علم سرامیک

شرح کامل مراحل ساخت سيمان نياز به حوصله و زمان زيادى دارد، براى همين منظور تنها به نام بردن آنها اکتفا مى کنيم.

1- مواد اوليه سيمان پرتلند

مواد اوليه سيمان پرتلند اساسا شامل مواد آهکى و رسى مى باشند. بدين معنى که در تهيه سيمان پرتلند از مواد خامى استفاده مى شود که حاوى کربنات کلسيم و ترکيبات آلومينيوسيليکات ها باشند.

2-استخراج مواد اوليه

معادن مواد اوليه سيمان، خصوصا سنگ آهک، خاک رس، مارل، سنگ گچ و امثال آنها به صورت معدن رو باز مى باشد. در استخراج موادى نظير سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نيز به چال زنى و انجام انفجار بوسيله ديناميت مى باشد.

3-خرد کردن مود اوليه 

  الف) سنگ شکن هاى متحرک
  ب) سنگ شکن هاى ثابت

4- مخلوط کردن اوليه و ذخيره سازى

قبل از اينکه مواد خرد شده در سنگ شکن، راهى آسياب مواد جهت پودر شدن شوند، بداخل سالنى ريخته مى شوند تا بدينوسيله هم مقدمتا با يکديگر مخلوط شوند و هم اينکه، اين سالن نقش انبار و ذخيره سازى را دارا است.

5- خشک کردن مواد اوليه

در برخى کارخانجات سيمان، بدليل موقعيت خاص جغرافيايى و باران خيز بودن منطقه برخى از مواد اوليه ( خصوصا خاک رس ) ، داراى رطوبتى هستند که استفاده مستقيم از آنها امکان پذير نمى باشد.

6- پودر کردن مخلوط مواد خام

در روش خشک توليد سيمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر در آيند.
  الف) آسياب مواد خام گلوله اى
  ب) آسيابهاى غلطکى

7- تنظيم مواد خام

8- سيلوهاى مواد خام

عمل عمده اى که در يکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کيفيت کلينکر و در نهايت سيمان موثر است، يک نواختى ترکيب خوراک کوره، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن مى باشد.

9- پيش گرم کن

10- کوره دوار

قسمت اصلى عمل پختن در کوره صورت مى گيرد. کوره سيمان، يک استوانه فلزى است که طول و قطر آن، متناسب با ظرفيت کارخانه مى باشد.

11- خنک کن ( کولر )

کلينکر خروجى از کوره داراى درجه حرارتى حدود 1000 تا 1200 درجه مى باشد. بازيابى اين مقدار حرارت و همچنين مشکل بودن جابجا کردن کلينکر داغ، ضرورت سرد کردن آنرا ايجاب مى نمايد. خاصيت اساسى ديگر سرد کردن کلينکر، تکميل و تشکيل کريستالهاى کلينکر و بالا رفتن کيفيت آن مى باشد.

12- سيلو ( انبار ) کلينکر

کلينکر خروجى از خنک کن قبل از ورود به آسياب سيمان، در سيلو، يا انبار، يا سالن ذخيره مى گردد.

13- آسياب سيمان

14- سيلوهاى سيمان

15- بارگير خانه

پيدايش رينگ در كوره:

1. مقدار زياد قليائي آزاد از عوامل موثر مي باشد. كربناتهاي قليائي در حدود 900-800 درجه سانتيگراد ذوب شده و پس از تجزيه مجددا وارد سيستم مي گردد. اكسيدهاي قليائي به عنوان عامل كمك ذوب در تسريع تشكيل و ايجاد رينگ موثر است.
2. نوسان خوراك كوره
3. نوسان درصد فاز مذاب در تشديد گرفتگي موثر است. ويسكوزيته پائين اين فاز و مقدار زياد آهن(مدول آلومينيوم پائين) باعث مي شود تا كلينكر بسيار زودتر از موعد در كوره ايجاد گردد.
4. نوسان و بالا بودن مقدار LSF  و پائين بودن مدول AM باعث افزايش بار حرارتي ، نوسان در ميزان سوخت مصرفي ، افزايش غبار برگشتي و ته نشيني آن در مناطق گرفتگي مي گردد

با افزايش دادن مدول آلومينيوم فاز مذاب را ديرتر در كوره تشكيل داده و از منطقه دسترس قليائي خارج كرد

بررسي علل زرد شدن كلينكر

سرد شدن آهسته كلينكر از عوامل اصلي زرد شدن بليت و آلوده بودن به تركيبات گوگردي نيز منشا پيدايش وسيع سولفاتهاي قليائي در كلينكر و زرد شدن آن ميباشد.

علل پوك شدن كلينكر

پوك شدن كلينكر عبارتست از افزايش درصد تخلخل در آن. هرچه اين تخلخل بيشتر باشد درصد پوكي نيز زيادتر است.

عوامل اصلي پوك شدن كلينكر

1. پخت در درجه حرارت پائين كه معمولا در شرايط سرد بودن كوره ايجاد ميشود.
2. افزايش درصد سولفات
3. سرد كردن سريع و ناگهائي

چند نكته :

1. نوسانات تركيب خوراك كوره منجر به خاك كردن كوره و سرد و گرم شدن آن مي شود. يكي از عارضه هاي اين نوع كار كردن، بالا رفتن آهك آزاد كلينكر و افت شديد توليد و كيفيت ميباشد.
2. افزايش نرمه كلينكر به دليل بالا بودن مدول سيليس و بدنبال آن افت كيفيت محصول و كاهش توليد است.
3. خوراك كوره با كيفيت نامناسب و راهبري نامطلوب كوره در فاصله زماني كوتاهي فرسايش آجر نسوز كوره و توقف آنرا در پي خواهد داشت

تركيبات فرعي

اين تركيبات شامل انواعي‌از اكسيدها نظير قليائيها (K₂O و Na₂O)، اكسيد منيزيم (MgO) ، سولفاتها، كلر (Cl) ، فلوئور و P2O5 مي‌باشند.

1-  قليائيها (K₂O و Na₂O):  قليائيها از جمله تركيبات فراوان و پراكنده در طبيعت مي‌باشند كه از طريق مواد خام و سوخت وارد سيستم پخت‌ مي‌شوند.

2-  اكسيد منيزيم (MgO): از كربنات منيزيم (MgCO₃) موجود در مواد خام بوجود مي‌آيد. اين ماده هم در شبكه‌هاي كريستالي و هم بصورت آزاد وجود دارد .

3-  سولفاتها مانند قليائيها و كلر در توليد كلينكر اختلالاتي‌ ايجاد مي‌كنند و در فرايندهاي  خشك بدليل چسبندگي  باعث ‌مسدود شدن مسير مواد مي‌شوند.

4-  كلر (Cl): يكي از اجزاء فرعي مي باشد كه همراه مواد اوليه وارد سيمان مي‌شود . وجود كلر در مواد خام باعث بروز اختلالاتي در فرايند توليد كلينكر گشته و در اثر واكنش با قليائي‌ها مشكل سيكل قليائي يا گرفتگي سيكلون را بوجود مي‌آورد.

5-  اكسيدهاي ديگر نظير P₂O₅ ، TiO₂ ، Mn₂O₃ و Cr₂O₃ ممكن است وجود داشته باشند كه  مقدار آنها جزئي مي باشد.

گرفتگي در سيستم پخت

سولفور و يا كلر موجود در خوراك كوره و يا سوخت زياد ، در صورتيكه مقدار مواد فرّار آن Na2O و K2O باشند، امكان تبخير آنها در منطقه پخت و سپس مايع شدن آنها در انتهاي كوره و پيش گرمكن وجود دارد. اين عمل باعث تجمع و گرفتگي مواد در كانالها و سيكلونها و ايجاد مشكل براي حركت روان مواد و گاز ميشود. در مواردي كه غلظت بالاي مواد فرار اجتناب ناپذير باشد در انتهاي كوره مسير فرعي براي خارج كردن بخشي از گاز كوره به بيرون از سيستم پخت تعبيه ميشود.

در فرآيند پخت كلينكر، مقداري از قليائي ها با سولفات موجود در مواد خام تركيب  شده و  سولفاتهاي قليائي را بوجود مي آورند زيرا فراريت سولفاتها كمتر از كلرورهاست ، از اينرو مقداري از آنها وارد تركيبات كلينكر مي گردند و در نتيجه روي ساختمان كريستالي و تركيب كلينكر و نهايتاً خواص سيمان تاثير ميگذارند. كلرورها بدليل فرّاريت بيشتر وارد مدار چرخه قليائي ها در كوره ميشوند