اصولاً سه روش برای تولید سیمان وجود دارد که عبارتند از :

1-    روش تر ( دوغاب )

2-    روش نیمه تر

3-   روش خشک

روش خشک متداول ترین روش تولید سیمان در جهان و در ایران می باشد.

 مواد اولیه برای پخت کلینکر ( تولید سیمان )

مواد اصلی به منظور تولید سیمان پرتلند عبارتند از سنگ آهک و خاک رس ( سیلیس و آلومین ) که در طبیعت به وفور یافت می شوند ولی به شکلی نیستند که بتوان مستقیماً در تولید سیمان پرتلند از آنها استفاده کرد.

سنگ های آهکی بیش از 75 درصد CaCOз و سنگ های آهکی همراه با خاک رس بین 75- 40 درصد CaCOз و خاک های آهکی کمتر از 40 درصد CaCOз دارند و از مخلوط این مواد می توان مخلوط لازم را برای تهیه سیمان به دست آورد.

 مارل ( مارن یا مرگل )

سنگ آهک و خاک رس که مواد اولیه سیمان را تشکیل می دهند در طبیعت به صورت مخلوط های گوناگون و متغیر یافت می شوند و نامگذاری آنها بر پایه تغییرات کربنات کلسیم CaCoз ) ( موجود در مخلوط ها صورت می گیرد.

 سنگ آهک با درجه مخلوط بالا

( hochprozenuger KalkStein ) 96 - 100% CaCo ( high - grade limeston 3 )

 سنگ آهک با کربنات کلسیم بالا

96 - 100% CaCOз  High - grade Limestone

 سنگ آهک مارلی

96 - 100% CaCOз [ Marly limestone ( mergeliger kalkstein ) ]

 مارل آهکی  75 - 90% CaCoз [ Lim Marl ( kalkamergel ) ]   

مارل  40 - 75% CaCOз [ Marl ( Mergel ) ]

مارل رسی 10 - 40% CaCOз [ Clay marl ( Tonmergel ) ]

خاک رس مارلی2 - 10% CaCOз [ Marly clay ( mergeliger Ton ) ]   

خاک رس  0 - 2% CaCOз [ Clay ( Ton ) ]

از آنجایی که مقدار سنگ آهک در خوراک کوره بین 75 الی 78 درصد محدود می گردد، لذا به ندرت می توان به مارلی در طبیعت دست یافت که حاوی چنین ترکیب مطلوبی باشد و شاید مارل آهکی ( Lime Marl ) برای این منظور مناسب باشد، بنابراین چنین معدنی که به طور طبیعی هموژن ( متجانس ) شده است طبعاً آماده سازی آن به عنوان خوراک کوره به سهولت انجام می گیرد.

سیمان چیست ؟

سیمان یک ماده چسباننده هیدرولیکی است که برای ساختن ملات و بتن به کار می رود و ترکیبی است از اکسید کلسیم)  ( CaO، اکسید سیلیسیم( SiO2 ) ، اکسید آلومینیوم ( Al2Oз ) و اکسید آهن ( Fe2Oз ) که از طریق پخت ( Sintering ) و یا ذوب حاصل می گردد.

سیمان پس از اختلاط با آب و تشکیل خمیر سیمان در هوا و در زیر آب می بندد و به مرور سخت می گردد و به استحکام آن افزوده می شود و از ثبات حجمی برخوردار می باشد.

حداقل مقاومت فشاری 28 روزه سیمان، براساس استاندارد آلمان ( DIN 1164 ) برابر 25N/m² معادل 250 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. ضمناً مجموع اکسید کلسیم)  ( CaO و اکسید سیلیسیم ( SiO2 ) فعال در سیمان پرتلند باید حداقل 50% باشد.

شایان ذکر است که کلینکر سیمان پرتلند یک ماده هیدرولیکی است که حداقل دوسوم آن از کلسیم سیلیکات (CaO)3 × SiO2, (CaO)2 × SiO2) و بقیه شامل اکسید آلومینیوم ( Al2Oз ) و اکسید آهن ( Fe2Oз ) و سایر ترکیبات می باشد. ضمناً نسبت CaO به SiO2 باید حداقل 2 باشد.

اکسید منیزیم ( MgO ) در فرآیند پخت، نقش کمک ذوب را ایفا می نماید و هر چه قدر مقدار آن کمتر باشد، مفیدتر است، زیرا با سایر ترکیبات سیمان ترکیب نمی شود، بلکه به صورت آزاد در سیمان باقی می ماند. نظر به اینکه  MgO پس از گرفتن ملات سیمان خیلی به کندی با آب ترکیب گشته و شکفته می شود و این شکفتگی منجر به انبساط حجمی می گردد. در نتیجه ترک های موئی در ملات سیمان و بتن ایجاد می شود که در طول زمان باعث تخریب آنها می گردد. از این رو میزان MgO در سیمان نباید بیشتر از 5% وزن آن باشد.

قلیائی ها شامل : سدیم ( Na ) ، پتاسیم ( K ) ، در سیمان نقش روانساز دارند، اگر مقدار آنها در سیمان زیاد باشد تنظیم گیرش مختل می گردد، بدین جهت مجموع این دو عنصر نباید از 1%  وزن آن بیشتر گردد.

مقدار کلر در کلیه سیمان ها به جهت نقش تخریبی آن در بتن، بایستی کمتر از 10/0 درصد وزنی آنها باشد.

مقدار قابل قبول انیدرید سولفوریک ( SOз ) در سیمان پرتلند و در سیمان های روباره ای و پوزولانی بستگی به میزان سطح مخصوص ( بلین ) آنها دارد. اگر سطح مخصوص آنها بین 2000 الی 4000 سانتی متر مربع بر گرم باشد 5/3 درصد وزنی سیمان است و اگر چنانچه سطح ویژه سیمان ها بیش از 4000 سانتی متر مربع گردد چهار درصد وزنی سیمان است.

استاندارد جدید آلمان DIN 1164 (1993) میزان SOз را برای سیمان های : 32/5, 42/5, 32/5R  حداکثر 5/3 درصد و برای سیمان های : 52/5R, 52/g, 42/5R  حداکثر 4 درصد محدود نموده است.

استاندارد اتریش B3310  مقدار مجاز So3 در سیمان های مختلف را به شرح ذیل مقرر داشته است :

سیمان پرتلند با مقاومت فشاری بالا با علامت 475 ، 4%  وزنی سیمان روباره ای کوره آهن گدازی بلند       Hochofen zement  سیمان با علامت های 375 و 275 و همچنین سیمان روباره ای آهن دار کوره آهن گدازی

Eisen Portland zement ( slag cement )

5/3%  وزنی

سیمان محتوی خاکستر ذغال سنگ

( fly Ash cement ) Flugaschen zement

 و سیمان های مخلوط

سیمان هیدرولیک چیست ؟

سیمانی که در عصر حاضر در ساختمان سازی و ساختن جاده های بتنی، اسکله ها، پل ها و نظایر آنها به کار می رود، سیمانی است که هم در هوا و هم در زیر آب سخت گشته، و مقاومت فیزیکی آن افزایش می یابد، از این رو به آن سیمان هیدرولیک می گویند که به سیمان پرتلند شهرت دارد.

 آسیاب کردن و یکنواخت ساختن مخلوط مواد اولیه

سنگ آهک و خاک رس را به نسبت معینی با یکدیگر مخلوط و پس از خردایش در سنگ شکن وارد آسیاب ها می کنند. این آسیاب ها باید مواد اولیه را به نحوی نرم کنند که دیگر زبری دانه های مواد اولیه در زیر انگشتان دست احساس نگردد. هر قدر این مخلوط نرم تر و هموژه تر باشد در موقع پخت فعل و انفعال کاملتر، و در نتیجه کلینکر پخته مرغوب تر است. از این رو مواد پودر شده جهت هموژن و متجانس تر شدن بهتر به داخل سیلوهای مواد خام وارد، و پس از هموژن شدن آن را به عنوان خوراک کوره به داخل سیلوهای تغذیه انتقال می دهند و از آنجا به داخل کوره هدایت    می شوند. به این مواد به قدری حرارت می دهند تا دانه ها عرق کنند و به همدیگر بچسبند و به صورت دانه های فندوقی شکل که اصطلاحاً کلینکر ( Clinker ) نامیده می شود در آینده درجه حرارت پخت کلینکر بین 1200 الی 1450 درجه سانتی گراد می باشد. آنگاه پس از سرد کردن و آسیاب کردن کلینکر همراه با کمی سنگ گچ، محصولی به دست خواهد آمد که آن را سیمان پرتلند می نامند.

ضمناً خاطر نشان می گردد که سنگ آهن  ( Fe2Oз) به عنوان کمک ذوب به مواد اولیه افزوده می گردد.

فاز مایع  Liquid phase ( schmel Zphase )

محاسبه فاز مایع در کلینکر طبق فرمول Lea  به شرح ذیل صورت می گیرد.

Copyright © 2006 TSIT corporation Web2 Powered