تولید سیمان پرتلند
امروزه شیوه کلی تولید سیمان پرتلند بدین صورت است که پس از استخراج مواد اولیه (سنگ آهک، و خاک رس) و آماده کردن آنها مخلوط را تا دمی بیش از 1400 درجه حرارت می دهند. حاصل این فرایند کلینکر است که آن را پس از سرد شدن با 3 الی 4 درصد وزنی سنگ گچ آسیاب می کنند تا پودر سیمان پرتلند به دست آید. لازم به ذکر است نام پرتلند به جهت تشابه رنگ و کیفیت سیمان سخت شده با سنگ آهکی که در اطراف شهر پرتلند در ناحیه درست انگلستان وجود دارد، مورد استفاده قرار گرفته است. به طور کلی تولید سیمان پرتلند مراحل مختلفی دارد که به آنها اشاره خواهد شد.صنعت سیمان دارای دو عیب عمده زیر است:
و محققین و صنعتگران همواره در تلاش جهت تغییر خط تولید به گونه ای هستند که این معایب تا حد امکان مرتفع شود:
از آنجا که مواد اولیه به کارخانه و سیان تولیدی به قطب های مصرف بسیار بالاست محل کارخانه باید در جایی باشد که این هر دو مسافت حتی المقدور کمینه باشد. عوامل دو و سه نیز در ارتباط با انتخاب معادن مناسب جهت قرضه کارخانه است. یک معدن مناسب باید اولاً از نظر کیفیت دارای مواد قابل قبولی باشد. ثانیاً از نظر کمیت بتواند حداقل بین 100 تا 150 سال مواد اولیه کارخانه را تامین نماید. در غیر این صورت ممکن است ساخت کارخانه از نظر اقتصادی به صرفه نباشد. از آنجا که در ایران بیشتر سنگ های آهکی به صورت رسوبی در قابل کوه هستند و در دشت های مجاور این کوه ها معادن خاک رس موجود است. معمولاً حد فاصل این کوه ها و دشت ها محل مناسبی جهت احداث کارخانه است.
استخراج و انتقال مواد اولیه
جهت استخراج سنگ آهک معمولاً از عملیات آتش باری استفاده می شود. بدین صورت که با استفاده از مواد منفجره قسمت های مورد نظر از کوه را منفجر می کنند و سنگ آهک را به صورت قطعات سنگی درشت به دست می آورند. همچنین در استخراج خاک رس نیز به دلیل سختی نسبتاً پایین معادن آن، معمولاً از لودر، بیل های مکانیکی پر قدرت و بیل های کششی استفاده می شود. پس از استخراج مواد اولیه آنها را با استفاده از واگن، تسمه نقاله یا کامیون های ویژه حمل مواد اولیه به کارخانه منتقل می کنند.
سنگ شکن
سنگ آهکی که از معادن به دست می آید در بدو ورود به کارخانه به قسمت سنگ شکن منتقل می شود. سنگ شکن ها که وظیفه خرد کردن قطعات بزرگ سنگ و ایجاد قطعات کوچک تر را بر عهده دارند دارای انواع گوناگون همچون سنگ شکن های فکی، چکشی و دورانی هستند. در زیر سنگ شکن ها، سرند اولیه وجود دارد که خرده سنگ های شکسته در سنگ شکن روی آن می ریزند. قطعات مناسب خرده سنگ ها که از سرند اولیه عبور کنند به قسمت دپوی مصالح منتقل می شوند و قطعات درشتی که روی سرند باقی میمانند مجدداً به سنگ شکن باز می گردند.
دپوی مصالح
مواد اولیه تا زمان مصرف در قسمتی از کارخانه انبار می شوند. از آنجا که مواد اولیه نسبتاً ناهمگن و غیر یکنواخت است و سیمان تولیدی باید کاملاً یکنواخت باشد، شیوه انباشتن و برداشت مصالح به گونه ای است که تا حدودی این هدف را تامین کند. بدین منظور از روش باند همگن ساز استفاده می شود. در این روش ماشین مخصوصی که دارای یک بازوی متحرک در بالاست در طول قسمت دپو بر روی ریل حرکت می کند و مواد آماده شده را توسط تسمه نقاله به بالا منتقل کرده با اسنفاده از بازوی متجرک در کنار مسیر حرکت خود تخلیه می کند. نتیجه این عمل در طول حرکت رفت و برگشتی ماشین، ایجاد یک خاکریز از مصالح مورد نظر در امتداد مسیر
حرکت است. هر ماشین می تواند دو خاکریز در طرفین خود ایجاد کند و هر کارخانه بسته به حجم تولیدی به تعدادی از این ماشین ها مجهز است.در هر صورت مواد اولیه در لایه های افقی بر روی هم ذخیره می شوند. در صورت برداشت با مقاطع عمودی، قسمت برداشتی تقریباً شامل تمامی لایه ها خواهد بود.
آسیاب گلوله ای
در فرایند آماده سازی مواد اولیه جهت تهیه سیمان، باید این مواد کاملاً به شکل پودر درآیند. بدین منظور از آسیاب گلوله ای استفاده می شود. آسیاب گلوله ای استوانه ای است که محور آن با افق زاویه کوچکی می سازد که داخل این آسیاب گلوله هایی است که در قسمت های اولیه آن بزرگ تر و هر چه به انتهای آسیاب نزدیک شود، کوچک تر می شوند. شیوه کار چنین است که در حالی که استوانه می چرخد این مواد با گلوله ها بالا می روند و از بالاترین نقطه سقوط می کنند. توالی این صعود و سقوط منجر به آسیاب شدن مواد می شود.
تهیه خوراک کوره
پس از آماده شدن پودرسنگ آهک و خاک رس نوبت به تهیه خوراک کوره می رسد. این عمل روش های گوناگونی دارد و بر همین اساس روش های مختلف تولید سیمان را دسته بندی می کنند. بدین منظر چهار شیوه وجود دارد.
روش تر
داخل حوضچه هایی را از آب پر می کنند و سنگ آهک، خاک رس و دیگر ترکیبات لازم را به نسبت معین به آن می افزایند. یک بازوی مکانیکی هم زن وظیفه اختلاط مواد و جلوگیری از ته شینن شدن آنها را بر عهده دارد. البته ممکن است از دمیدن هوای فشرده از زیر حوضچه به داخل آن هم استفاده شود. از دوغاب به دست آمده نمونه برداری کرده و در آزمایشگاه تجزیه می کنند تا نسبت مواد در آن را تشخیص دهند. بدین ترتیب کمبود مواد و ترکیبات در دوغاب را تعیین و با استفاده از سیلوهای کمکی، مواد لازم را به میزان کافی اضافه می کنند تا دوغاب با ترکیبات مناسب به دست آید. دوغاب آماده شده را به کوره پخت سیمان میبرند.
روش نیمه تر
در این شیوه دوغاب به دست آمده از روش تر را پیش از آنکه به کوره بفرست داخل فیلترهایی به شکل آکاردئون می فشارند تا آب آن گرفته شود. حاصل خمیر سختی خواهد بود که پس از بریدن آن به شکل استوانه های کوچک این قطعات به دست آمده را به کوره می فرستند.
روش نیمه خشک
در این روش مواد اولیه را بر روی سینی هایی دواری به نام دستگاه گلوله ساز ریخته و چهار الی 5 درصد آب اضافه می کنند. حرکت دورانی سینی و رطوبت موجود باعث پیوستن پودر مواد اولیه به یکدیگر و ایجاد گلوله هایی به نام اماج می شود. این گلوله ها خوراک کوره خواهند بود.
روش خشک
در این روش پودر سنگ آهک و خاک رس به صورت خشک با یکدیگر مخلوط می شوند و نمونه هایی از آن تهیه می شود. این نمونه ها در معرض تابش اشعه x قرار می گیرند و بازتاب اشعه تحلیل می شود. از آنجا که هر ماده بازتاب مخصوصی از اشعه x دارد، با تحلیل طیف های بازتابی از نمونه می توان درصد مواد گوناگون در نمونه را تعیین و نسبت به تنظیم آنها اقدام کرد. مخلوط حاصل به همان صورت خشک و خوراک کوره خواهد بود.
کوره
هنگامی که خوراک کوره به هر یک از چهار روش فوق آماده شد، باید در دمای حدود 1400 درجه سانتیگراد حرارت ببیند تا فعل و انفعالات لازم به وجود آید. بدین منظور از دو نوع کوره قائم و گردنده افقی استفاده می شود.
جلوگیری از اتلاف انرژی
خروج کیلنکر از پایین کوره و هوای گرم از بالای کوره باعث اتلاف بخش عظیمی از حرارت کوره و انرژی می شود.
پیش گرمکن
پیش گرمکن متشکل از ظروفی به شکل مخروط های ناقص معکوس است که در بالای ورودی کوره نصب می شوند و مواد پیش از ورود به کوره داخل آن می شوند. هوای گرم خروجی از بالای کوره داخل این ظرف های مخروطی شده باعث گرم شدن مواد اولیه در آن می شود. و همچنین باعث خشک شدن نسبی مواد و هم گرم شدن آنها می شود و لذا به همین مقدار می توان از طول کوره کاست. پیش گرم کن مجهز به یک فن دمنده و تیغه هایی در مسیر است که جریان هوا پس از تنظیم سرعت توسط فن در برخورد با تیغه ها آشفته شده، مواد اولیه را در خود شناور نگاه می دارد و گرم می کند.
پیش کلسینه کن
پیش کلسینه کن همانند پیش گرمکن بر مبنای استفاده هرچه بیشتر از انرژی تلف شده در بالای کوره ابداع شده است. پیش کلسینه کن بین پیش گرمکن و کوره نصب می شود و درصدی از مواد در اثر حرارت آن کلسینه می شوند. لذا به همین میزان می توان از طول کوره کاست و در انرژی و هزینه آن صرفه جویی نمود.
کولر زنجیری
بخش قابل توجهی از حرارت و انرژی کوره در قسمت انتهایی به دلیل خروج کلینکر داغ صورت می گیرد. از طرفی کلینکر به دست آمده از کوره که دمایی بیش از 1400 درجه دارد به همان صورت داغ قابل مصرف نیست و باید پیش از ادامه فرایند سیمان سرد شود. این دو نکته سبب به کار گیری سیستمی به نام کولر شد تا هر دو منظور را تامین کند.
کولرها انواع مختلفی دارند و سیستم عمومی آنها بدین شرح است که کلینکر داغ از کوره وارد کولر می شود و تحت اثر جریان هوای خنک قرار می گیرد. از طرفی هوایی که در مجاورت کلینکرهای داغ گرم شده است به داخل کوره هدایت می شود و میزان انرژی لازم جهت گرم کردن را کاهش می دهد.
در کولر زنجیری کلینکرها پس از خروج از کوره بر روی یک شبکه زنجیری ریخته می شود و از پایین تحت دمش هوا قرار می گیرند. جریان هوا در حرکت به بالا از میان کلینکر ها، آنها را خنک کرده، خود گرم می شود به داخل کوره می رود.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
