبار پاکت به محل دستگاهها منتقل شده و بوسیله مکانیکی تا میزان 50 کیلوگرم سیمان پر میشوند. کیسه ها ی پر شده بطور اتوماتیک بر روی نوار نقاله قرار گرفته و به سکوهای بارگیری منتقل میشوند و در محل مزبور در داخل کامیونهای حمل سیمان قرار میگیرند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 29 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله فرآیند تولید سیمان
