توليد سيمان
در فرآيند نخست (تر) مواد خام بطور مرطوب به داخل كوره تغذيه ميگردد . در فرآيند توليد سيمان به صورت خشك ، مواد خام خشك ، آسياب شده و به صورت پودر خشك به درون كوره تغذيه ميشود . در فرآيند نيمهتر مواد خام ابتدا بصورت خشك آسياب شده و سپس گويچههاي حاصله به درون كوره تغذيه ميشود .
خط توليد سيمان از معدن شروع و به بارگيرخانه و بستهبندي سيمان خاتمه مييابد . در توليد سيمان به روش خشك نخست مواد خام و اوليه نظير سنگ آهك ، خاك رس ، مارل (خاك آهكدار) ، سنگ گچ ، سنگ آهن و سنگ سيليس از معادن استخراج ميگردند . در استخراج موادي نظير سنگ آهك ، سنگ آهن و سنگ گچ نياز به چالزني و ايجاد انفجار بوسيله ديناميت و مواد منفجره است . موادي نظير خاك رس و مارل (خاك آهكدار) نياز به چالزني و انفجار ندارند و صرفا" از بولدوزرها و يا دستگاههاي مشابه جهت دپو كردن مواد استفاده ميشود .
چهار مرحله اصلي در توليد سيمان پرتلند وجود دارد (روش خشك) :
الف- خردكردن و آسياب كردن مواد خام
ب- تركيب مواد به نسبت مناسب
ج- پخت مخلوط تهيه شده در كوره (سيستم پخت)
د- آسياب كردن (نرمكردن) محصول پخته شده كه به "كلينكر" معروف است
الف- خرد كردن و آسياب كردن مواد خام
در ابتدا مواد اوليه بايستي خرد شوند و به ابعادي تا حدود كمتر از ده ميليمتر برسند . براي خرد كردن سنگ آهك ، سنگ آهن ، سنگ سيليس و كلوخههاي درشت و خرده سنگهاي خاك رس از دستگاههاي سنگشكن يا خردكن استفاده ميشود . در صورت ضرورت و همچنين در صورتيكه مقدار رطوبت مواد بالا باشد ، ميبايستي خشك شوند .
پس از خرد شدن و خشك شدن ، در سيستمهاي مدرن ، مواد اوليه اصلي ضمن افزوده شدن مواد اوليه فرعي به نسبتهاي لازم با يكديگر مخلوط مقدماتي شده و سپس در سيلوهاي مشخص و معيني ذخيره ميشوند و آنگاه جهت پودر شدن راهي "آسيابهاي مواد خام" ميگردند . در روش خشك توليد سيمان ، ضرورت دارد كه مواد خام قبل از ورود به كوره بصورت پودر درآيند ، همچنين براي جلوگيري از كلوخه شدن و پايين آوردن چسبندگي مواد ، ميبايستي تا حد امكان قبل از فرستادن پودر مواد خام به سيلوهاي ذخيره ، خشك و رطوبتگيري شوند .
ب- تركيب مواد به نسبت مناسب
اولين تركيب شيميايي مورد نياز نوع بخصوصي از سيمان ، از طريق استخراج گزينشي و كنترل مواد خامي حاصل ميگردد كه به درون دستگاه خردكننده و آسياب وارد ميشوند . نظارت دقيقتر از طريق بدست آوردن دو يا چند دسته مواد حاوي مخلوط خامي كه تركيب شيميايي آن اندكي متفاوت است حاصل ميگردد .
در فرآيند خشك اين مخلوطها در سيلو ذخيره ميشود ، در فرآيند تر مخازن دوغاب بكار ميرود .
براي اطمينان از مخلوط شدن كامل مواد خشك در سيلو ، هواي متراكم به درون مخزن وارد شده و موجب چرخش شديد و بهم خوردن مواد ميگردد . در فرآيند تر ، مخازن دوغاب با استفاده از وسايل مكانيكي يا هواي خشك ، و يا هر دو هم زده ميشود .
دوغاب كه حاوي 35 الي 45 درصد آب است ، گاهي از صافي گذرانيده ميشود ، كه در نتيجه 20 الي 30 درصد محتوي آب آن كاهش مييابد . آنچه كه از صافي گذشته ، سپس به درون كوره تغذيه ميشود . اين كار موجب كاهش مصرف سوخت مورد نياز براي پخت ميگردد . در قسمت آسيابهاي مواد خام تنظيم نهايي مخلوط مواد خام كه بنام "خوراك كوره" موسوم است ، انجام شده و مخلوط حاصله كه بصورت گردي نرم و حاوي تركيبات لازم است ، آماده تغذيه به كوره ميباشد .
در كارخانههاي سيمان آسيابهاي گلولهاي و غلتكي كاربرد بيشتري دارند . پس از پودر شدن مواد خام از طريق اين آسيابها ، پودر حاصله را در "سيلوهاي مواد خام" ذخيره مينمايند .
عامل مهمي كه در يكنواخت كار كردن كوره و بالا بردن كيفيت كلينكر و در نتيجه سيمان موثر است ، يكنواختي تركيب خوراك كوره ، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن ميباشد . به منظور همگن يا هموژنيزه كردن مطلوب مواد خام ، از سيلوهاي ذخيره مجهز به سيستمهاي "پنوماتيك" استفاده ميشود . مواد خام از بالاي سيلوهاي ذخيره وارد سيلوهاي تنظيم ميشود و پس از تنظيمات لازم ، از پايين سيلو تخليه و به كوره تغذيه ميگردد .
ج- پخت مخلوط تهيه شده در كوره (سيستم پخت)
كورههاي اوليهاي كه سيمان در آن پخته ميشد ، كورههاي بطري شكل عمودي بودند . پس از آنها كورههاي محفظهاي و سپس كورههاي استوانهاي يكسره بكار گرفته شد . ليكن وسيله اصلي پخت سيمان در حال حاضر ، كورههاي استوانهاي دوار است .
سيستم پخت سيمان شامل سه قسمت "پيشگرمكن" ، "كوره" و "خنك كن" است . وظيفه پيشگرمكن ، گرفتن رطوبت سطحي باقيمانده در مواد خام ، آب تبلور و تجزيه كردن مقدماتي سيليكاتها و همچنين كلسينه (آهك كردن) بخشي از كربناتهاي موجود در مواد خام است .
قسمت اصلي عمل پخت در كوره صورت ميگيرد . كورههاي پخت سيمان استوانههاي فلزي بزرگي هستند كه طول و قطر آنها متناسب با ظرفيت كارخانه ميباشد . اين استوانه با شيب حدود 3 تا 4 درصد روي چند پايه مجهز به غلتك ، قرار گرفته و داراي حركت دوراني ميباشد . مواد خام پس از طي مسير پيشگرمكن از انتهاي كوره ، وارد كوره ميشوند و به دليل وجود شيب و حركت دوراني مواد به سمت خروجي كوره و منطقه پخت سرازير ميشوند .
در انتهاي كوره يك مشعل تعبيه شده كه با استفاده از سوختهاي مختلف ، ايجاد محيط حرارتي با درجه حرارت بالاي 1400 درجه سانتيگراد را مينمايد . براي حفاظت از بدنه كوره در مقابل اين حرارت بسيار زياد ، مناطق مختلف كوره با استفاده از انواع آجرهاي نسوز ، بتون و جرمهاي نسوز پوشيده ميشوند . محصول سيستم پخت كه از كوره خارج ميگردد "كلينكر" نام دارد كه بصورت دانههاي خاكستري يا قهوهاي رنگ ميباشد و براي پختن هر كيلوگرم آن حدود 800 كيلو كالري انرژي حرارتي صرف ميگردد .
كلينكر خروجي از كوره داراي درجه حرارتي حدود 1000 تا 1200 درجه سانتيگراد است . بازيابي اين مقدار حرارت و همچنين مشكل بودن جابجا كردن "كلينكر" داغ ، ضرورت سرد كردن آنرا ايجاب مينمايد .خاصيت اساسي ديگر مربوط به سرد كردن "كلينكر" تكميل تشكيل كريستالهاي "كلينكر" و بالا رفتن كيفيت آن ميباشد . عمل سرد كردن كلينكر توسط دستگاه خنك كن (كولر) انجام ميپذيرد .
كلينكر توليدي يا محصول سيستم پخت قبل از ورود به آسياب سيمان در سيلو ، انبار و يا سالنهاي مربوطه ذخيره ميگردد .
بموازات رشد و توسعه صنعت سيمان و پيشرفت تكنولوژي ، جهان امروز شاهد فعاليت كورههايي با ظرفيت توليدي 5000 تن در روز است .
د- آسياب كردن محصول سيستم پخت (كلينكر)
براي پودر كردن "كلينكر" از آسيابهاي گلولهاي استفاده ميشود . در اين قسمت از خط توليد به همراه كلينكر ورودي به آسياب سيمان ، مقداري گچ خام نيز به آسياب تغذيه ميگردد . افزايش گچ در تركيب سيمان جهت كنترل گيرش كلينكر صورت ميگيرد . محصولي كه از پودر شدن كلينكر و گچ خام در آسياب سيمان حاصل ميگردد "سيمان" ناميده ميشود .
سيمان توليدي در سيلوهاي سيمان ذخيره ميگردد و سپس بوسيله "ارسلايد" (كه با كمك نيروي فشار هوا سيمان را به سمت مورد نظر هدايت و پمپ ميكند) از سيلوها خارج و به داخل مخازن يا قيفهاي دستگاه بارگيري هدايت ميشود .
بارگيري به دو صورت انجام ميپذيرد : يكي بصورت پاكت و ديگري بصورت فله . قسمت بارگيرخانه در انتهاي خط توليد قرار دارد و با توجه به موقعيت جغرافيايي و محل كارخانه ممكن است داراي امكانات مختلف بارگيري نظير بارگيري در كاميون ، كشتي و واگن بصورت كيسه و يا فله باشد
