تعرف على طرق صناعة الأسمنت

تعرف على طرق صناعة الأسمنت

الإسمنت

الإسمنت عبارة عن مادةٍ رابطة ناعمة، تملك خواصاً تماسكيّة وتلاصقية شرط توفر الماء، مما يجعله قادراً على ربط مكونات الخرسانة ببعضها البعض. إنّ أهم الاستخدامات للإسمنت (الخرسانة والملاط)، حيث يقوم بربط المواد الطبيعية والصناعية لتشكيل مواد قوية تستخدم في البناء ومقاومة للتأثيرات البيئيّة العاديّة. هناك فرق بين الإسمنت والخرسانة، فالإسمنت يشير إلى مسحوقٍ جاف يُستخدم في ربط المواد المستخدمة في الخرسانة، وهناك نوعين من الإسمنت: الإسمنت المائي، والإسمنت غير المائي.

صناعة الإسمنت

تُعتبر صناعة الإسمنت من الصناعات الاستراتيجية، وتعتمد صناعته على توافر المواد الخام، ويحتوي في تركيبته على مادتين أساسيتين، هما الطين والكلس، حيث تُسحق هذه المواد في آلات السحق، ويتم مزجهما مع بعضهما بنسبٍ يحددها المَخبر، وتمرر بعد الطحن عبر فرنٍ تبلغ حرارته ما يقارب الـ 1430 درجة مئويّة، فينتج عن هذا مادة يطلق عليها اسم (الكلنكر)، يضاف إليها مواد أخرى، وتوضع مرةً جديدة في آلة الطحن حيث نحصل بعدها على الإسمنت، تعبأ من بعدها بأكياس خاصة.

تركيبة الإسمنت

يتكون الإسمنت كمادةٍ خام من مادتين رئيسيتين هما الطفلة والحجر الجيري، ومادتين أيضاً مضافتين جديدتين بحسب طبيعة كل منشأة أو مصنع، هما الرمل والحديد، ويتمّ تسمية هذه المواد في المخبر لتصحيح النسب المراد الوصول لها، ونجد أنّه في بعض الأحيان يأتي الحجر والطفلة بهما نسبةً عالية من الرمل، فلا حاجة بعدها لإضافة الرمل، هذا هو تركيب الإسمنت من ناحية المواد الخام، أما من الناحية الكيميائيّة، فإنّ الإسمنت يتكون من أكاسيد أربعة هي:SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3.

عند طحن المواد الخام لا يحدث بها أي تفاعلات كيميائيّة، ولكن تأتي عمليّة الطحن لزيادة مساحة سطح الحبيبات، بحيث تصبح جاهزة لدخولها في التفاعلات الكيميائيّة، وذلك لتعريض جميع الحبيبات لهذه التفاعلات. نسب المواد الخام في الطحن هي بحدود 75% حجر، 20% طفلة، 3% رمل، 2%حديد ، وتختلف هذه النسب تبعاً للتحاليل والنتائج، حيث يتم مراعاة ثلاثة عوامل في هذه النسب، هي: معامل السيلكا، معامل تشبع الجير، معامل الألومينا، ولكل عامل منهم دلالاته وأهميته من الناحية التشغيليّة، بالإضافة لجودة المنتج.

طريقة صناعة الإسمنت

  • عند خروج المادة الخام من الطاحونة، يتم إدخالها إلى صومعة للتخزين، وتتمثل أهميتها في التقليب.
  • تبدأ بعدها مرحلة التفاعل الكيميائي، ويتم هذا الأمر في مبنى ضخم يطلق عليه اسم البرج، وهو عبارة عن خزانين ضخمين، أحدهما به شعلة، ويكونان متصلين ببعضهما البعض.
  • يتم إدخال المواد الخام للفرن، وهذا الفرن عبارة عن إسطوانةٍ ضخمة مائلة بدرجةٍ بسيطة، تدور حول نفسها، وفي طرف هذه الأسطوانة شعلةً ضخمة، حيث تتحد الأكاسيد الأربعة داخل الفرن مكونةً ما يسمى بأطوار الكلينكر، وهي عبارة عن مواد أوليّة في صناعة الإسمنت، ويمكن تصدير الكلينكر أو إدخاله في المرحلة الثانية لتكوين الإسمنت.
تتم صناعة الإسمنت بثلاث طرق، حيث يتم بعدها إيجاد المركب الكيميائي الأفضل والأمثل للإسمنت، وهذه الطرق هي:

طريقة رطبة

يتم بها اختيار المواد الخام ومزجها بالماء، وتعتمد هذه الطريقة على تكسير وخلط المواد، وطحنها، وتسخينها ثم وضعها في المبرد، وبعدها يتم الطحن النهائي وتعبئتها بالأكياس.

طريقة جافة

بدأت هذه الطريقة بالإنتشار، لتحلّ محل الطريقة الرطبة بشكلٍ تدريجي، وذلك لما تتميز به من توفيرٍ للطاقة، ولدقتها في عمليّة التحكم وخلط للمواد الخام دون الحاجة لإضافة الماء، وتعتمد هذه الطريقة على تكسير للمواد الخام وخلطها ومن ثم طحنها ومن ثم يتم وضعها بالفرن، يليها الطحن النهائي وتعبئتها.

طريقة شبه جافة

هي حالة خاصة من العمليّة الجافة، يستخدم بها الفرن المزود بعمود، ويتم تشكيل المواد الخام المطحونة في العمليّة الجافة على شكل حبيبات، يتم إضافة المياه إليها بنسبة 13%.

الإسمنت

هو مادة ناعمة مكوّنة من حبيبات بيضاء اللون، تتصلّب عند إضافة المياه إليها، وذلك لامتلاكها القدرة على تماسك مكوّناتها معاً، وتستخدم في صناعة المادة الخرسانيّة المخصّصة للبناء، وتضاف إليها العديد من المواد الأخرى، لجعل المبنى قويّاً، ومتماسكاً، وتعتبر صناعة الإسمنت من الصناعات المهمّة، وتنتشر العديد من المصانع المُصنِّعة له حول العالم.

مكوّناته

يتكوّن الإسمنت من خليط مجموعة من المركّبات الهيدروليكيّة، وهي: الطين، والحجر الجيريّ، وتُسخّن هذه المكوّنات تحت درجة حرارة عالية، ليحدث تفاعل بينها، لإنتاج سليكات الكالسيوم، وأيضاً تُضاف موادّ خام أخرى لمكوّناته، مثل: التراب، وأكاسيد الحديد، والجبس، ومواد كيميائيّة، وزيوت، وغاز طبيعيّ لتوليد الاحتراق بين عناصره، حتى تتكوّن جميع المواد الأوليّة التي تساعد على صناعة الإسمنت.

كيفيّة صناعته

تعتمد صناعة الإسمنت على طريقتَين أساسيّتَين، وهما:

  • العمليّات الرّطبة: هي طحن المواد الخام، وخلطها مع المياه، ثمّ وضع الناتج منها في الفرن.
  • العلميّات الجافّة: هي تجفيف المواد الخام قبل إدخالها إلى الفرن.

العمليّات الرّطبة

  • خلط المواد: تُكسّر جميع الموادّ الخام، وتُخلط مع بعضها، ومن ثمّ تُنخّل بشكل جيّد، وتُخزّن.
  • الطحن: تُطحن الموادّ الخام في الطواحين، ومن ثمّ تُخلط مع المياه، ويستمرّ الطحن حتى الوصول إلى درجة النعومة المطلوبة، ويُنقل الناتج إلى أماكن للتخزين، وتؤخذ منه عيّنات للفحص، للتأكّد من مطابقتها للمواصفات، ثمّ يُنقل إلى طواحين أخرى، ليتحوّل إلى خليط متجانس.
  • الفرن والتبريد: توضع المادة في الفرن، ويُسمّى ( الفرن الدوّار ): وهو فرن أسطوانيّ، يحتوي في داخله على طوب حراريّ، ويدور ببطء بمستوى أفقيّ، ممّا يسمح في توزيع محتويات الفرن، لتتولّد غازات تساعد على الاحتراق، وزيادة الحرارة الموجودة فيه، ومن ثمّ يُبرّد المزيج، ما بين درجة حرارة ( 60 – 120 ) درجة مئويّة.
  • الطحن الأخير والتعبئة: يُنقل الإسمنت إلى طواحين تُسمّى ( الكرات ) لإضافة الجبس إليه، وطحنه مجدّداً، ثم يُعبّأ ويصير جاهزاً للبيع.

العمليات الجافة

  • خلط المواد: تُخلط جميع المواد الخام معاً، وتُنخّل، وتُخزّن.
  • الطحن: تُدخل المواد الخام إلى المجفّف الدوّار، حيث يُستخدم الهواء الساخن في تجفيفها، ومن ثمّ تُطحن في الطواحين، وتُنقل للحفظ، استعداداً لخلطها مجدّداً، حيث تصبح جاهزة للتعرّض للهواء المضغوط أثناء الخلط، ومن ثمّ يُضاف إليها الطّين بنسبة 30%، والحجر الجيريّ بنسبة 70%.
  • الفرن والتبريد: توضع المواد الخام الجاهزة في فتحة برج التسخين الأوليّ، والذي يصل ارتفاعه إلى 120 متراً، ويُستخدم الغاز الطبيعيّ، أو أحد المشتقّات النفطيّة، كمصدر للطاقة، ويُستخدم أيضاً الهواء الساخن، وللتبريد تُستخدم ثلاثة أنواع من المبرّدات، وهي: المبرد الدوّار، والمبرد الكوكبيّ، والمبرد الشبكيّ والذي يعد أكثر الأنواع استخداماً.
  • الطحن والتعبئة: يُنقل الإسمنت إلى طواحين تُسمّى ( الكور ) لإضافة الجبس إليه، لطحنه مجدداً، ومن ثمّ يصير جاهزاً للتعبئة.

أنواعه

للإسمنت العديد من الأنواع، ومنها:

  • الإسمنت العادي: يُستخدم في جميع أعمال الإنشاء عموماً، وهناك أصناف منه، مثل: الإسمنت الأبيض، ويحتوي على نسبة أقلّ من أكسيد الحديد.
  • الإسمنت المتصلّب: يتّصف بأنّه يحتوي على نسبة عالية من الحجر الجيريّ، والسيليكات، وأيضاً يُعدّ أكثر نعومة من الإسمنت العاديّ، لذلك يتصلّب بشكل سريع أثناء تعريضه للحرارة.
  • الطريقة شبه الجافة هي حالة خاصة من العمليات الجافة ،حيث يستخدم الفرن(ليبول كيلن) أو الفرن المزود بعمود ،وفي الحالتين تشكل المواد الخام المطحونة في العمليات الجافة،على هيئة حبيبات تتراوح قطرها بين( 10-15)مم ،حيث يضاف إليها 13٪ من المياه .

    كيمياء الاسمنت

    للاشارة إلى مراحل نستعمل عادة اشارات مختصرة ،ونرمز لها ب
    هذه هي: Fe2O3)F ، (Al2O3) A ، (Sio2) S ( chaux ) Cao C) المكونات التي نصادفها في صناعة الاسمنت،نذكرها.
    أليت:.(C3S) : (CaO)3(SiO2)
    ألومنات: (C3A) : (CaO)3(Al2O3)
    بوليت:C2S): (CaO)2(SiO2)
    الكلس: (CaCO3)
    سليت: .Céliteزالت تسمية السليت C4AF .
    الجيرالحر: تكون شدتها عادة أقل من 2% من كتلة الكلنكر.CaO
    فوغيت:أحيانا تكون (C4AF ): (CaO)4(Al2O3)(Fe2O) الألمينوفوغيت أو بغونميليغيت
    (CaO)2FeAlO3 )هذه نصف تركيبة.
    جيبس: ، (CaSO4).(H20) يسخن عند الدرجة(60-200)°م
    بيغيكلاس :MgO
    بوغتلونديت : يساهم في هدرجة الجير الحر.2(Ca(OH) هيدروكسيد الكلسيوم
    الرمل: السيليس(SiO2)
    التركيبة الكيميائية للاسمنت (المواد المذكورة سابقا تساعد صلابة الاسمنت و تشده لشهور

    النوعية النهائية المقدرة بواسطة قيمات محسوبة انطلاقا من التركيبة.

    أنواع الاسمنت

    هناك 27 نوع للاسمنت
    •إسمنت المداخين العالية
    •اسمنت حليبي(رماد) أواسمنت مركب CEMV))
    •الاسمنت الأبيض (يختلف في تركيبه )
    •لاسمنت البورتلاندي العادي.
    •الاسمنت البورتلاندي المركب
    •الاسمنت البورتلاندي المتصلب في درجة الحرارة العالية و مقاوم للكبريتات
    •الاسمنت سريع التصلب
    •الاسمنت البورتلاندي منخفض الحرارة
    •الاسمنت البوزولاني

    اقتصاد الاسمنت

    تستهلك طاقة كبيرة ولا تحتاج إلى يد عاملة ، و عملية نقله و تسويقه عن طريق البر باهظة الثمن ، أما عن طريق المحيطات فهي سهلة .

    تأثير مصنع الاسمنت

    التأثير على صحة الانسان

    الأمراض الناتجة من جراء صنع الاسمنت والتعامل مع مادة الأمينت ،التي هي بمثابة أمراض خطيرة تؤدي إلى الموت ومن بينها

    مرض تشبع الرئة بالأمينت ASBSTOSE

 

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*