كل شئ عن مراحل تصنيع الاسمنت البورتلاندى .....ببساطه

المواد الخام و طرق التصنيع :

يصنع الأسمنت البورتلاندى بتفاعل المواد الجيرية و الطينية بعد طحنها و خلطها و تجرى عملية الطحن و الخلط بالطريقة الجافة أو الرطبة و يتم تحليل المواد الخام ثم طحنها وخلطها بالنسب المحسوبة لأى نوع أسمنت ثم يضخ المخلوط إلى الفرن و تتصاعد أبخرة بخار الماء و ثانى أكسيد الكربون بالحرق و تحدث تفاعلات فى الفرن بين المواد الداخلة و تتكون مكونات تسمى بالاجر(الكلينكر) و يطحن مع نسبة من الجبس ليصل إلى النعومة المطلوبة.

حساب المواد الخام

قبل عملية الخلط لابد من معرفة التحليل الكيميائى لكل من الطفلة و الحجر الجيرى أو أى مادة إضافية أخرى مثل الرمل و الرخام و خام الحديد و الجبس.

تحضير الخلطة

تحضر الخلطة بعد تكسير المواد الخام و طحنها و تكسر فى كسارات مختلفة مثل الطاحونة المطرقية أو المسحاق الفلكى ويتم طحنها إلى نعومة عالية فى طواحين مثل الطاحونة المتكررة أو الطاحونة الانبوبية ويتم الطحن بإجدى الطرقتين الجافة أو الرطبة .

الطريقة الجافة

جميع عمليات التكسيروالطحن تتم فى الحالة الجافة حيث تتطحن المواد الخام إلى النعومة المطلوبة لتغذية الفرن و تعتبر هذة الطريقة هى الاحدث والافضل اقتصاديا وذلك لانها تتميز بالتوفير فى الطاقة.

الطريقة الرطبة

تستخدم هذة الطريقة عندما تكون المواد الخام محتوية على نسبة عالية من الرطوبة و ذلك لأن الطريقة الجافة تحتاج أولا إلى تجفيف المواد الخام و لذلك فهى تعتبر غير إقتصادية. يضاف الماء خلال عملية الطحن بنسبة حوالى 40% وتتكون العجينة و تضخ إلى خزان العجينة بإستخدام مضخات حتى تصبح العجينة متجانسة .

الحرق

تضخ العجينة أو المخلوط الجاف بمعدل ثابت من الفتحة العليا للفرن الدوار ويصل طول الفرن من 30إلى 150 متر وقطرة من5 إلى 15 متر. يثبت الفرن مع ميل 2.5 درجة من المستوى الأفقى أى أن الفرن ينحدر بسيطا إلى نهايتة. يصنع الفرن من الحديد الصلب ويبطن من الداخل بالطوب الحرارى وتتحرك المواد الخام أثناء الدوران للفرن إلى الاتجاة الاسفل للفرن أو نهايتة .

يتم تسخين الفرن بواسطة السولار أو الغاز الطبيعى ويكون اللهب من الناحية السفلى للفرن وفيه تكون درجة الحرارة أعلى ما يمكن وتقل كلما إتجهنا إلى أعلى أو ناحية دخول الخام. تصل درجة الحرارة فى المنطقة السفلى إلى 1450 عند دخول العجينة أو المخلوط تتصاعد أبخرة الماء وتسمى هذة المنطقة منطقة التجفيف ثم تتطاير بعد ذلك المواد العضوية وثانى أكسيد الكربون وبخار الماء مع الحجر الجيرى والطفلة فى المنطقة الوسطى وتسمى منطقة الكلسنة ثم يبدأ بعد ذلك تكسير بعض الكبريتات وتتصاعد أبخرة ثانى أكسيد الكبريت وفى المنطقة السفلى من الفرن ذات الحرارة المرتفعة تسمى منطقة الكلينكر. يتحول حوالى 30% من المواد المتفاعلة إلى سائل وتحدث بعض التفاعلات الكيميائية بالطريقة الصلبة مكونة مواد جديدة وتختفى المواد الأساسية ويعتمد نوع الأسمنت على هذة المكونات أو المعادن ونسبتها. تسمى المادة الناتجة من الحرق ( الكلينكر) وهى عبارة عن كرات صغيرة سوداء أو رمادية اللون .

نظرة تاريخية :

تم إستخدام المواد الأسمنتية من قديم الزمان كما إستخدم قدماء المصريين الجبس غير النقى المحروق ولكن الإغريق و الرومان إستخدموا الجير مع الماء و الرمل و كسر الحجر و الطوب و تعتبر هذة أقدم خرسانة عرفها التاريخ ولكن عند إستخدام هذة الخرسانة تحت الماء وجد أنها لاتتصلد و لذلك إستخدم الإغريق الجير مع بقايا البراكين و الحمرة للبناء تحت سطح الماء و تتفاعل السليكا و الالومينا النشيطين فى بقايا البركين مع الجير فى وجود الماء لتعطى أسمنت بوزولانى الذى يرجع إسمة إلي مدينة بوزولى فى روما.

لقد بدأت صناعة الأسمنت فى القرن الثامن عشر حيث اكتشف ( JOHN SMEATON )أن أحسن مادة أسمنتية هى خلط البوزولانا أو تراب البراكين مع الحجر الجيرى المحتوى على نسبة عالية من المواد الطينية كما إكتشف ( James parker )طريقة حرق الحجر الجيرى الطينى و طحنة إلى مسحوق و سمى هذا الأسمنت الأسمنت الومانى و يعتبر هذا أول أسمنت مصنع.

من أوائل القرن التاسع عشر تم إكتشاق الأسمنت البورتلاندى بواسطة العالم ( Joseph spin ) وقد تم تحضير هذا الأسمنت بتسخين خليط من مسحوق الطفلة و الحجر الجيرى فى فرن حتى تتصاعد أبخرة ثانى أكسيد الكربون.

يرجع تسمية الأسمنت ( بورتلاند ) نظرا لتشابة هذاالأسمنت فى الشكل و اللون مع الحجر الطبيعى الموجود فى جزيرة بورتلاند فى بريطانيا.

أثبتت الدراسات أن الكلينكر يتكون أساسا من أربعة معادن هى:
1- سليكات ثلاثى الكالسيوم ( الأليت ) C3S
2- بيتا سليكات ثنائى الكالسيوم ( البليت ) C2S β-
3- الومينات ثلاثي الكالسيوم C3A
4- الومينو فيرو رباعى الكالسيوم ( السليت ) C4AF
ويعتبر C3Sو -C2S βهما المسئولان عن التماسك ولكن C3Aو C4AFهما المسئولان عن الشك
تبريد الكلينكر
عند سقوط الكلينكر من الفرن يستخدم الماء أو الهواء لتبريدة تبريدا فجائيا وتعتمد خواص الأسمنت على سرعة تبريد الكلينكر أى أن التبريد السريع يحسن من خواص الكلينكر

خواص معادن الأسمنت المختلفة
سليكات ثلاثى الكالسيوم ( الأليت ) C3S
يسلك هذا المعدن سلوك الأسمنت البورتلاندي العادى فى معدل الشك ويعطى أعلى قوة تحمل بعد أسبوع تقريبا من الخلط بالماء. وتتراوح نسبة الاليت فى الأسمنت البورتلاندي العادى بين 35و50% .
بيتا سليكات ثنائىالكالسيوم(البليت) C2S-β
يشك هذا المعدن بعد عدة أيام ولة قوة تحمل ضعيفة فى الأزمنة الأولى ثم يقترب من الأليت فى الأزمنة المتاخرة و عتبر معدن البليت معدن غير نقى وتتراوح نسبتة بين 15و35%.
الومينات ثلاثي الكالسيوم C3A
يتميز هذا المركب بمعدل شك سريع جدا ويعطى كمية حرارة عالية وتتراوح نسبتة فى الأسمنت بين 7و15% ولذلك يجب الا تزيد نسبتة فى الأسمنت عن 3.5% .
الومينو فيرو رباعى الكالسيوم(السليت) C4AF
هذا المركب يشك بسرعة ولكن بمعدل أقل من C3Aوتتراوح نسبتة فى الأسمنت بين 5و10% وتزداد قيمتة فى الأسمنت المقاوم للكبريتات على حساب C3Aلانة أكثر مقاومة للكبريتات .

أنواع الأسمنت
الأسمنت البوتلاندى العادى
يستخدم هذا الأسمنت فى جميع الأغراض وخاصة الخرسانة
الأسمنت المقاوم للكبريتات
يستخدم هذا الأسمنت فى الاوساط التى بها نسبة عالية من أملاح الكبريتات.
الأسمنت الأبيض
الأسمنت سريع الشك
يشبة هذا النوع الأسمنت البورتلاندى العادى فى التركيب الكيميائى أى أنة نفس الكلينكر ولكن لة نعومة عالية ويستخدم فى الأغراض التى تتطلب شك سريع وخاصة فى الأجواء الباردة فى الشتاء وتحت سطح المياة العذبة.
الأسمنت منخفض الحرارة
يستخدم هذا النوع فى المبانى الضخمة مثل السدود و الكبارى التى لا تحتاج إلى خروج كميات حرارة عالية وبمعدل سريع ولذلك فالبليت هو أكثر مكونات هذا النوع ويساعد على عدم تصدع المبانى الضخمة وذلك لانبعاث حرارة الإماهة للأسمنت.
الأسمنت التمددى
يستخدم هذا الأسمنت فى الأغراض التى لاتحتاج إلى تغير فى الحجم بعد التجفيف ولكن يتمدد بالتصلد. ويمدد هذا الأسمنت فى الأسبوع الأول من الخلط ولقد تم تحضير هذا الأسمنت فى فرنسا من الأسمنت البورتلاندى العادى وعامل تمدد وعامل مثبت.
الأسمنت منخفض القلويات
يوجد فى بعض الركام مواد نشطة تتفاعل مع القلويات معطية سليكات الصوديوم أو البوتاسيوم مثل الأوبالين أو الشيرت ضمن مكونات الزلط ولذلك يجب تحضير أسمنت خالى من أكاسيد الصوديوم أو البوتاسيوم لكى لاتتفاعل مع الركام النشط.
أسمنت آبار البترول
يسخدم هذا الأسمنت لتبطين آبار البترول و المكونات الصحرية ذات النفاذية العالية ولذلك فهو يستخدم عند درجات الحرارة العالية وضغط عالى ويجب أن يكون هذا الأسمنت أخشن من الأسمنت العادى ويحتوى على نسبة عالية من البليت.
أسمنت عالى الأمونيا
يحضر هذا الأسمنت من الحجر الجيرى والبوكسيت بعد حرقهما فى بواتق ولا يحضر فى فرن دوار ويختلف نوع الأسمنت وتحملة لدرجات الحرارة بإختلاف التكوين الأولى من كربونات الكالسيوم و البوكسيت فكلما زاد البوكسيت كلما زادت الخواص الحرارية ويوجد ثلاث أنواع من الأسمنت الحرارى تحتوي على نسب مختلفة من أكسيد الألومنيوم .
الأسمنتات المخلوطة
يتم تحضير هذة الأنواع من الأسنتات بحرق الأسمنت البورتلاندى مع بعض نفايات الصناعة مثل خبث الحديد ؛ الوزولانا الطبيعية أو المصنعة ؛ تراب سرس الأرز ؛ تراب السليكا ؛
و فيما يلى بعض أمثلة الأسمنتات المخلوطة:
الأسمنت الحديدى
يصنع هذا الأسمنت بطحن نسبة من خبث الحديد المبرد فجائيا مع الكلينكر و الجبس وتصل نسبة الخبث إلى 45% من وزن الأسمنت ولة نفس نعومة الأسمنت العادى ويتميز هذا النوع بمقاومة الكبريتات.
ويذكر أن قوة تحمل الأسمنت الحديدى يمكن أن تفوق قوة تحمل الأسمنت البوتلاندي العادي.
أسمنت جيرى أو رملى ( الكرنك )
يحضر هذا الأسمنت بطحن نسبة من الرمل و الحجر الجيري لإنتاج أسمنت رخيص التكاليف للاستخدمات المختلفة غير الخرسانة المسلحة وتنتشر حبيبات الرمل أو الحجر الجيرى فى هذا الأسمنت ولذلك تتميز هذة الأسمنتات بقلة المسامية الظاهرة نتيجة ترسب الرمل أو الحجر الجيرى فى المسامات ويمكن أن تصل نسبة الحجر الجيرى إلى 25% والرمل إلى 30% من وزن الأسمنت

عملية الشك
هى تحول الأسمنت من الحالة السائلة إلى الحالة المتماسكة ولذلك فخلال عملية الشك تكتسب العجينة بعض التماسك ويشير التصلد إلى زيادة فى قوى التحمل لعجينة الأسمنت وهناك ما يسمى بالشك الابتدائي والشك النهائى للأسمنت .
عند خلط الأسمنت بالماء تتكون عجينة بلاستيكية سهلة التشكيل وتظل عجينة الأسمنت لمدة تسمى الفترة الميتة.
بعد هذة الفترة تبدأ عجينة الأسمنت فى التماسك ويصعب تشكليها ثانية وتسمى عملية الشك الإبتدائي ويظل الأسمنت فى تفاعلاتة مع الماء ويتصلد شياء فشياء ؛ حيث تتحول العجينة إلى جسم متماسك وبذلك نصل إلى مرحلة الشك النهائى. وتسمى العجينة عجينة الأسمنت المتصلدة أو حجرالأسمنت
مع إستمرار غمر العجينة فى الماء فإنها تزداد فى التصلد نتيجة زيادة المواد الرابطة فيها من سليكات الصوديوم وتسمى عملية التصلد.
يعتبرزمن الشك الإبتدائى والنهائى عاملان مهمان فى تحديد المواصفات القياسية للأسمنت إذ يجب ألا يقل زمن الشك الإبتدائى عن 45 دقيقة ولايزداد زمن الشك النهائى عن 10 ساعات حسب المواصفات القياسية المصرية والبريطانية والأمريكية

فيديو عن صناعه الاسمنت

هناك عدة أنواع معروفة للأسمنت وهي :

أ- الأسمنت البورتلاندى العادي:

يستخدم في أعمال الإنشاءات بوجه عام، وهناك أصناف مختلفة من هذا النوع مثل الأسمنت الأبيض الذي يحتوى على نسبة أقل من أكسيد الحديديك، و أسمنت آبار البترول (Oil-Well Cement) المستخدم في تبطين آبار البترول، والأسمنت سريع الشك، وأصناف أخرى متعددة ذات استخدامات خاصة.

ب-الأسمنت البورتلاندى المتصلب في درجة الحرارة العالية و المقاوم للكبريتات:
يستخدم في الحالات التي تتطلب حرارة تميؤ معتدلة، أو في الإنشاءات الخرسانية المعرضة لتأثيرات متوسطة من الكبريتات.

ج- الأسمنت سريع التصلب:

تختلف أصناف الأسمنت سريع التصلب عن الأسمنت العادي من عدة نواحي، منها أن نسبة الحجر الجيري إلى السيليكات ونسبة سيليكات ثلاثي الكالسيوم في الأسمنت سريع التصلب تكون أكبر من مثيلاتها في الأسمنت العادي.كما يتصف هذا النوع بدرجة نعومة أكبر من الأسمنت العادي، مما يؤدى إلى سرعة التصلب وتولد سريع للحرارة.
يستخدم الأسمنت سريع التصلب في إنشاء الطرق.

د- أسمنت بورتلاندي منخفض الحرارة:

يحتوى هذا النوع على نسبة منخفضة من كبريتات ثلاثي الكالسيوم وألومينات ثلاثي الكالسيوم، مما يؤدى إلى انخفاض في الحرارة المتولدة. تستخدم أكاسيد الحديديك لخفض نسبة ألومينات ثلاثى الكالسيوم، وبالتالي ترتفع نسبة رباعي ألومينات الكالسيوم الحديدية في هذا النوع من الأسمنت.

هـ- الأسمنت المقاوم للكبريتات:

يحتوى هذا النوع من الأسمنت على نسبة منخفضة من ألومينات ثلاثي الكالسيوم، ويتصف بقدرة أكبر على مقاومة الكبريتات بسبب مكوناته، أو بسبب العمليات المستخدمة في صناعته، لذلك فهو يستخدم في الحالات التي تتطلب مقاومة عالية للكبريتات.

و- أسمنت بورتلاند أبيض :

يستعمل الأسمنت البورتلاند الأبيض في تجميل المباني وفي الخرسانات الناعمة وفي صناعة ألوان مختلفة من البلاط

» رابط مهم لتوضيح مراحل صناعه الاسمنت
» تصنيع الزجاج
» تصنيع الصلصه والمخللات
» تصنيع المربى والجيلى
» بحث عن صناعة الاسمنت فى مصر

كل شئ عن مراحل تصنيع الاسمنت البورتلاندى .....ببساطه

كل شئ عن مراحل تصنيع الاسمنت البورتلاندى .....ببساطه :: تعاليق

كل شئ عن مراحل تصنيع الاسمنت البورتلاندى .....ببساطه

مواضيع مماثلة

مواضيع مماثلة