یکشنبه 8 تیر 1393 ساعت 04:17 ب.ظ | نوشته ‌شده به دست علی اصغر فیض اله زاده | ( نظرات )
به طور کلی تولید سمیان پرتلند مراحل مختلفی دارد که در ادامه به آن اشاره خواهند شد. لکن پیش از ذکر آنها بیان این مطلب ضروری است ک صنعت سیمان دارای دو عیب عمده زیر است:
1-مصرف انرژی بسیار بالا
2- ایجاد آلودگی محیط زیست
و محققین و صنعتگران همواره در تلاش جهت تغییر خط تولید به گونه ای هستند که این معایب تا حد امکان مرتفع گردد.

1)انتخاب محل برای احداث کارخانه

انتخاب محل مناسب جهت احداث کارخانه تولید سیمان با عوامل چندی در ارتباط است که عبارتند از:
1- کارخانه به معادن مواد اولیه ( سنگ و خاک رس) نزدیک باشد.
2- ظرفیت معادن مواد اولیه پاسخگوی نیاز درازمدت کارخانه باشند.
3- کیفیت مواد اولیه در حد قابل قبولی باشد.
4- کارخانه به قطبهای مصرف نزدیک باشد.
همانطور که مشاهده می شود، عوامل یک و چهار مربوط به هزینه حمل و نقل در صنعت سیمان است. از آنجا که مواد اولیه به کارخانه و سیمان تولیدی به قطبهای مصرف بسیار بالاست، محل کارخانه باید در جایی باشد که این هر دو مسافت حتی المقدور کمینه باشند، عوامل دو و سه نیز در ارتباط با انتخاب معادن مناسب جه قرضه کارخانه است. یک معدن مناسب باید اولاً از نظر کیفیت دارای مواد قابل قبولی باشد. ثانیاً از نظر کیمت بتواند حداقل بین 100 تا 150 سال ماد اولیه کارخانه را تأمین نماید. در غیر این صورت ممکن است ساخت کارخانه از نظر اقتصادی به صرفه نباشد. از آنجا که در ایران بیشتر سنگها آهکی به صورت رسوبی در قالب 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.

2) 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 قسمتهای مورد نظر از کوه را منفجر می کند و سنگ آهک را به صورت قطعات سنگی درشت بدست می آورند. همچنین در استخراج خاک رس نیز، به دلیل سختی نسبتاً پایین معادن آن، معمولاً از لودر (بیل مکانیکی)، 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 کامیونهای ویژه حمل مواد اولیه به کارخانه منتقل می¬کنند.

3) سنگ شکن

سنگ آهکی که از معدن بدست می آید، در بدو ورود به کارخانه، به قسمت سنگ شکن منتقل می شو، سنگ شکن‌ها که وظیفه خرد کردن قطعات بزرگ سنگ و ایجاد قطعات کوچکتر را بر عهده دارند، دارای انواع گوناگون و همچون سنگ شکن‌های فکی، چکشی و دورانی می باشند. در زیر سنگ شکن ‌ها، سرند اولیه وجود دارد که خرده سنگهای شکسته در سنگ شکن، روی آن می ریزند. قطعات مناسب خرده سنگها که از سرند اولیه عبور کنند، به قسمت دپوی مصالح منتقل می شوند و قطعات درشتی که روی سرند باقی می مانند، مجدداً به سنگ شکن باز می گردند.

4) 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 استفاده از بازوی متحرک، 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 ست هر ماشین میتواند دو خاکریز در طرفین خود ایجاد کند و هر کارخانه بسته به حجم تولدی، به تعدادی از این ماشینها مجهز است.
در هر صورت مواد اولیه در لایه های افقی بر روی هم ذخیره می شوند. در صورت برداشت یا مقاطع عمودی، قسم برداشتی تقریباً شامل کلیه لایه ها خواهد بود.

تکنولوژِی بتن
دپوی مصالح به صورت خاکریز در لایه های افقی وبرداشت از خاکریز به صورت عمودی به این ترتیب کلیه لایه ها در مخلوط بداشتی وجود خواهد داشت.

5) 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 (ساچمه ای) استفاده می شود. آسیاب گلوله ای استوانه ای است که محور آن با افق زاویه کوچکی می سازد و دارای ابعاد گوناگون همچون 10×4 متر است. داخل این آسیاب، گلوله هایی است که در قمست ای اولیه آن بزرگترند و هر چه به انتهای آسیاب نزدیک شود، کوچک‌تر می گردند. شیوه کار چنین است که در حالیکه استوانه می چرخد، این مواد با گلوله ها بال می روند و از بالاترین نقطه سقوط می کنند توالی این صعود و سقوط، منجر به آسیاب شدن مواد می شود. مواد اولیه از قسمت ورودی آسیاب داخل می شوند و در اثر حرکت چرخشی و شیب استوانه به سمت خروجی پیش می روند و به صورت پودر از انتهای آن خارج می شوند. سنگ آهک و خاک رس هر یک در آسیابهای جداگانه ای آسیاب می شوند و پودر آنها در سیلوهای مخصوص نگهداری می شود. تفاوت آسیاب خاک رس با سنگ آهک آنست که به دلیل مرطوب بودن نسبی خاک رس، اسیاب کردن آن با حرارت همراه است تا پودر خاک رس به صورت کاملاً خشک بدست آید.

6) تهیه خوراک کوره

پس از آماده شدن پودر سنگ آهک و خاک رس، نوبت به تهیه خوراک کوره می رسد. این عمل روشهای گوناگونی دارد و بر همین اساس، روشهای مختلف تولید سیمان را دسته بیند می کنند. بدین منظور چهار شیوه وجود دارد که در ادامه به آنها اشاره می گردد.
6-1) روش تر
داخل حوضچه های 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 همزن وظیفه اختلاط مواد و جلوگیری ازت ه نشین شدن آنها را بر عهده دارد. البته ممکن است از دمیدن هوای فشرده از زیر حوضچه به داخل آن هم استفاده شود. از دوغاب بدست آمده نمونه برداری کره، در آزمایشگاه تجزیه می کنند تا نسبت مواد در آن را تشخیص دهند. بدین ترکیب 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 ( لجن) با ترکیبات مناسب بدست آید. دوغاب آماده شده را به کوره پخت سیمان می برند.
6-2) روش نیمه تر
در این شیوه، دوغاب بدست امده از روش تر را پیش از آنکه به کوره بفرستند، داخل فیلترهایی به شکل آکاردئون می فشارند تا آب آن گرفته شود. حاصل، خمیر سختی خواهد بود که پس از بریدن ان به شکل استوانه ای کوچک، این قطعات بدست آمده را به کوره می فرستند.

تکنولوژِی بتن
فیلترهای آکاردئونی شکل

6-3) روش نیمه خشک
در این روش، مواد اولیه را بر روی سینی های دواری به نام دستگاه گلوله ساز ریخته ، چهار الی پنج 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.
6-4) 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 دار، با تحلیل طیفهای بازتابی از نمونه می توان درصد مواد گوناگون در نمونه را تعیین و نسبت به تنظیم انها اقدام کرد . مخلوط حاصل به همان صورت خشک خوراک کوره خواهد بود.

تکنولوژِی بتن
تعیین درصد مواد موجود در مخلوط روش خشک با استفاده از تحلیل بازتاب اشعه تابیده

7) کوره

هنگامیکه 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 استفاده می شود.
7-1) کوره قائم
کور قائم، استوانه ای است ایستاده به قطر معمولاً 2 تا 3 متر و ارتفاع 7 الی 10 متر که داخل آن با لایه ای از آجر نسوز پوشیده شده است. خوراک کوره از بالا همراه با درصدی پودر ذغال کک وارد کوره می شود که ذغال در مجاورت آتش و دمیدن هوا از پایین کوره مشتعل گشته، حرارت لازم را تأمین می‌کند. آنچه به صورت تفاله از پایین کوره خارج می شو، کلینکر نام دارد و جهت تولید سیمان از آن استفاده می شود در حالیکه این کوره سیستم بسیار گران قیمت از مهمترین معایب ان به حساب می آید. علت عدم یکنواختی کلینکر آنست که برخی از خوراک های کوره بیشتر حرارت می بینند و بعضی کمتر.
7-2) کوره گردنده افقی
کوره گردنده افقی استوانه ای است فلزی به طول حدود 3 تا 4 متر و طول کافی که گاهی تا 160 متر نیز می رسد. محور این کوره با افق زاویه‌ی کوچکی می سازد تا مواد وارد شده از بالا، در اثر حرکت دورانی و شیب کوره به مست پایین آن منتقل شوند. حرارت لازم کوره توسط مشعلی که در قسم انتهایی قرار گرفته و جریان های گرم و حرارت را از انتهای کوره به سمت ابتدای آن برقرار می کند تأمین می شود. از آنجا که دما در داخل کوره بسیار زیاد است، جهت گیری از انتقال آن به بدنه کوره، قسمت داخلی آن را با یک لایه آجر سوز و همچنین عایق حرارتی ( معمولاً پشم شیشه یا پشم سنگ) می‌ پوشانند. در صورت خاموش کردن کوره، تغییرات دمایی بسیار زیاد حاصله (در حدود 1400 درجه)، ایجاد شوک حرارتی می کند و باعث تخریب بخش ‌های درونی کوره می شوند، لذا حتی المقدور بجز در موارد ضروری یا تعمیر نباید کوره را متوقف نمود.
مواد اولیه از بالا وارد کوره می شوند. در قسمت ابتدایی کوره، مواد در دمایی حدود 800 درجه کاملاً خشک می شوند. در قسم بعدی و در دمایی حدود 1000 درجه، سنگ آهک کلسینه می شود. یعنی CO2 از خارج می شود. در قمست انتهایی کوره حدود 25% مواد تحت دمایی بیش از 1400 درجه ذوب می شوند که این پدیده همراه با حرکت دورانی کوره باعث چسبیدن سایر مواد به یکدیگر و تولدی کلینکر می گردد. این کلینکر به عنوان محصول نهایی کوره از قسمت انتهایی آن خارج می شود.

تکنولوژِی بتن
مقطعی از کوره گردنده افقی

8) جلوگیری از اتلاف انرژی

همانطور که اشاره شد، در کوره های گردنده افقی دو جریان مخالف هم برقرار است:
1- جریان مواد از بالا به پایین.
2- جریان هوای گرم از پایین به بالا
خروج کلینکر از پایین کوره و هوای گرم از بالای کوره باعث اتلاف بخش عظیمی از حرارت کوره و انرژی می شود. لزوم مقابله با این پدیده، به ابداع شیوه های گوناگونی منجر شد که در ادامه خواهد آمد.
8-1) پیش گرم کن
پیش گرم کن متشکل از ظروفی به شکل مخروطهای ناقص معکوس است که در بالای ورودی کوره نصب می شوند و مواد پیش از ورود به کوره، داخل آن گرم می‌گردند. هوای گرم خروجی از بالای کوره داخل این ظرفهای مخروطی شده، باعث گرم شدن مواد اولیه در آن می شود. این مساله هم باعث خشک شدن نسبی مواد و هم گرم شدن آن ‌ها می گردد 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.
8-2) پیش کلسینه کن
پیش کلسینه کن همانند پیش گرم کن بر مبنای استفاده هر چه بیشتر از انرژی تلف شده در بالای کوره ابداع شده است . پیش کلسینه کن بین پیش گرم کن 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!
8-3) کولر زنجیری
قبلاً اشاره شده که قابل توجهی از حرارت و انرژیِ کوره در سمت انتهایی به دلیل خروج کلینکر داغ صورت می پذیرد. از طرفی کلینکر بدست 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 بکارگیری سیستمی به نام کولر شد تا هر دو منظور را تأمین 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 ، به داخل کوره هدایت می شود و میزان انرژی لازم جهت گرم کردن را کاهش میدهد. یکی از انواع کولرها، زنجیری است که در آن، کلینکرها پس از خروج از کوره بر روی یک شبکه زنجیری ریخته می شوند و از پایی تحت دمش هوا قرار می گیرند. جریان هوا در حرکت به بالا از میان کلینکرها، آنها را خنک کرده، خود گرم می شود به داخل کوره می رود.
8-4) کولر اقماری
کولرهای اقماری عملکردی مشابه کولرهای زنجیری دارند و به صورت استوانه هایی با طول معین در قسمت انتهایی کوره نصب می شوند. این استوانه ها از داخل به درون کوره راه دارند. هنگامی که کوره می چرخد و کلینکر آماده شده به انتهای آن می رسد، هر بار که یکی از استوانه ها در پایین کوره قرار می گیرد، مقداری کلینکر داخل آن می ریزد. جریان هوایی که از درون هر استوانه برقرار است، پس از خنک کردن کلینکرها به مشعل کوره منتقل می شود و از این طریق باعث صرفه جویی در مصرف سوخت کوره می شود.

تکنولوژِی بتن
کولر اقماری

9) فیلترهای الکترواستاتیک

هوای خروجی از بالای کوره، پس از عبور پیش گرم کن، در نهایت وارد جو می شود. این هوا دارای مقدار قابل ملاحظه ای ذرات ریز معلق است که در صورت عدم بازیافت، باعث آلودگی محیط زیست می شود. جهت جدا کردن این ذرات از هوا، از فیلترهای گوناگون استفاده می شود، یکی از انواع این فیلترها، فیلتر الکترواستاتیک است، در این سیستم، صفحاتی فلزی با بار مثبت الکترواستاتیکی در مسیر خروجی هوا قرار می گیرند و ذرات هوا پیش از ورود به فیلتر به وسیله جریان برق فشار قوی، به بار منفی باردار می شوند. ذرات با بار منفی به سمت صفحات با بار مثبت جذب می شوند و هوای خروجی عاری از آنها می گردد. هنگامیکه ضخامت ذرات روی صفحات به حد معینی برسد، با دستگاه های لرزاننده صفحات را تمیز می کنند. ذراتت بدست آمده در صورت دارا بودن قابلیت مصرف، به قسمت خوراک کوره بازگردانده می شوند. لازم به ذکر ست این صفحات در اثر رطوبت و اسیدی بودن گازهای کوره زنگ می زنند و باید هر از چندگاهی تعویض شوند.

10) آسیاب نهایی کلینکر

کلینکر خارج شده از کولر دمایی در حدود 300 درجه دارد که هنوز مناسب ادامه روند تولید سیمان نیست، لذا آن را در انبارهای سرپوشیده¬ای به مدت 5 تا 6 روز قرار می‌دهند تا دمای آن در مجاورت هوا به کمتر از 100 درجه، یعنی حدود 60 درجه برسد. حال این کلینکر را همراه با حدود 3% وزنی سنگ گچ (CaSO2 , 2H2O) به وسیله آسیابهای گلوله ای آسیاب می کنند و پودر حاصل را با استفاده از سرند الک می مایند. ذرات درشت تر از اندازه الک به آسیاب بازگردانده می شوند. آنچه در نهایت بدست می آید، پودر سیمان پرتلند است که دارای 10×1 یا 10×11 ذره سیمان است. بعداً خواهیم دید که سنگ گچ در زمان گیرش سیمان مؤثر است.

11) انتقال سیمان به محل مصرف

سیمان پس از تولید در سیلوهای مخصوص ذخیره می شود تا از آنجا به کارگاه منتقل گردد. انتقال سیمان به دو شکل انجام می شود که عبارتند از:
1- پاکتی
2- فله ای
در روش پاکتی، سیمان در پاکتهای استانداردی بسته بندی و راهی بازار مصرف می شود. مطابق استاندارد، کیسه ها باید در وزنهای 25 یا 50 کیلوگرم و حداقل دارای سه لایه کاغذی باشند که جهت جلوگیری از نفوذ رطوبت، بین دو تا از لایه ها باید غیر اندود یا یکی از جنس پلاستیکی باشد. بر روی پاکتهای سیمان باید علامت تجاری کارخانه، نام تولیدکننده، نوع سیمان، وزن کیسه و تاریخ تولید با رنگ مخصوص به تیپ هر سیمان نوشته شده باشد.
در روش فله ای، ماشین مخصوص حمل سیمان در زیر سیلو بارگیری کرده، بار خود را به سیلوی کارگاه منتقل می کند. هنگام تخلیه ماشین حمل سیمان، پس از اتصال لوله رابط به سیلو، با افزایش فشار و برقراری جریان هوا در لوله، ذرات سیمان همانند سیال به داخل سیلو منتقل می شوند.



:: مرتبط با: - آمـــــــوزش و مقالـــــــــــــــات ,
می توانید دیدگاه خود را بنویسید
آخرین عناوین مطالب
 
 
 
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Mobile Traffic | سایت سوالات