يسر ادارة موقع الكيميائين العرب بانفرادها بمقالات ولقاء شخصي وحصري للمستشار الأستاذ نزار صبري الشمالية رئيس الجمعية الكيماوية السورية- رئيس الاتحاد العام للكيميائين العرب للدورة ٢١    يمكن متابعة موقع االمهندسين الكيميائين العرب واخر الابحاث والمقالات عبر موقع التواصل الاجتماعي facebook       بحث مختصر وشامل عن صناعة الاسمنت * للباحث :م.حمزة نور الله الحسين *         كلمة الباحث مهندس الصناعات الكيميائية حمزة نور الله الحسين لموقع المهندسين الكيميائين العرب       يسر ادارة موقع المهندسين الكيميائين العرب استضافة الاستاذ الكيميائي نزار صبري الشمالية رئيس الاتحاد العام للكيميائين العرب رئيس الجمعية الكيميائية السورية مستشار في الصناعات الكيميائية والبترولية       أبحاث مهندس الصناعات الكيميائية حمزة نور الله الحسين       ترقبو اقوى واشمل منتدى عربي كيميائي    كل ما يتعلق بالكيمياء من كتب حديثة ومقالات تجدونه لحظة بلحظة    
إستفتاء
ما هو رأيك بالموقع وهل هو خطوة ايجابية ام لا
الموقع جيد وهو خطوة ايجابية
لم يعجبني الموقع وغير ايجابي

يسر إدارة موقع الكيميائيين العرب ان يستضيف الباحثين والكيميائيين

وإن ادراة الموقع تتشكر الباحث مهندس الصناعات الكيميائية حمزة نور الله ال ... المزيد


الادوات الكيميائية مع تسمياتها


بحث شامل عن صناعة الاسمنت



صناعة الاسمنت

مقدمة عن الاسمنت :

كلمة الاسمنت تعود الى الرومان حيث اطلقوا تسمية OpusCementium على تقنية البناء الماخوذه عن الاغريق والتي تعرف بالجدران الصب ( حجارة مع كلس حي كمادة رابطة )وبقيت كلمة اسمنت حتى القرن التاسع عشر تدل على مسحوق الحجر والقرميد .بدء من عام 1796 حيث سجل العالم الانكليزي James Parker مادىة رابطة مائية تحت اسم الاسمنت الروماني وأصبحت كلمة الاسمنت تعني المادة الرابطة المائية وليس مسحوق الحجر والقرميد

1824 ميلاد الاسمنت البروتلاندي وهو شبيه بالاسمنت الروماني لانه لم يحرق الى درجة التلبد

1843 اسس اول معمل لانتاج الاسمنت البروتلاندي في بريطانيا وهذا الاسمنت افضل من الروماني وذلك بسبب تلبد جزء كبير اثناء الحرق .

استخدمت كلمة الكلينكر للتعبير عن الخليط الخام المتلبد المحروق

1880 بدأت الشركات بانتاج مستلزمات صناعة الاسمنت

1885 ظهر انعطاف في صناعة الاسمنت مع اكتشاف الفرن الدوار حيث ادى الى انتاج الاسمنت بصورة مستمرة وخفض من تكاليف الانتاج

في سورية اول مصنع للاسمنت كان في دمر 1933

مدخل :

الاسمنت هو مادة رابطة مائية تستخدم في انتاج الملاط الاسمنتي والبيتون تمزج مع الماء حيث تتصلب تلقائياً نتيجة الاماهة في الهواء وتحت الماء و الحجر الاسمنتي الناتج ثابت حجمياً وثابت ضد الماء .

اهم استخدامات الاسمنت هي انتاج الملاط الاسمنتي والبيتون اي ربط المواد الصنعية او الطبيعية الى مادة بناء صلبه ذات ديمومة وثبات ضد العوامل الخارجية .

الفرق بين الملاط الاسمنتيوالبيتون في حجم الحصويات :

الملاط لا يزيد قطر الحصى عن 4 مم

البيتون تصل الحصى الى 32 مم

الاسمنت القياس البورتلاندي :

في جميع الدول هناك مواصفة قياسية لانتناج الاسمنت المستخدم في انتاج الملاط والبيتون

ان اختلاف طبيعة المواد المتوفرة في كل بلدوالشروط الطبيعية السائدة في تطوير اساليب بناء ومواد بناء مختلفة والى انتاج انواع مختلفة من الاسمنت .

الاسمنت الاوروبي EN:

المواصفة القياسية الخاصة بالاسمنت تحمل الرقم EN 196 وتتضمن طرق اختبار الاسمنت من نوع كالسيوم سيليكات

اما الاسمنت الخاص فله مواصفة EN197-1

يوزع الاسمنت الأوروبي على خمسة مجموعات والى 27 نوع.

الاسمنت الالماني DIN

رقم المواصفة الخاصة بالاسمنت هي DIN 1164 وهي تتماشى مع EN197-1

يقسم الى الاسمنت الالماني الى ثلاث مجموعات رئيسية

الاسمنت الاميركي ASTM :

يوزع على خمسة انواع وكل منها له رقم .

الاسمنت السوري :SSS

يقسم الاسمنت السوري الى نوعين :

الاسمنت البورتلاندي العادي الذي لا يحوي مضافات بوزولانيةاة كلسية

الاسمنت الحاوي على المضافات وهو ثلاثة انواع

المواصفات القياسية المطلوبهفي الاسمنت :

المتطلبات الفيزيائية :

الصلابة القاسية : مقاومة الضغط بعد 28 يوم

الصلابة الاولية بعد 2 و7 ايام وهناك نوعان منها صلابه اولية عادية وصلابه اولية عالية R

زمن التجمد : بدء التجمد بالدقائق وانتهاؤه بالساعات

الثبات الحجمي : التمدد الحجمي لا يتعدى 10مم

المتطلبات الكيميائية المطلوبه في الاسمنت البورتلاندي :

الفاقد بالحرق اقل من 0.5 % وزناً

مواد غير منحله اقل من 0.5 % وزناً

نسبة الكبريتات بين 3.5 -4% وزناً

نسبة الكلور اقل من 0.1 % وزناً

انتاج كلينكر الاسمنت البورتلاندي :

استخراج المواد الخام

تهيئة المواد الخام

تحضير الخليط الخام ( جاف- نصف جاف- طين خام )

حرق الكلينكر ( جافة – نصف جافة – رطبه )

التبريد الكينكر

الطحن إلى الاسمنت

التعبئة وشحن

المواد الخام اللازمة لصناعة الاسمنت البورتلاندي:

اكسيد الكالسيوم 63-70 %

اكسيد السيليسيوم24-19 %

اكسيد الالمنيوم 7-3%

اكسيد الحديد 5-1%


يتالف الخليط الخام عادة من :

مكون كلسي

ومكون غضاري

وماد مصححة لضبط التركيب الكيميائي للخليط

المكون الكلسي : ويتم تأمينه من الحجر الكلسي والحوار والمارل

الحجر الكلسي : يتميز ببنية بلوريه ناعمة لونه ابيض في الحاله النقية وغالباً ما يحوي شوائب وتتعلق قساوته بعمره وانقى انواعه الكالسيتوالاغوانيتيت جميع انواع الحجر الكلسي صالحة لصناعة الاسمنت ما عدا الرخام

الحوار :ضخ رسوبي اقل قساوة من الحجر الكلسي واستخدامه يخفض من تكلفة الاسمنت

المارل : خليط من كربونات الكالسيوم والمواد الغضارية واكاسيد الحديد

الغضار: يستخدم لتامين الغضار اكسيد الحديد والالمنيوم السيلكون في الكلينكر ونسبته تتراوح بين 21-25 والباقي 75-79 %حجر كلسي.

يفضلاستخدام المارلمن بين الاجحار الكلسية

المواد المصححة : يضاف الرمل الكوارتزيوبيريت الحديد لتامين اكسيد الحديد في الخليط

الكمية اللازمة لانتاج واحد كغ كلينكر هي بحدود 1.5-1.55 كغ من الخليط الاسمنتي الخام


استخراج وتهيئة الخليط الخام

مواد قاسية ومواد ضعيفة القساوة _ تكسير اولي وتجفيف __تجانس ____طحن المواد المحضرة الى خليط خام (اما خليط خام جاف او خليط طيني ) _ مجانسة الخليط اما بالهواء او بالتحريك الميكانيكي .


حساب التركيب الكيميائي للخليط الخام والكلينكر :

يتم تحديد النسب الكمية للمكونات الداخله في الخليط وذلك لاعطاءالكلينكر التركيب الكيميائي المطلوب .

يستعان بثوابت الكلس والمعاملات لحساب الخليط الخام لحساب التركيب الكيميائي لللاسمنت والخام.

ثابت الكلس : هو نسبة اكسيد الكالسيوم الموجوده في الماده الخام الى النسبة الاعظمية لتلك المادة التي ترتبط بالاكاسيد الاخرى

معامل السيليكا ومعامل الغضار ومعامل الكبريتات ومعامل حمض السيليس

من التركيب الكيميائي لمكونات الخليط وبالاستعانة بالثوابت والمعاملات يتم حساب تركيب الخليط وبالتالي التركيب المسبق للكلينكر.


لحساب تركيب الكلينكر :

يتم تحديد اكسيد الكالسيوم و الاكاسيد الاخرى في المادة الخام

ثم يتم حساب ثابت الكلس والمعاملات

يتم وفق طريقة علاقات التأكد حساب مدى انزياح كل اكسيد عن القيمة المحددة الداخله ويتم تعديل التركيب للحصول على التركيب المطلوب الكلينكر


الية تشكل الكلينكر :

تتاثرالتفاعلات خلال مرحلتي التسخين والحرق بالعوامل التالية :

التركيب الكيميائي للخليط .

التركيب الكيميائي للوقود وغازات الحرق .

المنحني الحراري للمسخن الأولي والفرن .

وهذه التفاعلات تختلف باختلاف الفرن الا ان اكثر التفاعلات عند درجات الحرارة التي تزيد عن 1000م تكون متشابه .


التجفيف : 100-110 م نزع الرطوبة الظاهريه .

200 م نزع الماء البلوري للمكون الغضاري وتشكيل الاكاسيد المعدنية النشطة SiO2,AL2O3,Fe2O3

الكلسنة : 550-600م الكلسنة البطيئة تفاعل اكسيد الكالسيوم مع الاكاسيد المعدنية الاخرى SiO2,AL2O3,Fe2O3.وتشكيل مركبات فقيرة بالكلس .

800 م تقدم الكلسنة وازدياد تركيز اكسيد الكالسيوم .

900-1200 م الكلسنةالتامة والسريعة تشكيل البيليتC2S.

الحرق: 1250-1450 م يتفتعلالبيليت مع الفائض من CaO,ويشكلالاليتC3Aواكتمال تشكل الأطوارالأربعةC3S,C2S,C4AF,C3A.يتشكل الاليت بشكل رئيسي بحضور الطور المصهور, هناك مخطط طوري يستخدم لحساب كمية الطور المصهور وفقاً لدرجة الحرارة.

التبريد : بعد الوصول الى درجة الحرارة الاعظمية يبرد الكلينكر بسرعة بهدف المحافظة على النسبة الاعظمية من C3S ويتشكل كلينكر الاسمنت البورتلاندي .




وقود الحرق :

يتم حرق الخليط الخام لتكوين الكلينكر اما بوقود رئيسي او وقود ثانوي

وصلاحية الوقود يحددحا :القيمة الحرارية والتركيب وثبات مواصفات الوقود

العمليات والتفاعلاتالخاصة بحرق الخليط وتحويله الى كلينكر تفاعلات ماصة للحرارة

مجالات استهلاك طاقة الوقود لانتاجالكلينكر هي سته , اهمها :

الكلسنة الاولية والسريعة التامة وتبخير الماء وفي التلبيد والحرق ( تشكيل الكلينكر )

والفاقد (الهواء الاضافي , عبر الجدران, غازات العادم , دارات مغلقة داخل الفرن )


يحدد مقدار الطاقة اللازمة النظرية من تركيب التغذية ووفق معادلات استهلاك الحرارة.

تقدر الطاقة اللازمة 3100 كيلو جول / كغ كلينكربالطريقة الجافة و5500 كيلو جول / كغ كلينكربالطريقة الرطبه , حيث تستهلك الكلسنة 2100-2200 كيلو جول /كغ وتبخير الماء في الطريقة الجافة 1670-2720 كيلو جول /كغ

يخفض استهلاك الطاقة :

استخدام مواد مسيلةلتخفيض درجة حرارة التلبد وتخفيض درجة حرارة الكلسنة

التحكم بسرعة تبريد الكلينكرفي الفرن والمبرد

خفض استهلاك الطاقة في الكلسنة

يحسب استهلاك الحرارة النظري من التركيب الكيميائي على اعتبار التفاعلات الحاصلة في الفرن ايزوترميةوذلك وفق معادلاتبناء علىالتركيب المعدني للغضار في الخليط الخام

كلينكر الاسمنت البورتلاندي :

يشكل كلينكر الاسمنت البورتلاندي اساس المواد الرابطة المائية وتبغ نسبته بين 10-95 % في الاسمنت 1

يتلف كلينكر الاسمنت البورتلاندي من مجموعة الاكاسيد تتارجح نسبته من كلينكرلاخر حسب المواد الاوليةةالداخله ونظام الحرق والتبريد وتقسم الي:

اكاسيد رئيسية وهي SiO2,AL2O3,Fe2O3 ,CaO وهي الاكاسيد المشكلة للاطوار الاربع :

سيليكات ثلاثية المكالسيومC3Sالبيليت :

سيليكات ثنائية الكالسيوم C2Sالبيليت:,

الومينات الكالسيوم C3A,

فيريتالومينات الكالسيوم C2A,F.

اكاسيد ثانوية للغاية : اكاسيد المعادن القلوية والتيتانيوم والفوسفور وغيرها .

السوائل تنساب جزيئاتها غير مرتبة اما المواد الصلبة فجزيئاتها مرتبة لهذا لا تنساب ولكن بعض المواد لا الخاصتين ضمن مجال درجات حرارة اعلى بقليل من درجة انصهارها لهذا تسمى بالبلورات السائله فهي مائعة ولن جزيئاتها مرتبة باسلوب منتظم ووتدعى البلورات السائله

سيليكات ثلاثية الكالسيومC3Sالبيليت :له سبعة نظائر ثابته حراريا عند درجات الحرارة المرتفعه في الدرجات المنخفضة يتفكك الى بيليت واكسيد الكالسيوم, وللمحافظة على ثباتتها يتم تثبيت اكاسيد غريبة في البنية البلوريهللبيليت, الاليت بكافة اشكاله يملك نشاط مائي متقارب ويزداد مع ازدياد الاكاسيد الغريبة ومع ازدياد تشوه الشبكة البلورية . يظهر الاليت في الكلينكر الصناعي على شكل بلورات سداسية تحوي جيوب من البيليت وحواف من الكلس الحر

سيليكات ثنائية الكالسيوم C2Sالبيليت:يتواجد غالبا على شكل اعشاش من بيتا C2S وبلوراته مدوره تشكل وهو مركب ثابت له خمسة نظائر والتحول من شكل لاخر له علاقة بدرجة حرارة الحرق وبحجم البلورات والانتقال بينها غير عكوسي ويترافق بازدياد حجم البلورات. النظير غاما غير مائي ويتفاعل ببطء مع الماء فهو طور غير مرغوب به نظائر درجات الحرارة الحرارة العالية تتفاعل مع الماء بسرعة ولكن تفاعلC3S اسرع , يمكن اعاقة تشكل البيليت من خلال التثبيت الكيميائي او التبريد السريع او تخفيض عوامل تشكل نوى تبلور غاما .

الومينات الكالسيوم C3A,ليس له نظائر عناصر عديدة تنحل في بلورة C3A واهمها العناصر القلوية الصوديوم الغنيزيوموتشكل محاليل صلبة ان وجود ها يؤدي الى تغير في شكل البلوره , ان وجود القلويات مفيد من الناحية العملية في سلوك تجمد الاسمنت حيث يزيد من النشاط المائي. تؤثر نسبة C3A في الاسمنت وشكل بلورته على مقاومته للكبريتات اما تاثيره على الصفات الفيزيائية للكلينكر فمع ازدياد نسبته تتحسن المقاومة البدائية وتنخفض المقامه النهائية

فيريتالومينات الكالسيوم C2(AF) ليس له تركيب كيميائي ثابت يمكن ايضم اكاسي غريبه تحل محل الكالسيوم . بلورات الفيريت ناعمه ووجود المغنزيوم فيه يعطي للاسمنت اللون الاخضر الرمادي, تفاعله مع الماء بطيء وتتناقص قدرته مع انخفاض نسبة اوكسيد الالمنيوم

الكتله البينية هي C2(AF) و C3A تظهر بين بلورات الاليتوالبيليت

مكونات اخرى في الكلينكر

الكلس الحي وجوده يعبر عن عن جودة قيادة العملية الانتاجية

المغنزيرم الحر وجوده نسب اعلى من حد معين يسبب انتفاخ البيتون

الطور الزجاجي غير موجود لان كافة الاطوار تتبلور عمليا

اطوار غير ثابته هي القلويات والكبريتات ترفع من النشاط المائي للبيليت

مركبات اضافية

كبريتات الكالسيوم وسولفيد الكالسيوم معادن ثقيلة

الجدول 1-17

C3S مسؤول عن تطور الصلابة الاولية والبنهائية

C2S عن الصلابة النهائية وتطور اماهة منخفضة

C3A عن الصلابة الاولية وتطور اماهة عالية

C2(AF) مقاومة التاكل ومقاومة الكبريتات

حرق الكلينكر:

افران عمودية وافران دوارة ( ميزات ومساوىء) , مناطق الفرن واهم المراحل التي يمر بها خليط المادة الاولية للحصول على الكلينكر الاسمنتي .

الطريقة الجافة :هي اكثر اقتصادية من حيث وفر الطاقة وكلفة الانتاج من الطريقة الرطبة لهذا يزداد استخدامهاجدول المقارنة 1-18

فرن دوار –

نظام تسخين مسبق (مسخن اولي -ومسخن اولي –ومكلسن)

مبرد

نسبة الرطوبة لا تتعدى 1% والقطر الحبي للخليط لا يتراوح بين 40-80 ميكرو متر

يدخل الخليط الى الفرن الاسطواني الدوار الذي يميل 3.5 درجة ويدور بسرعة 1.5-3 دورة بالدقيقة ونتيجة الميل يتقدم الخليط بعكس اتجاه غازات الاحتراق التي تصل حرارتها في منطقة التلبد الى 2000-18000 م وبالتالي تؤمن حرارة بين 1400-1350 م لحدوث تفاعلات الكلينكر

الحرارة تنتقل عن طريق التماس المباشر بين غازات الاحتراق والخليط الخام بالحمل والاشعاع

غازات الاحتراق تسحب الى وحدة تنقية الغازات وايضا تسحب الى وحدة التسخين الاولي لاستراجاع حرارتها

انظمة التسخين الاولي سيكلوني او عمودي ثم الفرن ثم المبرد

نظام الكلسنة المسبق :

يوضع مكلسن بين المسخن الأولي والفرن حيث تقدم حرارة تكلفي لكلسنة 90% من الكربونات

بهذه الطريقة يتم الحرق في منطقتين حرق رئيسي في الفرن وحرق ثانوي في الكلسن

تستهلك الكلسنة ثلثي الاستهلاك الحراري الكلي للعملية

اهمية الكلسنةالمسبقه :

الطاقة الحرارية اللازمة للكلسنة تتم عند درجات حرارة منخفضة 900 م وتستهلك مباشرة

استقرار قيادة العملية الانتاجية لانخفاض ميل الخليط الكلسن

تقليص ابعاد الفرن وهذا يفيد في اطالة عمره

زمن مكوث الخليط في منظمة الفرن 1.3 -5 ساعات وتبلغ الطاقة الانتاجية 8000 طن/يوم

الطريقة نصف الرطبه

طورت لتخفيض الطاقة الحرارية اللازمة مقارنة بالطريقة الرطبة

مسخن اولي شبكي وفرن دوار قصير ومبرد فرن دوار قصير

يدخل الخليط الفرن برطوبة 10-16% وبقطر 2-7 مم

انتاج الكريات يتم تشكيله من خلال تزويد الخليط بالماء المضغوط

تدخل الكريات الى المسخن الشبكي حيث تجفف اولا ثم تسخن وتخرج بحرارة700-800 م الى الفرن

عملية الحرق في الفرن الدوار القصير مشابه للطريقة الجافة

الطريقة الرطبه:

حتى 1982 فان حوالي 45 % من انتاج الاسمنت صنع بالطريقة الرطبه لسهولة قيادة العملية الانتاجية وتحقيق تجانس الخليط وخاصة الصعب منه وتوفرمادة خام عالية الرطوبة وغزارة انتاجية ومتطلبات صيانة منخفضة

هناك نوعان من افران دواره رطبه طويل واخرى رطبة قصيرة مزوده بمسخن اولي

في الطريقة الرطبه هناك الكثير من الامور الفنية الواجب مراعاتها وضبطها كي ينتج كلينكر بمواصفات جيد هذا بالاضافة الى زيادة استهلاك الطاقة وانسداد الافران .

تاثير اجواء الحرق على جودة الكلينكر والاسمنت :

شدة اللون تتعلق باجواء الحرق وسرعة التبريد

يحرق الاسمنت باجواء مؤكسدة لتحويل الحديد الثنائي الى ثلاثي وتمكينهمن الارتباط بالالوميناتفيريت

الحديد الثلاثي مسؤول عن الشدة اللونية للكلينكروهي تتراوح بين الرمادي والبني والبني الفاتح

في حال الاسمنت الابيض يفضل الحرق بشروط مرجعه لزيادة نسبة تشكل الحديد الثنائي


بنية الكلينكر تتاثر باجواء الحرق وسرعة التبريد

ففي (اجواء مرجعه وسرعة تبريد منخفضة)

يتفكك الاليت الى بيريت وهذا ئؤثر على الصلابه

وتزداد الومينات الكالسيوم على حساب لالوميناتالفيريتالفيريت يؤدي الى سرعة تجمد وضعف مقاومه كيميائية

يزداد تغير البنية مع مكوث الكلينكر في الاجواء المرجعة .

مبردات الكلينكر :

تلعب المبردات دورا هاما في اقتصادية الطاقة لانها:

تبرد الكلينكر الى الدرجة المطلوبه

تستعيد جزء من الطاقة

المبردات الشبكيه هي الاكثر استخداماً وهي على نوعين هزاز ومتحرك

تاثير سرعة التبريد على مواصفات الكلينكر والاسمنت :

التبريد هام لان الكلينكر الساخن يؤثر على الطحن

الاستفادة من حرارته وهذا يخفض التكلفة

تحسن من جودة الاسمنت

تؤثر على البنية والتركيب المعدني طوري وقابليته للطحن

يتم التبريد عبر مرحلتين :

مرحلة تبريد اولي في منطقة الفرن الدوار

ومرحلة تبريد نهائي في المبردات

مكونات اساسية اخرى للاسمنت :

الى جانب الكلينكر تستخدم مواد معدنية اخرى تشارك في تصلب الاسمنت اما مباشرة في تفاعلات التصلب الكيميائية او من خلال تاثيرها النوعي على خواص تشغيل الاسمنت

مواد مائية كامنه تتفاعل مع الماء وتشكل نواتج كلسية صلبه مثل خبث الافران

مواد مائية بوزولانية تشكل مواد صلبه بالمشاركه مع مواد اخرى مثل رماد البركان واساسها اوكسيد السيليسيوم

مواد خامله ( مواد حشوة ) تملء الفراغات بين حبيبات الاسمنت مثل حجر كلسي ومسحوق الكوارتز

طحن الاسمنت

الطحن احدى المراحل الهامه وهي المرحلة لنهائية من مراحل الانتاج .

تهدف الى زيادة السطح النوعي للاسمنت سم2/غ بحيث يحقق عند التشغيل قدرة تفاعل كافيه.

يطحن بمفرده او مع مواد اخرى مضافات ( رمل خبثي رماد مواد حشوة...) الى نعومة محددة . ويضاف الى الكلينكر قبل دخوله المطحنه الجبس _(الكبريتات الكالسيوم) لتنظيم تجمد الاسمنت.

القطر الحبي قبل الطحن 10-20 مم

القطر الحبي بعد الطحن 0-100 مكرو متر

بين 3-30 مكرو العامل الحاسم في صلابة الاسمنت

الاقطار دون 3مكرو تساهم فقطك في تحسين الصلابة الاولية والاعلى من 60مكرو تتفاعل ببطء مع الماء وتاثيرها طفيف على تطور صلابة الاسمنت النهائية 28 يوم

الطحن يستهلك طاقة كبيرة جدول مقارنة 1-27

قابلية الطحن :

العمل الذي تحتاجه مطحنة مخبرية لطحن كلينكر بقطر حبي محدد الى درجة نعومه محددة.

استهلاك الطاقة يتعلق بطريقة الطحن وشروط التشغيل ودرجة النعومة وايضا بقابلية طحن مكونات الاسمنت ( الكلينكر , الرمل الخبثي , الحجر الكلسي , الرماد المتطاير )

هناك مواد سهلة الطحن واخرى صعبة عند طحن النوعان مع بعضهما السهل يعطي مجال حبي واسع والصعب مجال ضيق وخشن لهذا يفضل طحن القاسي لوحده قابلية الطحن

قابلية طحن الكلينكر تتاثر بتركيبه الكيميائي والمينرالوجي ( الطوري ) وشروط الحرق وسرعة التبريد .

سرعة التبريد : بطيء حتى 1220 م ثم سريع تجنبا للبنية البلورية

المنرالوجي : تزداد مع ارتفاع نسبة الاليت وتنخفض مع معامل السيلكا .

تركيبه : مواد صعبة واخرى سهله وجود الرطوبه يخفض قابيلة الطحن

طريقة الحرق : لاتؤثر بشكل مباشر.

درجة النعومة : تزداد سرعة التفاعل بازدياد السطح النوعي الذي يقاس سم2لكل غ . الصلابة تزداد بازدياد السطح النوعي اي النعومة .

النعومة يعبر عنها بالسطح النوعي والتعبير الادق لها هو في التوزع الحبي

المواد المساعدة على الطحن :

عملية الطحن لوحدها تستخدم 75% من الطاقة المقدمة والطحن واتكسير 85% من الطاقة المقدمة

مردود العملية لا يتعدى 2-20% من الضاقة المقدمة والباقي هدر في الطاقة

لتحسين المردود وخفض الطاقة تستخدم مواد مساعده حيث :

تخفض استهلاك الطاقة

تحسن من قابلية الكسر برفع درجة النعومة غزارة المطحنة.

وتخفض التجمعات الناتجة عن قوى الكهرباء الساكنة وفاندر فالس كما

وتحسن من سلوك جريان الماده ضمن المطحنة وفي خزانات التعبئة والتفريغ

زمن سلبيتها رفع الناقلية الكهربائية والتي يمكن تخفيضها باضافة مواد تكثيف كالماء .

المواد المساعدة هي عبارة عن مواد صلبة او سائله تضاف الى مادة الطحن بنسب ضئيله 0.01-0.1% وزنا ويعتمد اختيارها على اسس تجريبية

تقسم المواد المساعدة الى :

مواد فعاله سطحيا (مواد فعالة ايونية حمض الستارين ومواد الفعاله غير الايونية الغليكوات )

مواد غير فعاله سطحيا كلور البوتاسيوم

تقنية الطحن

طحن دارة مفتوحة

طجن دارة مغلقة

انواع المطاحن :

مطاحن ذات الكرات ( كفاءة المطحنة ) تحقق موثوقية

مطاحن الدرفله غزارة انتاج وتوفير طاقة

مطاحن الدرفله ذات الضغط العالي اكثر اقتصادية ومقاومة اعلى ونسبة الماء القياسي اعلى

مطاحن انبوبية افقية تجمع الموثوقية الخاصة بمطحة الكرات مع فوائد مطحنة الضغط العالي






انواع الاسمنت :

اسمنت ذو حرارة اماهة منخفضة

اسمنت عالي المقاومة للكبريتات

الاسمنت الفقير بالقلويات

الاسمنت الالوميني

اسمنت الابار

الاسمنت السريع

الاسمنت الخبثي الكبريتي

الاسمنت الابيض


اماهة الاسمنت البورتلاندي :

يتالف الاسمنت البورتلاندي من الاطوالر الرئيسية الاربعة

C3S مسؤول عن تطور الصلابة الاولية والبنهائية

C2S عن الصلابة النهائية وتطور اماهة منخفضة

C3A عن الصلابة الاولية وتطور اماهة عالية

C2(AF) مقاومة التاكل ومقاومة الكبريتات

بالاضافة الى منظم التجمد

والاماهة تعني تفاعل الاطوار الاربعه مع الماء للحصول على النواتج النهائية . وعمليات التصلب هي

تحول وسط سائل الى وسط صلب او تحول وسط اقل صلابة الى وسط صلب وتقسم الى عدة عمليات جزئية.

خلال التصلب تلعب التفاعلات الكيميائية ( عمليات التحلل المائي والاماهة ) دورا هاما, كما وتلعب عمليات الانحلال والبلورة دورا أثناء اماهة مزيج الأطوار الاسمنتية.

اثناء الاماهة يتشكل محلول مفرط الإشباع يؤدي الى تشكل أطوار مائية على شكل جل او شكل بلوري ,هذا و تؤثر بنية ومورفولوجيا المواد الداخلة في التفاعل بشكل كبير على سير التفاعلات الكيميائية

اثناء تفاعل الاسمنت البورتلاندي مع الماء فان القاسم المشترك لجميع عمليات التصلب هو تشكل نواتج ذات انحلالية اضعف من انحلالية المواد الداخلة ( الاطوار )


تعريف

Hydrolyse الهيدروليز : تحلل او تشرد ملحين غير متساويين في درجة القلوية او الحموضة في الماء, بحيث يكون ناتج التحلل اما حمضيا او قلويا: مثال تفاعل السيلكات الكالسيوم ca2sio4.الناتج وسط قلوي لان حمض السليس ضعيف بالنسبة لهيدروكسيد الكالسيوم

الاماهة : تراكم جزيئات الماء على رابطة كيميائية وتشكل مركب ماءات يكون ترابط الماء فيها ضعيف مثال :

Caso4.1/2H2o+3/2 H20 → caso4.2H20

تفاعل الاسمنت يرتبط باستهلاك للماء وتعرف هه العملية بالاماهة .

العجينة الاسمنتية :هي مزيج من الاسمنت والماء

الحجر الاسمنتي هو الشكل المتصلب الناتج خلال عمليات الاماهة من تجمد العجينة الاسمنتية :

انواع التصلب :

تصلب هيدراتي : تفاعل مادة رابطة مع الماء وتشكل ناتج صلب وهذا الناتج لا يتصلب اذا كان الماء فائض او زائد مثال تفاعل الجبس نصف المائي الى جبس

تصلب مائي :

تحصل خلال العملية تفاعل هيروليز للمواد الداخلةحيث تتحطم المادة ويتم ربطها بشكل ثابت مع الماء من خلال تفاعل الاماهه , حيث يتفاعل الماء كيميائيا مع الرابطه ونواتج الاماهة غير قابله للانحلال في الماء . مثال

اماهة طور C3S


→ C-S-H C3S +6H2O

تصلب كربوناتي ( هوائي ) تتم من خلال عملية امتصاص CO2وربطه كيميائياً .

CA(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

التفاعل مع CO2 يستغرق فترة زمنية طويلة نظرا لتدني نسبته في الهواء لا تتعدى 0.037%


النظريات التقليدية لتصلب الاسمنت :

نظرية البلوره

نظرية الغروية

وهي تصف مراحل تطور اماهة الاسمنت

الجدول يلخص النظريتين

جدول 1-42 يوضح كثافة اطوار الاسمنت قبل الاماهة وبعدها

شروط عملية الاماهة :

درجة الحرارة : لها تاثير كبير بارتفاعها يزداد زمن التصلب .

نسبة الماء /الاسمنت W/C: تبلغ نسبة الماء اللازم لاماهة الاسمنت ستشيومتريا وللازم للارتباط الكيميائي 0.26-0.28 . عمليا يتم رفع النسبة للحصول على قابلية تشغيل جيدة .

عند W/C منخفضة لا تتفاعل أطوار الكلينكر بشكل كامل مع الماء .

عند W/C : مرتفعه تزداد المسامية الكلية في الحجر الاسمنتي وتؤثر سلبا على تطور الصلابة .

نوع وزمن عملية الخلط :

عند مزج الاسمنت مع الماء وفي حال عدم الخلط المباشر تتشكل بنية هيكلية على الحدود اسمنت /ماء , بمتابعة الخلط تتحطم هذه البنية ثم تتشكل لاحقا من جديد , لذلك تتعلق سرعة التفاعل بنوع وزمن عملية الخلط .

مسرعات ومثبطات التجمد :

يمكن التأثير على سرعة التفاعل بإضافة المسرعات ( حمض الخل والكلوريدات ) أو المثبطات ( السكر )

اماهة الاسمنت البورتلاندي :

عملية الاماهة معقدة وتتعلق بطبيعة الاطوار والشروط المحيطة

تقسم الاماهة الى ثلاث مراحل :

المرحلة الاولى : مزج الاسمنت مع الماء

خلال 5 د يتفاعل الطور الالوميني C3Aمع مانع التجمد وتتشكل كمية بسيطة من الاترنجيت

بعد 5 د طور الراحة يستغرق 4-6 سا يصبح القوام شبه جامد , وتتم اعادة بلورة الاترنجيت كما وتتشكل كميات ضيئله من C-S-H( اماهة )

المرحلة الثانية :

تتسارع التفاعلات بعد الراحة وينتهي تشكل الاترنجيت وتأخذ العجينة شكلها خلال 24 سا .

تتشكل كميات كبيرة من C-S-H على شكل بلورات خيطيه , وهذه البلورات مع بلورات الاترنجيت العصوية تعطي العجينة القوام الصلب ولكن لا تكون الصلابه عالية .

المرحلة الثالثة :

تتقدم عملية الاماهة وتتشكل بلورات ناعمة من C-S-H تملء الفراغات وتتراكم نواتج الاماهة الاخرى وتتراكم ضمن أطوار C-S-Hوترتفع بالتالي كثافة الشكل الاولي للهيكل الإسمنتي وتنخفض المسامات ويكتسب الاسمنت الصلابة .

عند تأخير عملية الاماهة ( اضافة مثبط تجمد ) او اجراء عملية الاماهة عند درجات حرارة منخفضة يتصلب الاسمنت بشكل أبطأ الا انه يعطي صلابه أعلى .ويعود ذلك الى تشكل أطوار أطول وذات تشابك أفضل او يعود لتشكل حجر إسمنتي اكثر انتظاماً وذات اجهاد داخلي اقل .


اماهة الاسمنت مع المواد المضافة :

عند الاستبدال الجزئي للكلينكر في الاسمنت بمواد مضافة ما يتباطيء معدل تطور حرارة الاماهة لهذا السبب تستخدم هذه الأنواع من الاسمنت في إنتاج البيتون المصمت ( السدود ).

معدل الكلس في نواتج اماهة الاسمنت البورتلاندي اعلى من نظيره في نواتج اماهة الاسمنت مع المواد المضافة وياخذ التدرج التالي :

اسمنت رماد متطاير < اسمنت ميكرو سيليكا < اسمنت خبثي < اسمنت بورتلاندي


المواد الخامله لا تتفاعل خلال عملية الاماهه ( او تتفاعل بشكل بطيء ) وهي تضاف على الاغلب لاستكمال التوزع الحبي للاسمنت وتقوم بوظيفة ملء الفراغات بين حبيبات الاسمنت .


تطحن انواع الاسمنت مع المواد المضافة الى درجات نعومه اعلى من نعومة الاسمنت البورتلاندي وذلك لتعويض انخفاض معدلات الصلابة للاسمنت مع الماده المضافه والناتج عن ضعف الفعالية الكيميائية بالمقارنه مع الفعالية الكيميائية ( النشاط المائي ) للاسمنت البورتلاندي .

عند ازمنة اماهة طويله يمكن ان تعطي انواع الاسمنت مع المواد المضافة خصوصاً الاسمنت الخبثي صلابة اعلى من صلابة الاسمنت البورتلاندي .

اضطرابات التجمد :

تمت السيطرة على سلوك التجمد غير المنتظم من خلال اختيار نوع وكمية منظم الاسمنت .

التجمد الخاطيء او الكاذب :

هو تجمد البيتون بعد مزجه بوقت قصير ولكن بعد الخلط الإضافي يتحطم الهيكل المتشكل ويتصلب البيتون بشكل طبيعي وسبب ذلك بلورة الجبس نصف المائية التي تميل لتشكيل بلورات طويله من الجبس تملء الفراغلت وتشكل هيكلا ثابتا يتحطم بالخلط الاضافي يتم الحد من هذه الظاهرة باضافة مثبطات التجمد ومن خلال تبريد المطحنة .

التجمد المفاجيء( السريع ) :

سببه النشاط العالي C3A في لاسمنت حيث يشكل كميات كبيره من الومينات مائية تشكل هيكلا ثابتا ذا صلابه لا يمكن تحطيمها بواسطة الخلط الاضافي . يمكن اعاقة التجمد المفاجيء من خلال تنظيم اماهة الطور C3A باضافة الجبس بالكمية المناسبة .

تجمد تكسوتروبي :

هو حدوث تجمد غير نظامي سببه التراكيز العالية وغير النظامية للشحن السطحية التي تشكل تجمعات بين حبيبات الاسمنت , بحيث يملك الخليط الاسمنتي( العجينة ) في البداية هيكلا صلبا لكن بمتابعة الخلط يتحطم ثانية ويسيل الخليط الاسمنتي من جديد.

م. حمزة نور الله الحسين



في 2012-08-09


التعليقات

التعليقات المنشورة لا تعبر عن رأي الموقع بالضرورة وإنما تعبر عن رأي أصحابها .

م.محمد سليمان محمد صالح من :السودان
والله لايسعنا سوى أن نشكرك على هذا البحث الرائع ... عسى الله أن يجعله في ميزان حسناتك وان يزيدك من علمه ... وفقك الله .
ashraf من :egypt
الله ينور عليك يارب شكرا جزيلا عالبحث الجميل
أديب من :UAE
شكرا كتير يا مهندس حمزة والله الموضوع بيجنن وبيفيد بسوريا بالفتر القادمة تسلم ايدك
أضف تعليق
الإسم:
البريد الإلكتروني
البلد
التعليق
لديك عدد 250 من الأحرف متبقي.