بیش از ۱۷۰ سال از شروع مصرف انبوه سیمان پرتلند می‌گذرد و هم اکنون بصورت یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی درآمده است. در این مقاله به مواد اولیه و نحوه تولید سیمان تولید سیمان اشاره شده و مراحل تولید سیمان به طور کامل شرح داده شده است. پس تا پایان مقاله همراه ما باشید!
تاریخچه نحوه تولید سیمان
اولین بار در ابتدای قرن نوزدهم در کشور فرانسه و توسط ویکات از مخلوط مصنوعی سنگ آهک و خاک رس برای تهیه سیمان (آهک آبی) استفاده شد. ویکات، مخلوط سنگ آهک و خاک رس را به همراه آب آسیاب نمود و دوغاب حاصله را پخت. بعد از آن در انگلستان یک بنای آجرچین از پختن مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس به نوعی آهک آبی دست یافت. اینگونه بود که نحوه تولید سیمان برای اولین بار رقم خورد.
این محصول بدست آمده سیمان پرتلند نام گذاری شد. نام پرتلند به دلیل تشابه رنگ و کیفیت سیمان سخت شده با سنگ آهکی که در اطراف شهر پرتلند در انگلستان وجود دارد، مورد استفاده قرار گرفته است.
بعد از اسپیدین پسرش ویلیام توانست در سال ۱۸۴۳ با دست‌یابی به تکنیک استفاده از درجات حرارت بالاتر و ایجاد حالت عرق کردن در حین پخت به محصولی دست یابد که درصد قابل توجهی از مواد سازنده سیمان و مورد استفاده به صورت گداخته‌شده و مابقی به صورت پخته‌شده در آید. سیمانی که توسط ویلیام اسپیدین تولید شد بهتر از سیمان‌های قبلی بوده و مقاومت بیشتری دارد.
در حال حاضر سیمان مورد استفاده در ساخت سازه‌های مختلف، نتیجه آزمایش‌ها، تغییرها و پیشرفت‌های قابل توجهی است. اکثر سیمان‌های امروزی از سیمان پرتلند به عنوان ترکیب اصلی یا یکی از ترکیبات اصلی خود استفاده می‌کنند.
برای اطلاعات بیشتر درباره‌ی نیلینگ استاندارد کلیک کنید!
سیمان چیست؟
سیمان یکی از مهم‌ترین مصالح ساختمانی است که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارد. این ماده به منظور اتصال اجزا مختلف یک سازه مانند سنگ، آجر و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، سیمان یکی از ترکیبات اصلی بتن در ساخت سازه‌های مختلفی مانند پل، سد، ساختمان‌ها و دیگر سازه‌های بتنی است.
این ماده ترکیبى از اکسیدکلسیم (آهک) با سایر اکسیدها نظیر اکسیدسیلیسیم، اکسیدآلومینیم، اکسیدآهن، اکسیدمنیزیم و اکسیدهاى قلیایى می‌باشد. میل به ترکیب شدن با آب دارد و در مجاورت هوا رفته رفته سخت شده و مقاومتش بیشتر می‌شود. بنابراین سیمان داراى ترکیبات متفاوتى می‌باشد و در دسته‌ی ملات‌هاى آبى قرار دارد.
برای اطلاعات بیشتر درباره‌ی مهار متقابل کلیک کنید!
مواد اولیه برای تولید سیمان
مواد اصلی به منظور تولید سیمان عبارتند از:
۱. مصالح پرآهک از قبیل سنگ آهک، گچ، کلسیت، صدف‌های دریایی، آراگونیت و مارل که ترکیبات را فراهم می‌کنند.
۲. رس، شیل، تخته سنگ، خاکستر پوست برنج ، خاکستر بادی، سرباره یا ماسه برای تأمین سیلیس و آلومین.
۳. سنگ معدنی آهن، پوسته اکسیدی، رس، سرباره کوره آهن یا مصالح مشابه جهت تأمین آهن یا ترکیبات آهن دار.
برای اطلاعات بیشتر درباره‌ی بهینه سازی اسکلت کلیک کنید!
نحوه تولید سیمان
استخراج و انتقال مواد اولیه
اولین مرحله در نحوه تولید سیمان، مربوط به استخراج مواد اولیه خواهد شد. معادن سنگ آهک، خاک رس، مارل و امثال آن‌ها به صورت معدن رو باز مى باشد. برای استخراج سنگ آهک با انفجار قسمت‌های مورد نظر از کوه، سنگ آهک را به صورت قطعات سنگی درشت به دست می‌آورند. همچنین معمولا با استفاده از بیل‌های مکانیکی پرقدرت میتوان خاک رس مورد نیاز را استخراج کرد. پس از استخراج، مواد اولیه به وسیله کامیون و در مواردی به وسیله واگن، کشتی و نوار نقاله به محل کارخانه منتقل می‌شوند.
خرد کردن مواد اولیه
مواد اولیه‌ی به دست آمده توسط سنگ شکن‌هاى متحرک و یا سنگ شکن‌هاى ثابت شکسته می‌شوند.
ذخیره‌سازی مواد اولیه
پس از شکسته شدن سنگ آهک و رسیدن به ابعاد مناسب و آماده شدن خاک، این دو وارد انبار ذخیره‌سازی می‌شوند. مواد اولیه به صورت لایه‌های افقی بر روی هم ذخیره می‌شوند. در صورت برداشت با مقاطع عمودی، قسمت برداشتی تقریباً شامل تمامی لایه‌ها می‌باشد.
آسیاب مواد اولیه
مواد اولیه‌ای که برای تهیه سیمان استفاده می‌شود، باید کاملاً به شکل پودر درآیند. بدین منظور از آسیاب گلوله‌ای استفاده می‌شود. در آسیاب گلوله‌ای، مواد اولیه خرد شده به نسبت‌های لازم وارد آسیاب می‌شوند و مواد اولیه بصورت پودر از آسیاب خارج می‌شوند.
تهیه خوراک کوره
اصولاً چهار روش براى تولید سیمان وجود دارد که بسته به مواد خام ورودی به کوره از نظر غلظت و میزان آب اضافه شده، از هر یک از این روش‌ها میتوان استفاده کرد:
۱. روش تر
۲. روش نیمه‌تر
۳. روش نیمه خشک
۴. روش خشک
در ادامه به توضیح هر یک از این روش‌ها می‌پردازیم.
۱. روش تر
سنگ آهک، خاک رس و دیگر ترکیبات لازم به نسبت معین وارد حوضچه‌های پر از آب می‌شود. به کمک یک بازوی مکانیکی همزن و یا دمیدن هوای فشرده از زیر حوضچه مواد با هم مخلوط شده و از ته‌نشین شدن مواد جلوگیری می‌شود. با استفاده از نمونه‌برداری از دوغاب به دست آمده و تجزیه در آزمایشگاه نسبت مواد در دوغاب مشخص می‌شود. دوغاب آماده شده را به کوره پخت سیمان می‌برند.
۲. روش نیمه تر
دوغاب به دست آمده از روش تر را به کمک فیلترهایی می‌فشارند تا آب آن گرفته شود. خمیر حاصل شده به صورت کیک یا آماج (حبه) وارد کوره می‌شود.
۳. روش نیمه خشک
در روش نیمه خشک مخلوط مواد اولیه بصورت خشک وارد آسیاب شده و به صورت پودر خارج می‌شوند. قبل از وارد شدن این پودر به کوره، چهار الی پنج درصد آب روى آن پاشیده مى شود و به صورت گلوله‌هایی به نام آماج یا حبه می‌شوند. این گلوله‌ها خوراک کوره خواهند بود.
۴. روش خشک
در این روش پودر سنگ آهک و خاک رس به صورت خشک با یکدیگر مخلوط می‌شوند و نمونه‌هایی از آن تهیه می‌شود. بعد از بررسی طیف‌های بازتابی حاصل از تابش اشعه ایکس میتوان درصد مواد گوناگون در نمونه را تعیین کرد. مخلوط حاصل به همان صورت خشک خوراک کوره خواهد بود.
کوره و پیش‌گرمکن
از قسمت بالای سیستم پخت، مواد خام وارد پیش‌گرمکن می شود. در پیش‌گرمکن مواد خام کم کم خشک، گرم و کلسینه می‌شوند و پس از عبور از پیش‌گرمکن و کلساینر وارد کوره دوار می‌شود.
پس از طی این مراحل مواد وارد کوره شده و نهایتاً بصورت دانه‌های کلینکر از کوره خارج می‌گردد. سیستم پخت متکشل از پیش‌گرمکن، کلساینر، کانال هوای سوم، کوره دوار، خنک‌کن و دستگاه جداسازی قلیائی (کنارگذر) می‌باشد.
خنک‌کن کلینکر
کلینکر به دست آمده از کوره دمایی بیش از ۱۴۰۰ درجه سانتی¬گراد دارد و به همان صورت داغ قابل استفاده نیست و باید پیش از ادامه فرآیند به وسیله جریان هوای سرد خنک شود. سپس کلینکری که تا حدود ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد خنک شده وارد انبار کلینکر می‌گردد.
آسیاب نهایی و ذخیره‌سازی
در نهایت کلینکر به دست آمده را همراه با حدود سه درصد وزنی سنگ گچ به وسیله آسیاب‌های گلوله‌ای آسیاب می‌کنند و پودر حاصل را با استفاده از سرند الک می‌کنند. ذرات درشت‌تر از اندازه الک به آسیاب برمی‌گردند و آنچه در نهایت به دست می‌آید پودر سیمان پرتلند است. در نهایت پودر سیمان به دست آمده از طریق بالابر کاسه‌ای و هوایی به سیلوهای ذخیره سیمان فرستاده می شود.
برای اطلاعات بیشتر درباره‌ی اسکلت فلزی کلیک کنید!
نحوه تولید سیمان و هزینه اجرا
خطوط تولیدی سیمان عموما بین ۳ هزار تن تا ۵ هزار تن بوده و اکثرا ۳ هزار تنی در روز هستند. یک واحد ۳ هزار تنی روزانه اگر چینی باشد حدود ۱۵۰ میلیون دلار و اگر اروپایی باشد حدود ۱۸۰ تا ۲۰۰ میلیون یورو هزینه راه اندازی فعلی دارد.
برای اطلاعات بیشتر درباره‌ی سقف یوبوت کلیک کنید!
سخن آخر
با توجه به میزان مصرفی سیمان در ساختمان سازی تولید این ماده از اهمیت بالایی برخوردار است. بسته به ظرفیت تولید کارخانه تعدادی سیلوی بتونی جهت ذخیره سیمان در نظر گرفته می شود. روش خشک پرکاربردترین روش تولید سیمان در جهان است که سیستم پخت اغلب کارخانه‌های سیمان کشور ما نیز براین اساس طراحی شده است.
برای دانلود فایل پی دی اف مقاله می‌توانید از لینک زیر استفاده کنید.
برای آشنایی بیشتر با دفتر فنی و مهندسی روفِل به درباره ما مراجعه نمایید.
همچنین برای تماس با کارشناسان مجرب ما به بخش تماس با ما مراجعه نمایید.
اگر می‌خواهید با پروژه‌های عمرانی موفق روفِل آشنا شوید، به بخش پروژه‌های عمرانی مراجعه نمایید.
