کارخانه سیمان

سیمان چیست ؟
سیمان‌ها مواد چسبنده‌اى هستند که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و به وجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارند. این تعریف از سیمان داراى آن چنان جامعیتى است که مى تواند شامل انواع چسب‌ها از جمله چسب‌هاى مایع که در چسبانیدن قطعات سنگ یا سنگ و فلزات به یکدیگر بکار مى روند نیز بشود.
نمونه اى از این چسب‌ها در صنعت سیمان در کار گذاشتن آجر نسوز در کوره سیمان مورد مصرف دارد و خاصیت اصلى آن این است که آجر نسوز (که یک جسم سرامیکى است) را به بدنه کوره (آهن) مى چسباند، همچنین انواع سیمان هاى دیگر که در دندانپزشکى مورد مصرف دارند، از جمله چسب‌ها مى باشد. آنچه که از کلمه سیمان در این متن مورد نظر است، آن نوع از سیمان‌ها است که داراى ریشه آهکى مى باشند. به عبارت دیگر سیمان‌هایى که ماده اصلى تشکیل دهنده آنها آهک و ماده اولیه اصلى آنها سنگ آهک است. بر این اساس سیمان ترکیبى است از اکسید کلسیم (آهک) با سایر اکسیدها نظیر اکسید آلومینیم، اکسید سیلیسیم، اکسید آهن، اکسید منیزیم و اکسیدهاى قلیایى که میل ترکیب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زیر آب به مرور سخت مى‌گردد و داراى مقاومت مى‌شود.
با توجه به مشخصه فوق سیمان مى تواند داراى ترکیبات متفاوتى باشد و اصولا جزو ملات‌هاى آبى محسوب مى‌گردد. ملات‌هاى آبى از دوران گذشته شناخته شده بودند، از جمله این ملات‌ها آهک است که مصرى‌ها و یونانى‌ها با مخلوط کردن آن با خاکستر آتش‌فشانى، خاک آجر و آب به نوعى آهک آبى دست مى‌یافتند که خاصیت سخت شدن و فشار پذیرى داشت. با به کار بردن این ساروج رومى‌ها توانسته‌اند ساختمان‌هاى عظیمى بسازند که هنوز بقایاى آنها پس از گذشت چند هزار سال پا بر جا و قابل مشاهده است.

مراحل تولید سیمان:

Description: http://img6.irna.ir/1397/13971102/83179730/n83179730-72795046.jpg


 مواد اولیه سیمان پرتلند:
مواد اولیه سیمان پرتلند اساساً شامل مواد آهکى و رسى مى باشند. بدین معنى که در تهیه سیمان پرتلند از مواد خامى استفاده مى شود که حاوى کربنات کلسیم و ترکیبات آلومینیوسیلیکات‌ها باشند.
 استخراج مواد اولیه:
معادن مواد اولیه سیمان، خصوصا سنگ آهک، خاک رس، مارل، سنگ گچ و امثال آنها به صورت معدن رو باز مى باشد. در استخراج موادى نظیر سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نیز به چال‌زنى و انجام انفجار به وسیله دینامیت مى باشد. استخراج سنگ آهک به طور معمول در معادن روباز با استفاده از دریلهای چالزنی و ایجاد حفره صورت می گیرد.

برحسب 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.

معدن
معادن این مجتمع را می توان به دو بخش مجزا تقسیم نمود.
۱- معدن سنگ آهک معدن سنگ آهک دارای موادی آهکی است که دارای املاحی از سنگ آهک، سیلیس، اکسیدآلومینیم، اکسید منیزیم و غیره می باشد.
۲- معدن خاک یا مارل( مخلوط خاک رس و سنگ آهک) معدن خاک نیز به صورت روباز بهره برداری می شود و استخراج آن با استفاده از ماشین آلات راهسازی همانند لودر، بلدوزر و …. و بدون ایجاد انفجار صورت می گیرد.
بارگیری مواد اولیه هر دو معدن عملاً به وسیله ماشین آلات مکانیکی از قبیل بیل سنگین، لودر و بلدوزر و غیره انجام شده و حمل آن به سمت آسیاب خاک یا آسیاب سنگ به وسیله کامیون صورت می گیرد.

 خرد کردن مود اولیه: توسط سنگ شکن‌هاى متحرک و یا سنگ شکن‌هاى ثابت

آسیاب های سنگ و خاک 
مواد اولیه( سنگ) استخراج شده به وسیله ماشین آلات جهت خردشدن به ابعاد کوچکتر به قسمت آسیاب سنگ یا سنگ شکن انتقال داده می شود.
در سنگ شکنها، که عملاً از نوع چکشی، پاندولی، ژنراتوری است سنگها تا ابعادی کمتر از ۲ الی ۳ سانتیمتر خرد شده و پس از جداشدن توسط الکهای میله ای، بوسیله نوار نقاله به سیلوهای سنگ انتقال می یابند. سنگهای درشت تر مجدداً از سنگ شکن خارج می شود مخلوط خردشده سنگ آهک است.

Description: نتیجه تصویری برای کارخانه سیمان


 مخلوط کردن اولیه و ذخیره سازى
قبل از اینکه مواد خرد شده در سنگ شکن، راهى آسیاب مواد جهت پودر شدن شوند، به داخل سالنى ریخته مى‌شوند تا بدین‌وسیله هم با یکدیگر مخلوط شوند و هم اینکه، این سالن نقش انبار و ذخیره سازى را دارد.

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 با استاکر مخلوط مواد اولیه خردشده را در طول سالن مواد به صورت رفت و برگشت روی هم انباشته می کند.
پس از تنظیم اولیه موادپرشده در سالن از طریق دستگاه بردارنده یا ریکلایمر در جهت عرض سالن برداشته می شود. مخلوط خروجی از سالن در هر لحظه حاوی مخلوط متوسط مواد ورودی به سالن از ابتدای پرشدن تا انتهای بسته شدن سالن است.


 خشک کردن مواد اولیه
در برخى کارخانجات سیمان، به دلیل موقعیت خاص جغرافیایى و باران خیز بودن منطقه برخى از مواد اولیه (خصوصا خاک رس)، داراى رطوبتى هستند که استفاده مستقیم از آنها امکان پذیر نمى‌باشد.
 پودر کردن مخلوط مواد خام: در روش خشک تولید سیمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر در آیند. که توسط آسیاب‌های مواد خام گلوله اى و یا آسیاب‌هاى مواد خام غلطکى صورت می‌پذیرد.

مخلوط خروجی از سالن مواد به وسیله نوارهای نقاله به بونکرهای تغذیه آسیابهای مواد خام منتقل می شود.


 تنظیم مواد خام

عمل عمده‌اى که در یکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کیفیت کلینکر و در نهایت سیمان موثر است، یک نواختى ترکیب خوراک کوره، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن مى باشد

موادخام 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 یک بار انجام می گیرد. این نمونه ها از طریق رول پست یا لوله های ارسال نمونه، جهت انجام آزمایشات لازم و به منظور تعیین درصدعناصر 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( بلندینگ) مواد انجام گردیده
 سیلوهاى مواد خام.

سیلوهای موادخام برای تنظیم، ذخیره، همگن ساختن مواد پرشده ساخته شده اند که برخی از این سیلوها دو طبقه و برخی یک طبقه می باشند.
در سیلو عمل یکنواخت کردن( بلندینگ) مواد انجام گردیده و سپس مواد مزبور به سیلوهای ذخیره ریخته شده و در آنجا جهت استفاده در مراحل بعد انبار می شود.
 پیش گرم کن

در پیش گرمکن با حدود ۷۰ متر ارتفاع از طریق مجموعه سیکلونها مراحل خشک شدن، داغ شدن و تجزیه خاک رس و بخشی از سنگ آهک تا درجه حرارت ۹۰۰ درجه سانتی گراد و نیز دستگاه پری کلسیناتور مجهز به دو مشعل با حرارت ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد عمل تجزیه سنگ آهک تا حدود ۹۰% صورت می گیرد. 
مواد پس از انجام مرحله تجزیه و گرم شدن بتدریج وارد کوره می شود. 
 کوره دوار
قسمت اصلى عمل پختن در کوره صورت مى گیرد. کوره سیمان، یک استوانه فلزى است که طول و قطر آن، متناسب با ظرفیت کارخانه مى باشد.

استوانه ای دوار با شیب ۳% و ابعاد ۸/۵ ۹۵ متر دارای درجه حرارت حداکثر ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد می باشد. و مواد 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 می گیرد. مشعل اصلی در انتهای پائینی کوره تعبیه شده است. 
طی یک قرن ابداع کوره دوار سیستم پخت تکامل یافت و هم اکنون از کوره های تربلند به کوره های خشک کوتاه و مجهز به پری کلسیناتور تغییر یافته است. در شکل زیر کوره دواربا پیش گرمکن سیلیکونی دیده می شود


 خنک کن (کولر)
کلینکر خروجى از کوره داراى درجه حرارتى حدود ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه مى باشد. بازیابى این مقدار حرارت و همچنین مشکل بودن جابجا کردن کلینکر داغ، ضرورت سرد کردن آن‌را ایجاب مى‌نماید. خاصیت اساسى دیگر سرد کردن کلینکر، تکمیل و تشکیل کریستال‌هاى کلینکر و بالا رفتن کیفیت آن مى باشد.

تمامی بخش های سیستم پخت که مقادیر در خور توجه انرژی حرارتی و ذرات موادخام را با خود دارند، از طریق برج خنک کن برای بازیابی حرارت و تصفیه، به آسیاب مواد و الکتروفیلتر فرستاده می شود.

در الکتروفیلتر ذرات گردوغبار از گازهای خروجی جدا شده و گاز تصفیه شده راهی دودکش می شود. 
محصول خروجی از کوره کلینکر نام دارد. که جهت سردشدن وارد سیستمی به نام کولر 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 ۲۰ دقیقه حدود ۱۱۰۰ 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 حدود ۷۰۰ درجه سانتیگراد برای تأمین هوای مشعلها راهی کوره می شود.

 سیلوی (انبار) کلینکر
کلینکر خروجى از خنک‌کن، قبل از ورود به آسیاب سیمان، در سیلو، یا انبار، یا سالن ذخیره مى‌گردد

محصول آسیاب ها به سیلوهای بلندینگ و تغذیه کوره حمل و برای مصرف کوره انبار می شود. گنجایش این سیلوها در صورت توقف آسیابها حداقل ۴۸ ساعت مواد کوره را تأمین می کند.
 آسیاب سیمان

برای آنکه مواد اولیه بهتر پخته شود می بایست بصورت پودر درآید. 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:

۱- آسیابهای گلوله ای یا استوانه ای 
۲- آسیابهای غلطکی یا عمودی 
۱- آسیابهای گلوله ای:

آسیاب گلوله ای استوانه ای است که داخل آن گلوله ای فولادی قرار داشته و مواد اولیه ورودی در اثر چرخش آسیاب و اعمال ضربه و سایش به وسیله گلوله ها تبدیل به پودر می شود.
مواد پودرشده جهت جداشدن زبره مواد از نرمه آن به دستگاهی به نام سپراتور فرستاده می شود که در این مرحله پس از جداشدن نرمه مواد، زبره آن دوباره جهت آسیاب شدن به داخل آسیاب برمی گردد.

۲- 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 براثر ضربه و سایش بصورت پودر درمی آید. 
نرمه جداشده مواد در سپراتور از طریق دستگاههائی بنام الکتروفیلتر، ایراسلاید، ایرلیفت، جهت ذخیره به سیلوهای مواد خام فرستادن می شود.

 سیلوهاى سیمان

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 به گونه ای است که می توان به درون آنها هوا دمید تا سیمان همیشه شناور نگه داشته 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 به وسیله مکانیکی تا میزان ۵۰ کیلوگرم سیمان پر میشوند. کیسه های 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.
قسمتی از بارگیری سیمان بصورت فله انجام میگیرد و سیمان مستقیماً از سیلوها به وسیله هوا با فشار لازم در داخل کامیونهای حمل سیمان فله ریخته میشود.
کلیه مراحل انتقال سیمان از سیلوها به دستگاه پر کن سیمان و بارگیری کامیونها به صورت پاکتی و فله از طریق سیستم کنترل بارگیر خانه کنترل شده و میزان بارگیری و اشکالات احتمالی ایجاد شده توسط سیستم کنترل مشخص وجهت رفع آن اقدام میشود.
در مراحل مختلف تولید در محلهائی که انتقال مواد توام با ریزش انجام میگیرد فیلترهائی  به نام فیلترهای کیسه ای جهت گرفتن گرد وغبار حاصله تعبیه گردیده که ذرات جمع شده در کیسه ها دوباره وارد خط تولید میشود.