تاريخچه كشف و مصرف  سيمان

سيمان‌ها مواد چسبنده‌اي هستند كه قابليت چسباندن ذرات به يكديگر  و بوجود آوردن جسم يكپارچه از ذرات متشكله را دارند .

سيمان تركيبي است از اكسيد  كلسيم (آهك) با ساير اكسيدها نظير اكسيد آلومينيوم، اكسيد سيليسيم، اكسيد آهن،  اكسيد منيزيم و اكسيدهاي قليايي كه ميل تركيبي با آب داشته و در مجاورت هوا و در  زير آب بمرور سخت و داراي مقاومت مي شود .

با توجه به مشخصه فوق، سيمان مي تواند  داراي تركيبات متفاوتي باشد و اصولاً جزو ملاتهاي آبي محسوب مي گردد.ملاتهاي آبي از  قديم شناخته شده بودند، آهك ،از جمله اين ملاتهاست كه رومي ها و يوناني ها با مخلوط كردن آن با خاكستر آتش فشاني، خاك آجر و آب، به نوعي آهك آبي دست ميافتند كه خاصيت  سخت شدن و فشار پذيري بالايي داشت. با به كار بردن اين ملات روميها توانستند  ساختمانهاي عظيمي بسازند كه هنوز بقاياي آنها پس از گذشت چند هزار سال پا برجا و  قابل مشاهده است .

در ايران نيز از ازمنه قديم در مناطق مرطوب، خصوصاً مناطق  شمالي خليج فارس، از نوعي ساروج استفاده مي شده است كه داراي خواص هيدروليكي جالب و  مقاومت فشاري بالايي بوده است. معروفترين اين ساروج ها، ساروج «خمير» است كه در  بندر خمير تهيه مي گرديد . 

هنوز تأسيسات بندري ساخته شده با اين نوع ملات در  نقاطي مانند بندر لنگه و بندر بوشهر پابرجا ميباشد  . 
حدود 200 سال پيش و به  دنبال بررسي خواص هيدروليكي مواد آتش فشاني مورد استفاده در كارهاي ساختماني روميان  قديم اين نكته كشف گرديد كه وجود تركيبات خاك رس در سنگ آهك، باعث بالا رفتن خواصهيدروليكي آن مي شود. يكي از پيش قراولان اين كشف جان اسميتون  (john Smeaton) انگليسي بود كه در راه  پيدا كردن ملات مناسب براي احداث چراغ دريايي  (Eddy stone) به اين موفقيت نايل آمد (1756 ميلادي) .به دنبال وي، تحقيقات گسترده آقاي ويكات (  Vicat ) دانشمند فرانسوي  بر روي آهك هاي آبي (آهك هايي كه خاصيت گيرش در زير آب را دارند) باعث گرديد كه  نامبرده براي اولين بار در تاريخ موفق به تهيه مصنوعي مواد اوليه اين نوع ملاتها  شود. تحقيقات نامبرده را مي توان از اولين پايه هاي ساخت سيمان پرتلند (cement Portland) ناميد .

به دنبال اين كشف ، در حدود 200سال قبل، از مخلوط مصنوعي سنگ آهك و خاك  رس يك نوع آهك آبي ساخته شد كه به نام سيمان پرتلند ثبت گرديد. البته اين سيمان با  آنچه كه امروز به نام سيمان پرتلند موسوم است تفاوت‌هايي داشت. اين تفاوتها (در  حقيقت نقص ها) در طول سالهاي بعد برطرف گرديد و در نتيجه بشر موفق شد به ملاتي دست  يابد كه امروز به نام سيمان معمولي (پرتلند) معروف است .تاريخ ثبت (1824) اولين  بناي ساخته شده با اين نوع سيمان، بناي پارلمان انگلستان است كه در فاصله سالهاي   (1825-1840) احداث گرديده است .

پس از ملاحظه خواص شگفت انگيز اين پديده جديد، در   180  سال پيش تقاضا براي مصرف سيمان بالا رفت و در نتيجه از جنبه كيفي و كمي به  آنچنان رشدي رسيد كه به عنوان يك صنعت معتبر و گسترده مطرح شد .
همزمان با افزايش  تقاضا براي مصرف، مسأله كنترل كيفي و افزايش مرغوبيت سيمان نيز مطرح شد. به دنبال  اين نياز بود كه استاندارد شدن آزمايش ها و به دنبال آن استاندارد كردن سيمان به  طور جدي تري مطرح گرديد .
به دنبال اين احساس نياز ، براي اولين بار در تاريخ  توليد صنعتي سيمان، به سال 1877 اولين مؤسسه استاندارد سيمان توسط توليد كنندگان  سيمان در كشور آلمان بوجود آمد. پس از آن در سال 1904 كميته مهندسي استانداردها در  انگلستان تأسيس شد كه بعدها به نام مؤسسه استاندارد انگليس تغيير نام داد. در همين  سال بود كه اولين استاندارد آمريكا براي توليد سيمان تدوين گرديد . 

با توجه به  پيشينة انجام برخي آزمايشات بر روي سيمان در آلمان، ميتوان اين نكته را يادآور شد  كه سيمان اولين محصول صنعتي است كه استاندارد شده است .

معادن مواد اوليه و استخراج  آن

مواد اوليه كارخانه سيمان «مارل» هاي رسي و آهكي مي‌باشد.

به  منظور تأمين مواد اوليه كارخانه سيمان فيروزآباد دو معدن مارل رسي و آهكي مكان‌يابي  و خريداري شده است. اين معادن عبارتند از معدن مارل آهكي «موك» ومعدن مارل رسي  «اسماعيل‌آباد» در فواصل 2 و 15 كيلومتري كارخانه  .
مواد اوليه در معادن ياد شده  كه هر دو به صورت روباز مورد بهره‌برداري قرار گرفته اند به صورت انفجاري تهيه شده  و به وسيله كاميون به كارخانه حمل مي شوند  .

.........................................................................................................................................

سنگ شكن

سنگ شكن نخستين بخش  خط توليد در كارخانه هاي سيمان مي باشد . مواد اوليه حمل شده به كارخانه با ابعاد  حداكثر 80 سانتيمتر وارد سنگ شكن شده و پس از خرد شدن به وسيله نوار نقاله اي كه در  زير سنگ شكن نصب شده به سالن اختلاط مواد خام منتقل مي‌شود . 

قسمتي از تجهيزات  اين بخش كارخانه از كشور چين خريداري شده و توسط كارشناسان داخلي در عمق 16 متري  زمين نصب شده و در هر ساعت 850 تن سنگ را خرد مي‌كند .

.........................................................................................................................................

سالن اختلاط مواد  خام

سالن اختلاط مواد خام دومين بخش ازخط توليد كارخانه مي‌باشد . اين سوله نامتقارن به طول 278 متر و عرض 54 متر ، مي‌تواند 60 هزار تن مواد اوليه  را به صورت خرد شده نگهداري كند .

در اين سالن دو دستگاه به نامهاي «استكر» و  «ريكلايمر» وجود دارند كه هر دو از كشور چين خريداري شده‌اند  .
« استكر» در هر  ساعت 1200 تن مواد خام را از روي تسمه نقاله به وسط سالن منتقل كرده و آنها را روي  هم انباشته مي سازد ؛ « ريكلايمر» نيز با توان برداشت 560 تن مواد خام در هر ساعت  آنها را روي تسمه نقاله خروجي سالن ريخته و به بيرون هدايت مي كند   .

اين بخش  علاوه بر ذخيره حدود 60 هزار تن مواد اوليه، با همگن ساختن اين مواد زمينه پايداري  كيفيت محصول نهايي را فراهم مي‌آورد .

.........................................................................................................................................

بونكرهاي تغديه مواد خام

مواد اوليه همگن شده در سالن اختلاط مواد خام به كمك تسمه نقاله به بخش بعدي يعني «بونكرهاي تغذيه مواد خام» منتقل مي‌شود.در اين بخش چهار بونكر فلزي به ظرفيتهاي 240، 280، 560 و 850 تن وجود دارد كه به ترتيب جهت ذخيره سيليس، آهن، آهك و مخلوط مواد خام مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

در زير هر يك از اين بونكرها يك دستگاه توزين تعبيه شده كه امكان ورود مواد اوليه به خط توليد را بر اساس درصد وزني معين فراهم مي‌آورد.

لازم به ذكر است آهك، سيليس و سنگ آهن اين بخش پس از خرد شدن از طريق قيف دوم سنگ شكن بدون ورود به سالن اختلاط مستقيماً وارد بونكرهاي مربوطه شده تا جهت مخلوط شدن با مارل ورودي به بخش بعدي مورد استفاده قرار گيرند.

.........................................................................................................................................

آسياي مواد خام

مواد  اوليه با اوزان مشخص وارد بخش آسياي مواد خام مي‌شوند. اين مواد پيش از ورود به شل  آسيا با استفاده از هواي گرم خشك مي‌شوند.

در اين آسيا  مواد اوليه به صورت پودر درمي‌آيند و جهت ذخيره‌سازي به سيلوهاي مواد خام منتقل  مي‌شوند. آسياي مواد خام كارخانه سيمان فيروزآباد از نوع گلوله‌اي بوده و در هر  ساعت 270 تن مواد اوليه را به پودر مواد خام تبديل مي‌كند .
توان لازم براي به  حركت درآوردن اين آسيا كه 14 متر طول و 4/5 متر قطر دارد حدود 6200  كيلو وات مي  باشد  . 
درصد پودر شدگي مواد خروجي از اين آسيا نيز 12% بر روي الك 90 ميكرونمي‌باشد .

گلوله هاي فولادي به قطرهاي 20 تا 90 ميليمتر با نسبت و وزن معين وارد  آسيا شده و در اثر حركت دوراني آن با تركيبي از فشار،سايش،ضربه وبرخورد شدن موادخام  را ضمن طي مسيرآسيا به پودر تبديل مي كنند  .
آسياي مواد خام از شركت  FLSmidth دانمارك خريداري شده و نصب و  تنظيم كليه تجهيزات اين بخش نيز توسط پيمانكاران داخلي انجام شده است .

.........................................................................................................................................

ذخيره مواد خام  (سيلوهاي مواد  خام )

مواد خام پس از تبديل به پودر ، جهت ذخيره‌سازي به سيلوهاي  مواد خام منتقل مي‌شوند. سيلوهاي مواد خام اين كارخانه عبارتند از دو سازه بتني به  ارتفاع 52 متر و قطر 18 متر كه هر يك ظرفيت ذخيره سازي حدود 10 هزارتن مواد خام را  دارا مي‌باشد .

تجهيزات خارجي اين بخش از شركتIBAU  آلمان خريداري شده و نصب و ساخت تجهيزات ساخت داخل  آن نيز توسط شركت استپ انجام شده است  .

.........................................................................................................................................

آماده سازي مواد اوليه جهت ورود به كوره و پخت (پيش گرمكن)

مواد ذخيره شده در سيلوهاي مواد خام از طريق بخش تغذيه كوره به سازه پيش گرمكن منتقل مي‌شوند. اين سازه با حدود 90 متر ارتفاع ، معروفترين سازه معرف كارخانجات سيمان مي‌باشد.

پيش‌گرمكن اين كارخانه از نوع ILC  و 5 سيكلوني مي‌باشد.

مواد خام از بالا وارد سيكلونهاي نصب شده در اين بخش مي‌شوند و با عبور از آنها بتدريج تا 800 درجه سانتي‌گراد گرم شده و براي ورود به كوره آماده مي‌شوند. ظرفيت اين بخش 3450 تن در روز مي باشد .

گازهاي گرم خروجي از پيش‌گرمكن نيز جهت كنترل دما ، ابتدا وارد بخشي به نام برج خنك كن مي‌شوند. هواي گرم از بالا وارد برج مي‌شود و درون برج با استفاده از آب فشان دماي آن تا 150 درجه سانتي‌گراد كاهش مي‌يابد. اين گاز جهت رطوبت زدايي مواد خام ورودي به آسياي مواد خام مورد استفاده قرار گرفته و نهايتاً وارد الكتروفيلتر شده، غبار زدايي و از دودكش اصلي خارج مي‌شود.

.........................................................................................................................................

كوره پخت مواد خام و خنك  كن

كوره پخت مواد خام كارخانه سيمان فيروزآباد عبارتست از  استوانه‌اي فولادي به قطر 35/4 متر و طول 67 متر .
اين كوره با شيب 4 درجه نصب  شده و با حركت دوراني در هر روز نزديك به 3000 تن كلينكر توليد مي‌كند . 
مواد  خام با دماي اوليه حدود 800 درجه سانتيگراد وارد كوره شده وحداكثر تا 1400 درجه  سانتي‌گراد حرارت مي‌بيند. در اين دما فعل و انفعالات شيميايي مورد نظر انجام شده و  دانه‌هايي تيره رنگ به نام كلينكر از كوره خارج مي‌شود .
مشعلي كه در كوره اين  كارخانه مورد استفاده قرار گرفته توسط شركت    FLSmidth دانمارك ساخت شده و مي‌تواند هر يك از سوختهاي گاز و يا مازوت را به طورجداگانه و يا به صورت تركيبي مورد استفاده قرار دهد .
كلينكر توليد شده در كوره  جهت كاهش دما وارد « گريت كولر» مي‌شود . 

خنك كن كارخانه سيمان فيروزآباد كه از  نوع  SF Cooler   مي باشد ، براي  نخستين بار دركشور در اين كارخانه نصب شده و به علت توانمندي بالا مورد استقبال  ديگر كارخانجات جديد الاحداث سيمان قرار گرفته است .
به منظور كاهش انرژي مصرفي ،  بخشي از هواي گرم خنك كن از مسير كوره و بخشي ديگر با كمك داكت هواي برگشتي به  پيش‌گرمكن منتقل مي‌شود. بخش ديگر آن نيز كه از غبار كلينكر سرشار است وارد  الكتروفيلتر خنك‌كن شده وپس از غبارگيري  از دودكش آن خارج مي‌شود .

توان مصرفي  اين دستگاه كه 23 متر طول و 9/3 متر عرض دارد 240 كيلووات مي باشد  .

.........................................................................................................................................

سيلوهاي كلينكر

كلينكرهاي خنك شده جهت ذخيره سازي به سيلوهاي كلينكر منتقل مي‌شوند.

در كارخانه سيمان فيروزآباد سه عدد سيلوي كلينكر ساخته شده كه اولي سيلوي كلينكر برگشتي است و چنانچه به تشخيص آزمايشگاه كلينكر خروجي كوره از استانداردهاي لازم برخوردار نباشد در اين سيلو تخليه شده و از ورود آن به ادامه مسير توليد جلوگيري مي‌شود. اما به طور معمول كلينكر توليد شده در سيلوهاي اصلي كلينكر كه دو سيلوي 25000 تني به ارتفاع 37 متر و قطر 28 متر مي‌باشند؛تخليه مي‌شود.

در زير اين سيلوها تونلي ساخته شده و درون آن سيستم انتقال كلينكرخريداري شده از شركت Aumund  آلمان ، نصب شده است. سيلوها از زير تخليه شده و كلينكر جهت تبديل به سيمان به آسياي سيمان منتقل مي‌شود.

.........................................................................................................................................

بخش آسياي سيمان و توليد سيمان

در بخش آسياي سيمان كارخانه سيمان فيروزآباد دو آسيا ساخت كشور چين نصب شده است. هر دو اين آسياها از نوع گلوله‌اي بوده و در هر ساعت 110 تن كلينكر را به پودر سيمان تبديل مي‌كنند. هر يك از اين آسياها 5/14 متر طول و 2/4 متر قطر دارند و با صرف 4000 كيلو وات انرژي به حركت درمي آيند . 

لازم به يادآوري است كه همراه با كلينكر مقداري سنگ گچ (حدود 4 درصد) نيز به آسياهاي سيمان وارد شده و همراه با آن به پودر تبديل مي‌شود.

علت افزودن سنگ گچ به كلينكر تنظيم گيرش سيمان توليدي به منظور انجام كارهاي بنايي بر روي سيمان مي‌باشد، چرا كه سيمان توليد شده از كلينكر خالص پس از تماس با آب به سرعت سخت شده و عملاً امكان كار با آن وجود ندارد.

.........................................................................................................................................

ذخيره سيمان و تحويل آن (سيلوهاي سيمان  و بارگيرخانه )

پودر سيمان توليد شده در آسياهاي سيمان جهت ذخيره  سازي به سيلوهاي سيمان منتقل مي‌شوند. اين سيلوها به لحاظ ساختاري كاملاً مشابه  سيلوهاي مواد خام هستند كه در ابتداي مسير خط توليد به آنها اشاره شد. در هر يك از  اين سيلوها نيز حدود 10000 تن سيمان ذخيره مي‌شود .

تنها تفاوت سيلوهاي سيمان با  سيلوهاي مواد خام ، تعبيه دو عدد باسكول در زير هر يك از سيلوها جهت تحويل فله اي  سيمان مي‌باشد .

بونكرهاي سيمان فله‌اي با استقرار بر روي باسكولها وزن كشي و  بارگيري شده و از سوي ديگر خارج مي‌شوند .
جهت فروش سيمان پاكتي نيز سيمان به  ميزان حواله‌هاي صادر شده ، به بارگيرخانه منتقل شده و با استفاده از دو دستگاه  «روتاري پكر» ساخت كشور چين بسته‌بندي و جهت تحويل به مشتري در كاميون بارگيري  مي‌شود .
هر يك از اين دستگاهها قادر است به طور همزمان 8 پاكت را پر كند. (2400  پاكت 50 كيلويي در هر ساعت )
يادآوري مي‌شود از آنجا كه ذخيره سيمان توليدي به  صورت پاكتي با هزينه و ضايعات بسياري همراه خواهد بود لذا هرگز پيش از درخواست فروش   ، بسته‌بندي سيمان انجام نمي‌شود و تنها روش ذخيره سيمان در كليه كارخانه ها  نگهداري آنها در سيلوهاست .

فيلترينگ هواي خروجي

شايد يكي از مهمترين دغدغه‌ها در زمينه احداث كارخانه‌هاي سيمان ميزان آلايندگي هواي خروجي آنها مي‌باشد. در اين زمينه و با توجه به حساسيتهاي مديريت محترم عامل شركت در حفظ و توسعه محيط زيست و منابع طبيعي با مطالعات انجام شده فيلترهاي اصلي كارخانه سيمان فيروزآباد از بين برترينهاي تكنولوژي روز دنيا انتخاب و خريداري شده اند.

تجهيزات اصلي دو الكتروفيلتر اين كارخانه از شركت Elex  سوئيس خريداري شده و عمليات طراحي ،ساخت و نصب بخش داخلي آن توسط شركت نوآوران صنعت سبز (وابسته به شركت خدمات مهندسي سيمان فارس و خوزستان) و تحت ليسانس شركت Elex  سوئيس نصب شده‌است. 

غلظت گازهاي خروجي اين دو الكتروفيلتر 50 ميلي‌گرم بر متر مكعب مي باشد كه از آلايندگي بسيار كمتري در مقايسه با صنايع مشابه برخوردار است .

.........................................................................................................................................

سيستمهاي انتقال مواد

در كارخانجات سيمان متناسب با نوع جنس و ابعاد مواد از روشهاي مختلفي براي حمل آنها استفاده مي‌شود. در اين كارخانه نيز تا زماني كه مواد به صورت خرده سنگ هستند از تسمه نقاله معمولي استفاده مي‌شود(پيش از ورود مواد به آسياي مواد خام). همچنين كلينكر نيز با توجه به ساختار خود با استفاده از تسمه نقاله فلزي جابجا مي‌شود . 
اما براي انتقال پودرهاي توليد شده در بخشهايي نظير آسياي مواد خام و آسياهاي سيمان به سيلوها ابزاري  كاملاً متفاوت وجود دارد كه   Air lift  و Air Slide  ناميده مي شوند.

مي توان گفت در اين كارخانه سيستمهاي متعددي براي انتقال مواد در شكلهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند كه مهمترين آنها عبارتند از :

Air lift, Air Slide, Screw, Belt conveyer, Bucket Elevator, Pan Conveyer

.........................................................................................................................................

كانال تأسيسات

انتقال برق، آب، روغن و سوخت در سرتاسر مسير خط توليد از طريق يك تونل بتوني به نام تونل تأسيسات انجام مي‌شود. اين تونل به طول حدود سه كيلومتر كليه پستهاي برق، تصفيه‌خانه و مخزن مازوت را به ساختمانهاي خط توليد متصل مي‌كند.

.........................................................................................................................................

تصفيه‌خانه

تصفيه‌خانه آب كارخانه عبارتست از دو مخزن بتني آب خام به حجم 3900 متر مكعب و 5 مخزن بتني كوچك جهت آب صنعتي و آبياري .

بين اين دو سري مخزن كه با خاك پوشيده شده اند تأسيسات انتقال و تصفيه‌خانه نصب شده و انواع آب مورد نياز كارخانه را تأمين ميكند .