مقاله نقش تصاوير ماهواره‌اي بعنوان يك ابزار قوي در امر اكتشاف و استخراج
فرآيند توليد سيمان
مقدمه
قبل از شناخته شدن سيمان ، از ملاتهاي آهكي براي كارهاي ساختماني استفاده مي گرديد ، ولي بعد از شناخت خواص سيمان و طريقه توليد آن ، اين كالا به ميزان وسيعي جايگزين آهك گرديد.
سيمان ، پودري است نرم و جاذب آب كه باعث چسبندگي خرده سنگها به يكديگر شده و ماده اي است از تركيبات پخته وگداخته شده اكسيد كلسيم با اكسيدهاي سيليسيم ، آلومينيوم و آهن كه ملات اين ماده به مرور در مجاورت هوا يا در زير آب سخت شده و با حفظ ثبات حجم ، مقاومت خود را در زير آب نگه مي دارد. اين ماده در فاصله 28 روز به حداقل مقاومت مجاز ، يعني 250 كيلو گرم بر سانتي متر مربع مي رسد.
امروزه در جهان متناسب با تنوع نيازها ، سيمانهائي با خواص فيزيكي و شيميائي مختلف توليد مي گردد كه هر كدام كاربردهاي مشخصي را دارا مي باشد.
احتمالاً روميها نخستين كساني بودند كه بتن را بكار بردند آنان بتن را كه بر اساس سيمان ساخته مي شد ، بعنوان مواد هيدروليكي ، يعني موادي كه در آب سخت مي شد ، بكار مي بردند. اين خاصيت بتن وخواص ديگر آن ضمن گيرش در آب ، سبب استفاده روز افزون اين ماده ساختماني گشته است. سالها سيمان ساخت روميها بكار مي رفت تا اينكه يكنفر بناي انگليسي بنام (جوزف اسپدين) موفق به پيدا كردن سيمان پرتلند در سال 1824 ميلادي گرديد سيمان پرتلند ، سيماني است كه از مخلوط كردن مواد آهكي ورسي يا هر ماده داراي اكسيدهاي سيليسي و آلومينيومي و آهني وپختن آنها تا مرحله توليد كلينكر بدست مي آيد.
بر اساس مشخصات استاندارد انگليس (BS) و آمريكا (ASTM) قبل از آسياب مقداري سنگ گچ به كلينكر افزوده مي شود ، تا از گيرش سريع آن جلوگيري نمايد.
مواد اوليه مورد نياز و روش استخراج آن
تركيباتي از سنگ آهك و خاك رس (مارل) ، مواد اوليه اصلي سيمان را تشكيل ميدهند . استخراج سنگ آهك ، بطور معمول در معادن رو باز با استفاده از دريلهاي چالزني و ايجاد حفره صورت مي گيرد.
بر حسب نوع سنگ و روش كار ، مواردي از قبيل عمق ، قطر و فاصله چالها و حفره ها تعيين شده و اقدام به حفاري مي شود.
پس از آماده شدن چال ها ، با خرج گذاري مواد منفجره و اتصال آنها بوسيله چاشني و كابلهاي الكتريكي ، با استفاده از دستگاه انفجار (مينياتور) با ولتاژ معين ، انفجار صورت مي گيرد.
بر حسب موقعيت ، مخلوط طبيعي سنگ آهك و خاك رس و مواد معدني ديگري مثل سنگ آهن و سنگ سيليس ، به مقدار معيني براي ساختن انواع سيمان به كار مي رود.
معدن سنگ آهك
اين معدن داراي موادي آهكي است كه داراي املاحي از سنگ آهك ، سيليس ، اكسيد آلومينيوم ، اكسيد منيزيم و غيره مي باشد.
معدن خاك
معدن خاك نيز به صورت رو باز بهره برداري ميشود و استخراج آن با استفاده از ماشين آلات راهسازي همانند لودر ، بلدوزر و ... و بدون ايجاد انفجار صورت مي گيرد.
بارگيري مواد اوليه هر دومعدن عملاً بوسيله ماشين آلات مكانيكي از قبيل بيل سنگين ، لودر و بلدوزر و غيره انجام شده و حمل آن بسمت آسسياب خاك يا آسياب سنگ بوسيله كاميون صورت مي گيرد.
آسيابهاي سنگ و خاك
مواد اوليه (سنگ) استخراج شده بوسيله ماشين آلات جهت خرد شدن به ابعاد كوچكتر به قسمت آسياب سنگ يا سنگ شكن انتقال داده مي شود.
در سنگ شكنها ، كه عملاًَ از نوع چكشي ، پاندولي ، ژيراتوري است سنگها تا ابعادي كمتر از 2 الي 3 سانتي متر خرد شده و پس از جدا شدن توسط الكهاي ميله اي ، بوسيله نوار نقاله به سيلوهاي سنگ انتقال مي يابند. سنگهاي درشتتر مجددا براي خرد شدن به آسياب ژيراتوري برگشت داده شده و آنچه از سنگ شكن خارج مي شود مخلوط خرد شده سنگ آهك است.
انبار خاك
مواد اوليه خارج شده از آسياب خاك و سنگ شكنها توسط نوارهاي نقاله به محلي به نام انبار خاك يا سالن مواد منتقل مي شود.
دستگاه ريزنده يا استاكر مخلوط مواد اوليه خرد شده را در طول سالن مواد به صورت رفت و برگشت روي هم انباشته مي كند.
پس از تنظيم اوليه ، مواد پر شده در سالن از طريق دستگاه بردارنده يا ريگلايمر در جهت عرض سالن برداشته مي شود. مخلوط خروجي از سالن در هر لحظه ، حاوي مخلوط متوسط مواد ورودي به سالن از ابتداي پر شدن تا انتهاي بسته شدن سالن است.
مخلوط خروجي از سالن مواد بوسيله نوارهاي نقاله به بونكرهاي تغذيه آسيابهاي مواد خام منتقل مي شود.
محصول آسيابها به سيلوهاي بلنديگ و تغذيه كوره حمل و براي مصرف كوره انبار مي شود. گنجايش سيلوها در صورت توقف آسيابها حداقل 48 ساعت مواد كوره را تامين مي كند.
براي آنكه مواد اوليه بهتر پخته شود مي بايست بصورت پودر در آيد.در پايان مقادير لازم از مواد اوليه پس از توزين آماده تغذيه در آسياب مواد خام مي شود.
آسياب مواد خام
آسيابهاي مواد خام در بخش صنعت سيمان به دو نوع تقسيم مي شوند.
- آسيابهاي گلوله اي يا استوانه اي
- آسيابهاي غلطكي يا عمودي
1-آسيابهاي گلوله اي :
آسياب گلوله اي استوانه اي است كه داخل آن گلوله هاي فولادي قرار داشته ومواد اوليه ورودي در اثر چرخش آسياب و اعمال ضربه و سايش ، بوسيله گلوله ها تبديل به پودر مي شود.
مواد پودر شده جهت جدا شدن زبره مواد از نرمه آن به دستگاهي بنام سپراتور فرستاده ميشود كه در اين مرحله پس از جدا شدن نرمه مواد ، زبره آن دوباره جهت آسياب شدن به داخل آسياب بر مي گردد.
2-آسياب غلطكي يا فايفر:
آسياب غلطكي صفحه افقي است كه روي آن سه غلطك قرار دارد.مواد اوليه بين غلطكها و صفحه چرخان زيرين ريخته شده و بر اثر ضربه و سايش به صورت پودر در مي آيد.
نرمه جدا شده مواد در سپراتو از طريق دستگاههائي بنام الكتروفيلتر ، ايراسلايد ، ايرليفت جهت ذخيره به سيلوهاي مواد خام فرستادن مي شود.
سيلوهاي مواد خام
سيلوهاي مواد خام براي تنظيم ، ذخيره ، همگن ساختن مواد پر شده ساخته شده اند كه برخي از اين سيلوها دو طبقه و برخي يك طبقه مي باشند.
مواد خام پس از آسياب شدن از طريق ايراسلايد به سيلوها هدايت شده و قبل از ورود مواد به سيلوها نمونه برداري بطور اتوماتيك در هر نيم ساعت يكبار انجام مي گيرد.
اين نمونه ها از طريق رول پست يا لوله هاي ارسال نمونه ، جهت آزمايشات لازم و به منظور تعيين درصد عناصر موجود در مواد و تصحيح آن به قسمت آزمايشگاه منتقل مي گردد. ضمناً مقدار تناژ درصد عناصر موجود در مواد توسط كامپيوتر ، بصورت اتوماتيك محاسبه شده و پس از رسيدن به تناژ مورد نظر در سيلو عمل يكنواخت كردن (بلندينك) مواد انجام گرديده و سپس مواد مزبور به سيلوهاي ذخيره ريخته شده و در آنجا جهت استفاده در مراحل بعد انبار مي شود.
پيش گرمكن
در پيش گرمكن با حدود 70 متر ارتفاع از طريق مجموعه سيكلونها مراحل خشك شدن ، داغ شدن وتجزيه خاك رس و بخشي از سنگ آهك تا درجه حرارت 900 درجه سانتيگراد ونيز دستگاه پري كلسيناتور مجهز به دومشعل با حرارت 900 تا 1000 درجه سانتيگراد عمل تجزيه سنگ آهك تا حدود % 90 صورت مي گيرد.
مواد پس از انجام مرحله تجزيه و گرم شدن بتدريج وارد كوره مي شود.
كوره
استوانه اي دوار با شيب % 3 و ابعاد 8/5 × 95 متر داراي درجه حرارت حداكثر 1450 درجه سانتيگراد ميباشد. ومواد در اثر چرخش و شيب استوانه به سمت خروجي كوره در حركت مي باشد و هنگام عبور از مجاورت حرارت شعله تجزيه نهائي و سپس تشكيل فازها در آن صورت ميگيرد.مشعل اصلي در انتهاي پائيني كوره تعبيه شده است.
طي يك قرن ابداع كوره دوار سيستم پخت تكامل يافته وهم اكنون از كو ره هاي تربلند به كوره هاي خشك كوتاه و مجهز به پري كلسيناتور تغيير يافته است.
تمامي بخش هاي سيستم پخت كه مقادير در خور توجه انرژي حرارتي و ذرات مواد خام را با خود دارند ، از طريق برج خنك كن براي بازيابي حرارت و تصفيه به آسياب مواد و الكتروفيلتر فرستاده مي شود.
در الكترو فيلتر ذرات گرد و غبار از گازهاي خروجي جدا شده و گاز تصفيه شده راهي دودكش مي شود.
محصول خروجي از كوره كلينكر نام دارد كه جهت سرد شدن وارد سيستمي بنامكولر مي گردد.
در سيستم خنك كن گريتي ، هواي محيط به زير صفحه هاي مشبكي كه در كولر تعبيه شده است توسط فن هاي بزرگي دميده مي شود و با حركت مواد در فاصله اي كمتر از 20 دقيقه حدود 1100 درجه سانتيگراد از حرارت مواد كاسته مي شود و در اثر بازيابي حرارتي ، فازهاي موجود در محصول كلينكر تثبيت مي شود.
نوع ديگر خنك كن با عملكرد مشابه ، خنك كن سياره اي يا ساتالايتي است كه بخش عمده هواي خروجي از خنك كن با درجه حرارت 700 درجه سانتيگراد براي تامين هواي مشعلها راهي كوره مي شود.
كلينكر
محصول خروجي از سيستم پخت كلينكر نام دارد.در اين مرحله حدود 95 % تركيب فازهاي بليت ، آليت ، آلومينات و فريت تشكيل مي دهد ، اين فازها از اكسيدهاي كلسيم ، سيليسيم ، آلومينيم و سنگ آهن تشكيل شده است.
انبار يا سيلوهاي كلينكر ، توليد يك ماهه كوره را در خود جاي مي دهند.
كلينكر پس از خروج از خنك كن ، راهي انبار يا سيلوهاي كلينكر مي شود.ودر اين مرحله براي كنترل گيرش بين 3 % الي 5 % ، سنگ گچ به كلينكر افزوده مي شود.
سنگ گچ بايستي به ابعاد كمتر از 4 سانتي متر خرد شده و به همراه كلينكر پودر شود.اين عمل در واحدي بنام آسياب سيمان انجام ميگيرد.
آسياب سيمان
در اين قسمت كلينكرها آسياب و خرد شده و به سيلوهاي سيمان منتقل ميشوند. به ايسن منظور ابتدا سنگ گچ بوسيله آسياب خاك آسياب شده وتوسط كاميون به قيف كج واقع در قسمت آسياب سيمان منتقل ميشود. گچ مزبور بوسيله نوار نقاله والواتورها به داخل سيلوي گچ ريخته مي شود. مقدار گچ مورد نياز بر اساس اطلاعات داده شده توسط آزمايشگاه فيزيك به مقدار مورد نياز بر روي نوار خوراك دهنده ريخته ميشود. كلينكر نيز توسط نوار نقاله والواتور از انبار كلينكر به سيلوهاي كلينكر منتقل ميشود. مقدار كلينكر مورد مصرف پس از توزين توسط ترازوهاي الكترونيكي بر روي نوار خوراك دهنده ريخته شده و ضمن مخلوط شدن با گچ به آسيابهاي سيمان هدايت ميشود آسياب مخلوط گچ و كلينكر را بر اثر حركت دوراني و توسط گلوله هاي فولادي و سيليبس موجود در آسياب در دو مرحله كوبيده ومواد نرم بوسيله سپراتورها جدا شده و توسط فشار هوا به سيلوهاي سيمان هدايت ميشود ، مواد درشت جهت پودر شدن مجدداً به آسياب برگردانيده ميشوند.
پودر حاصل شده سيمان مكي باشد. از محصول نهائي براي آزمايشهاي شيميائي ، فيزيكي و كنترل كيفي نمونه برداري مي شود .اولين مرحله تثبيت وزن بوته – تعيين افت وزن حرارتي – تعيين اكسيد سيليسيم – تعيين اكسيد كلسيم و تعيين اكسيد آهن است و براي انجام آزمايشهاي ملات سيمان است و براي مقاومت فشار و خمش از هر نمونه 6 قالب تهيه شده و براي مدت 3 ، 7 ، 28 روز در آب نگهداري مي شود كه دركه در آزمايشات فيزيكي موارد ذيل مورد بررسي قرار ميگيرد.
- تعيين مقاومت خمشي
- تعيين مقاومت فشاري
- تعيين آب نرمال
- تعيين گيرش اوليه
- تعيين گيرش نهائي
- تعيين نرمي يا سطح مخصوص سيمان توسط دستگاه بلين
- تعيين انبساط طولي يا آزمايش ملات سيمان
سپس محصول نهائي پس از اطمينان به سلامت و كيفيت آن ، براي ذخيره و بارگيري به سيلوهاي بتوني سيمان منتقل مي شود كه براي پيش گيري از كلوخه شدن ، يا سفت شدن سيمان ، طراحي سيلوها بگونه اي است كه مي توان به درون آنها هوا دميد تا سيمان هميشه شناور نگهداشته شود.
بارگير خانه
در اين قسمت سيمان از طريق كمپرسورهاي هوا از سيلوهاي سيمان به الواتورهاي تعبيه شده انتقال يافته و اين الواتورها سيمان را به دستگاههاي پركن كيسه هاي سيمان هدايت مي كنند.كيسه هاي سيمان را به دستگاههاي پر كن كيسه هاي سيمان هدايت مي كنند. كيسه هاي سيمان كه توسط كارخانه كيسه سازي مجتمع توليد ميشوند از انبار پاكت به محل دستگاهها منتقل شده و بوسيله مكانيكي تا ميزان 50 كيلوگرم سيمان پر ميشوند. كيسه ها ي پر شده بطور اتوماتيك بر روي نوار نقاله قرار گرفته و به سكوهاي بارگيري منتقل ميشوند و در محل مزبور در داخل كاميونهاي حمل سيمان قرار ميگيرند.
قسمتي از بارگيري سيمان بصورت فله انجام ميگيرد و سيمان مستقيماً از سيلوها بوسيله هوا با فشار لازم در داخل كاميونهاي حمل سيمان فله ريخته ميشود.
كليه مراحل انتقال سيمان از سيلوها به دستگاه پر كن سيمان و بارگيري كاميونها بصورت پاكتي و فله از طريق سيستم كنترل بارگير خانه كنترل شده و ميزان بارگيري و اشكالات احتمالي ايجاد شده توسط سيستم كنترل مشخص وجهت رفع آن اقدام ميشود.
در مراحل مختلف توليد در محلهائي كه انتقال مواد توام با ريزش انجام ميگيرد فيلترهائي بنام فيلترهاي كيسه اي جهت گرفتن گرد وغبار حاصله تعبيه گرديده كه ذرات جمع شده در كيسه ها دوباره وارد خط توليد ميشود.
