أقرأ أيضاً
التاريخ: 17-5-2016
1705
التاريخ: 2024-04-06
586
التاريخ: 2024-06-22
603
التاريخ: 2024-08-05
339
|
اجراءات تصنيع الاسمنت :
نحتاج الى نموذجين من المواد لإنتاج الاسمنت البورتلاندي : الأول غني بالكلسيوم (كلسي) ، كحجر الجير ، والطباشير ، الخ ، والآخر غني بالسليكا (طيني) كالطين .
كانت تصنع سابقاً كميات كبيرة من حجر الجير الطيني ، وعرف باسم الصخر الاسمنتي cemen trock ، ويوجد في نيوجرسي وبنسلفانيا . تستخدم بعض المصانع ، اضافة الى المواد الطبيعية ، خبث الافران العالية وراسب كربونات الكلسيوم كمنتج ثانوي من صناعة القلويات وسلفات الامونيوم . ويستخدم احياناً الرمل ، ونفاية البوكسيت ، وخامة الحديد بكميات صغيرة لتعديل تركيب المزيج كما تضاف نسبة 4- 5 % من الجص لتعديل زمن تصلب الاسمنت .
تطحن المواد الخام المبينة في (الجدول 10-3) بشكل ناعم ، وتمزج ، وتسخن (تحرق) في فرن دوار لتشكيل أثناء التكلس . وتستخدم في صناعة الإسمنت رموزاً مختصرة لمركبات الخبث ، كما يلي :
CaO = C MgO = M CO2 = C
SiO2 = S SO3 = S H2O = H
Al2O3 = A Na2O = N
Fe2O3 = F K2O = K
وهكذا يكون C3S = (3CaO.SiO2) Ca3SiO5
تحدث مختلف التفاعلات ، كتبخر الماء ، وتولد ثاني اكسيد الكربون ، والتفاعل بين الجير والطين اثناء الاحتراق ( الجدول 3-1). تحدت معظم هذه التفاعلات في الطور الصلب ، ولكن يحدث الانصهار المهم عند نهاية المعالجة . ويبدأ تشكل السائل عند 1250 مئوية وقد لا يحدث تشكل ملحوظ لـS3 Cعند درجة حرارة أدنى من ذلك . و S3C هو المقوم الرئيسي الذي يسبب متانة الاسمنت وأثناء تشكله ينخفض الجر الحر الموجود الى كمية ضئيلة . يحدث 20- 30 % من التفاعلات في الطور السائلي النهائي .
الجدول 1- 1 . المواد الخام المستخدمة في انتاج الاسمنت البورتلاندي في الولايات المتحدة ( بآلاف الاطنان المترية)
المواد الخام |
1979 |
1980 |
1981 |
كلسية |
|
|
|
حجر الجير (يتضمن الأراغونيت aragonite ، والرخام ، والطباشير) |
73725 |
71164 |
66380 |
الصخر الاسمنتي (يتضمن المارل marl) |
28167 |
22717 |
24204 |
قواقع المحار oyster shell |
3089 |
3080 |
2809 |
طينية |
|
|
|
طين |
6378 |
5654 |
5219 |
طين صفحي shale |
3899 |
3811 |
3317 |
أخرى (تتضمن الستوروليت staurolite ، والبوكسيت ، وخبث الألومنيوم ، والخفاف pumice ، ومادة بركانية ) |
329 |
284 |
193 |
سليكونية |
|
|
|
رمل |
1934 |
1813 |
1631 |
حجر رملي ومرو |
734 |
607 |
667 |
حديدية |
|
|
|
خامة الحديد ، بيريتات pyrites ، قشرة مطحونة mill- scale ومادة تأكل الحديد |
966 |
1068 |
1040 |
أخرى |
|
|
|
جبس وأنهيدريت anhydrite |
3931 |
3508 |
3272 |
خبث الفرن العالي |
439 |
120 |
86 |
رماد متطاير |
463 |
546 |
688 |
أخرى |
5 |
155 |
147 |
الإجمالي |
124059 |
114529 |
109654 |
الجدول 2 - 1 . مركبات الكلنكر .
الصيغة |
الاسم |
الاختصار |
2CaO.SiO2 |
سليكات ثنائي الكلسيوم |
C2S |
3CaO.SiO2 |
سليكات ثلاثي الكلسيوم |
C3S |
3CaO.Al2O3 |
ألومينات ثلاثي الكلسيوم |
C3A |
4CaO.Al2O3.Fe2O3 |
ألومينوفريت رباعي الكلسيوم |
C4AF |
MgO |
أكسيد المغنزيوم في الحالة الطليقة |
M |
وفي الطريقة السائلة ، يتم تحويل المادة الصلبة ، بعد السحن الجاف ، الى حالة تجزئة ناعمة في انبوب سائل او في مطاحن الكريات وتمر على شكل روبة عبر مصنفات او مصاف حوضية . تضخ الروبة الى صهاريج تصحيح ، حيث تقوم اذرع دوارة بمجانسة المزيج وتسمح بإجراء التعديل النهائي على التركيب ، في بعض المصانع ترشح الروبة بمرشح دوار مستمر وتلقم الى الفرن .
الجدول 3-1 . التفاعلات اثناء تشكل الكلنكر .
درجة الحرارة (مئوية) |
التفاعل |
تبدل الحرارة |
100 |
تبخر الماء الحر |
ماص للحرارة |
500 وما فوق |
نشوء الماء المتحد من الطين |
ماص للحرارة |
900 وما فوق |
تبلر النواتج اللامتبلرة المزالة الماء |
ناشر للحرارة |
900 وما فوق |
نشوء ثاني أكسيد الكربون من كربونات الكلسيوم |
ناشر للحرارة |
900-1200 |
تفاعل رئيسي بين الجير والطين |
ناشر للحرارة |
1250-1280 |
بدء تشكل السائل |
ماص للحرارة |
1280 وما فوق |
تشكل إضافي للسائل واكتمال تشكل مركبات الإسمنت |
قد يكون ماصاً للحرارة عند التوازن |
قبل دخول الفرن ، يحدث مزج وخلط كاملين بواسطة الهواء او بوسائل اخرى . يلقم مسحوق المادة الجاف مباشرة الى الافران الدوارة ، حيث تحدث التفاعلات الكيميائية التي اتينا على ذكرها انفاً . تؤمن الحرارة عن طريق حرق النفط ، او الغاز ، او مسحوق الفحم ، باستخدام الهواء المسبق التسخين عن طريق تبريد الخبث .
ظهر ميل في السنوات الأخيرة لزيادة طول الفرن الدوار وبالتالي زيادة فعاليته الحرارية . وقد تكون أفران المعالجة الجافة قصيرة بحيث تبلغ 45 م طولاً ،